科学高效地配置和调度消防救援资源是公共安全领域的重大需求。现有研究较少考虑实时路况对救援车辆行驶路线选择及行驶时间的影响, 且忽视了消防救援可覆盖范围的非连续分布特征。该研究发现了消防救援可覆盖范围非连续分布而导致的“救援飞地”现象, 并将其定义为“不与消防站直接毗连但依然在该消防站有效救援范围内的片区”, 进而开发了基于实时路况的精准识别救援飞地及其面积的算法。为验证该算法的可行性, 以CS-XX城市消防站为例, 抓取了3 818个兴趣点作为救援需求点, 并设置了49个评估时刻, 获取了187 082条有效数据, 进而计算出CS-XX消防站的实际可覆盖面积和救援飞地面积。结果表明该文提出的算法可有效识别救援飞地：CS-XX消防站的可覆盖面积受交通路况影响, 范围在1.83~4.57 km2之间; 该站可通过临近的过河桥梁覆盖对岸的部分区域, 形成了救援飞地; 救援飞地位置超出了传统面积确定法的7.00 km2圆形区域范围, 且其面积最大时可达到CS-XX消防站可覆盖面积的27.53%。建议将救援飞地作为消防救援责任辖区, 进而提高既有消防救援资源的利用效率。
为监测救援人员在救援过程中可能出现的运动状态异常, 该文研究了基于三轴运动数据的救援人员运动状态识别方法, 旨在提高救援行动中人员安全的监控效率。通过MPU6050传感器收集救援人员腿部和腰部三轴加速度和陀螺仪数据, 分析了静止、原地作业、行走、奔跑4种运动状态下的测试数据, 并采用时域特征分析方法对救援人员的运动状态进行识别。研究结果表明：不同运动状态具有不同的加速度波动性; 利用标准差作为衡量加速度波动性的指标, 提出了一种基于腰部和腿部加速度标准差之和的分类方法, 以区分不同的运动状态。识别测试结果验证了该方法的有效性, 表明该方法能够实时监测并准确判别救援人员的运动状态。
为探讨应急指挥在地震救援中的关键作用, 提升地震应急救援中的指挥效能, 基于积石山6.2级地震事件, 构建多Agent应急救援指挥仿真模型, 将应急救援指挥系统中的主体抽象为现场总指挥Agent、现场保障指挥Agent、应急救援力量Agent和受灾Agent, 并定义各类Agent的行为模式和交互规则。通过NetLogo进行仿真和情景分析, 结果表明：应急指挥对应急救援有显著影响, 现场总指挥Agent和现场保障指挥Agent在灾情信息汇总分析及资源调度的及时性方面对救援效率起着决定性作用, 而应急救援力量Agent的高效协同及受灾信息的准确反馈是保证救援成功的关键因素; 在资源稀缺情景下, 提高现场保障指挥Agent的协调能力可有效改善资源分配问题; 在信息不完整或反馈滞后的情况下, 提升现场保障指挥Agent的任务优先级管理和资源调度能力有助于减少决策延误、提高救援效率。该文为地震应急救援中的多Agent建模及指挥策略优化提供了理论依据和技术支持。
将人类行为的社会属性作为独立机制融入负面情绪传播动力学分析框架中, 能够更好地揭示社交网络中负面情绪的扩散过程, 为制定有效的舆情管理和危机应对策略提供科学依据。该文从外驱和内生两个维度, 探讨了社交网络中负面情绪传播不同于传统传染病传播的特点, 特别是社会强化与个体调节机制的作用。通过构建融合“社会强化-个体调节”双重影响的负面情绪异质传播阈值模型, 并结合仿真实验与实证分析, 系统阐明了双重机制对负面情绪传播动力学的关键影响。结果表明：提高个体的情绪调节能力以及降低社会强化强度, 有助于显著抑制负面情绪的大规模扩散。该文建议通过加强社会宣传和教育破除负面情绪传播链条, 强化媒体责任减少对负面情绪的过度渲染, 推广情绪教育、心理健康宣传、支持性社交网络建设以及在线情绪调节工具全面提升网民的情绪管理能力, 为社交网络负面情绪传播的治理提供切实可行的策略支撑。
在高度不确定的环境中, 供应链系统易受到突发事件的影响, 引发连锁反应, 如何刻画其风险传播特征并提升系统韧性成为关键问题。该文提出了耦合风险与信息传播的双层网络模型：风险传播层模拟企业间的风险传播情况, 信息传播层刻画风险预警信息的传播机制。通过微观Markov链(MMC)方法分析风险传播过程, 并推导风险传播阈值, 揭示了网络拓扑结构及企业个体的风险应对能力对系统稳定性的影响。构建了多维度韧性评估体系, 分析不同网络结构与信息传播速率对供应链适应性和恢复能力的作用机理。研究结果表明：调整供应链网络结构有助于提高供应链抗风险能力; 增强企业对风险的认知与应对策略可有效提升供应链的韧性, 抑制风险传播; 蓄意攻击节点度大的枢纽节点对网络系统造成的破坏最大。该研究为供应链管理提供了理论支持, 可为提高供应链的抗风险能力和优化管理策略提供决策依据。
为了研究织物结构对碳凯夫拉纤维层内混杂复合材料的抗冲击性能的影响, 利用落锤冲击试验比较了不同织物结构碳凯夫拉纤维层内混杂复合材料在低速冲击下的响应, 分析了各试件响应过程、能量吸收以及宏观损伤。结果表明: 低速冲击下平纹经碳纬凯夫拉(P-CC/KK) 结构的峰值载荷最高, 斜纹经碳纬凯夫拉(T-CC/KK) 结构的挠度最大; 纤维层内混杂复合材料低速冲击性能比纯碳纤维复合材料大幅提高, 经碳纬凯夫拉(CC/KK) 结构抗冲击性能优于碳凯夫拉交替(CK/ CK) 结构, 平纹结构优于斜纹结构。建立了碳凯夫拉纤维层内混杂复合材料低速冲击仿真模型, 可以较好地反映冲击载荷下复合材料的面内损伤。相比于纯碳纤维复合材料, 碳凯夫拉纤维层内混杂复合材料在抗低速冲击方面表现优异, 织物结构对碳凯夫拉纤维层内混杂复合材料低速冲击性能有较大的影响。
为优化人员密集场所安全巡逻员数量配置, 提高事故征兆发现效率并增加疏散时间, 通过分析视野遮挡原理, 构建了安全巡逻员视野模型; 考虑房间尺寸、人群规模等因素, 通过模拟仿真研究了巡逻员数量对事故征兆发现效率的影响, 并揭示其深层原因。结果表明：构建的视野模型可根据巡逻员行进方向一定范围内人群规模, 实时计算视野面积, 动态调整视野范围; 增加巡逻员人数可显著缩短事故征兆发现时间, 但随着巡逻员人数增加, 时间缩短效果逐渐减弱, 呈现负幂次递减规律; 随着巡逻员人数增加, 视野平均覆盖率的饱和时间逐渐缩短并趋于稳定, 新增巡逻员的边际贡献减小, 事故征兆发现时间的缩短效果因此受限。该研究可为提高事故早期发现率和人员密集场所安全韧性提供理论和方法支撑。
为应对当前电网应急预案在海量数据查询和现场指导能力上的局限性, 并推动应急预案的数字化建设, 该文提出了一种改进的电网应急预案领域本体模型构建方法。基于多伦多虚拟企业(TOVE)法和骨架法对传统的七步本体构建法进行细化; 采用改进后的方法全面实现了本体模型的目标确定及构建流程; 运用Protégé工具进行可视化展示和实例验证; 将该领域本体模型应用于应急预案的语义网络研究中。实证结果表明：该本体模型不仅能够显著提升应急人员的应急处置与决策效率, 还能有效增强电网应急预案知识的表达能力与数字化建设水平。
西北太平洋海域台风频发, 获取该海域台风大范围、高分辨风场信息可为中国近海防灾减灾提供支持。星载合成孔径雷达(SAR)是目前唯一可以实现大范围台风风场精细探测的手段。深度学习技术已应用于星载SAR风场反演, 但相关研究仍比较初步, 很少涉及台风海况, 且基本未挖掘极化图像的优势。该文利用西北太平洋台风海域Sentinel-1 VV/VH双极化SAR数据, 以欧洲中期天气预报中心第五代再分析数据集风场为参考, 建立了融合高效注意力机制的卷积核选择网络深度学习海面风场反演模型。通过评估分析发现, VV和VH双极化输入下的模型精度显著高于VV或VH单极化输入下的模型精度。双极化模型反演风速的均方根误差(RMSE)约为1.49 m· s-1, 反演风向的RMSE约为19.03°。该模型充分挖掘了双极化SAR图像的空间纹理特征, 直接实现了高精度SAR数据的风向提取, 在风速提取时不依赖外部风向输入, 且解决了单极化数据在高风速或低风速反演中受限的问题。
微生物对煤自燃的阻化抑制是有效降低矿井煤氧化速率、延缓自然发火的绿色途径。该文采用X射线衍射实验、Fourier变换红外光谱实验以及热重实验, 从微观结构和宏观氧化特性分析了微生物对煤自燃的抑制作用。结果表明：微生物对煤的微晶结构有序化和石墨化有促进作用, 减少了煤中分子官能团数量, 破坏了脂肪烃和含氧官能团结构; 处理煤样的平均微晶直径和有效堆砌芳香片层数分别降低了32.04%和27.22%, 脂肪烃峰总面积下降55.80%;处理煤样的特征温度点均向较高温度区移动, 其中以最大热失重速率温度以及燃尽温度升幅最为显著, 偏移温度分别为67.87℃和138.67℃。该研究为今后通过微生物作用抑制煤自燃提供了依据。
为明确稠油火驱井底高温环境对套管损伤的影响, 基于传热学和材料力学原理, 构建了套管-水泥环-地层三维有限元模型, 系统分析了井底套管在500~650℃燃烧条件下的温度场及等效应力分布特征。对火驱井使用的套管材料进行了高温拉伸试验, 研究了材料在高温环境中的力学性能, 确定了高温下的许用应力范围, 并利用扫描电镜观察了不同温度下的断口形貌, 分析了温度变化对套管材料失效机理的影响。结果表明：当温度超过500℃时, 套管材料的屈服强度与抗拉强度显著下降, 拉伸断口呈现典型的韧性断裂特征, 伴随严重的高温氧化现象。采用Von Mises屈服准则作为套管失效判据, 对比数值模拟获得的等效应力与高温拉伸试验确定的许用应力, 识别了存在变形失效风险的套管段。储油岩层套管段在高温作用下因热膨胀受顶部与底部约束, 导致轴向受压, 发生明显的轴向压缩变形; 而普通岩层套管段受地层应力影响, 发生了明显的颈缩现象。套管的等效应力分布与温度场呈正相关, 井底温度越高, 套管的失效风险区间越大, 但失效位置始终未超越点火井段。套管损伤的主要机制是热应力引起的轴向压缩变形, 特别是在储油岩层段, 套管更易因受限膨胀产生局部变形而发生失效。该研究为火驱井套管设计与风险评估提供了重要参考依据。
精确的木材引燃模拟方法在建筑及森林消防安全领域具有应用潜力。该研究基于Fluent模拟环境及小尺寸柱状木块在正庚烷火源下的引燃实验结果, 提出了基于Fluent UDF的木块引燃模拟方法。通过木块引燃实验揭示了引燃过程的3个阶段, 并建立了炭化层内部生物质转化率分布模型。基于实验数据和转化率分布模型对木块引燃过程进行模拟复现, 木块热重模拟结果与实验结果相吻合, 证明该模拟方法有效。该研究可为火蔓延模拟研究提供Fluent模拟环境下的方法参考。
为研究真实火灾场景下钢框架结构的倒塌演化特征, 对一个两层三跨钢框架结构进行了底层房间受火试验, 实时获取了火场温度场、关键构件温度及结构三维位移响应数据, 并观测了钢框架结构受火至倒塌全过程的试验现象。试验结果表明：门洞导致的通风效应使中间房间上部烟气温度在受火15 min内达到800℃, 并形成显著的温度梯度; 受火楼板与钢梁在受火36 min时最大竖向位移为120 mm, 薄膜效应的存在使其保持了一定的承载能力; 试验框架在受火82 min后发生整体倒塌, 倒塌时框架最高温度约为900℃。钢框架结构整个火灾倒塌过程呈现3阶段特征：初始阶段(受火0~45 min), 内部钢柱因轴向荷载和快速升温(12℃/min)产生屈曲; 扩展阶段(受火45~68 min), 荷载重分布导致相邻柱轴向力骤增; 最终阶段(受火68~82 min), 钢框架呈内跨下沉式倒塌。该试验验证了钢柱失效是冗余框架结构火灾倒塌的主控因素, 揭示了基于构件失效顺序的倒塌特征。
为验证高压细水雾扑灭有限空间液体燃料火灾的有效性, 以变压器油池火和汽油池火为研究对象, 设计并搭建了有限空间细水雾灭火实验平台, 研究不同流量细水雾对变压器油池火及汽油池火的灭火效果, 分析细水雾雾通量、羽流温度、油品温度和壁面温度等参数的变化规律。研究结果表明：在相同流量下, 细水雾对变压器油池火的灭火效果明显优于对汽油池火的灭火效果。细水雾灭火效果与细水雾流量密切相关。对于变压器油池火, 随细水雾流量增加, 灭火时间明显缩短。对于汽油池火, 尽管细水雾均无法有效扑灭汽油燃烧, 但大流量细水雾抑制燃烧效果更加显著。细水雾能够持续冷却油品和壁面, 冷却效率与雾通量呈正相关。该研究可为有限空间内重点区域的防火设计提供技术支撑。
针对超高层建筑灭火作战场景及消防系留无人机平台的轻量化需求, 为完善液电管缆一体化集成设计, 探究了外沿通电电缆发热对供液管内泡沫灭火剂温升的影响, 基于流体体积(VOF)模型对泡沫灭火剂在管缆中的流动与传热过程进行数值模拟, 分析了不同输送流量(100~400 L/min)和不同电缆载流量(420~600 A)对灭火剂流动与温升的影响。结果表明：泡沫灭火剂在管缆中流动时, 温度沿管缆轴向从内向外逐渐升高; 泡沫灭火剂的温升与输送流量呈现负线性关系, 输送流量为100 L/min时泡沫灭火剂在管缆出口处温升最高, 可达约15℃; 灭火剂温升与电缆载流量呈现正线性关系, 载流量为600 A时泡沫灭火剂在出口处温升最高, 约为11℃。该研究可以为后续液电管缆中泡沫灭火剂温升实验提供参考。
在火焰羽流速度测量上, 传统的测量方法依托Pitot管、感烟探针、热线风速仪等流场侵入式测量手段, 难以呈现整个羽流在时间和空间上的未受干扰的流动状态。为了观测到火焰羽流, 该文借助纹影对火焰羽流进行可视化。结合Navier-Stokes动量方程, 提出了一种适用于流场的优化光流测速算法。该算法在火焰羽流纹影图像上的测试结果比基本光流算法展现出更加平滑的光流场和更加均匀的涡度场, 在求解的过程中前几次迭代收敛速度更快, 最终获得的光流场精度更高。在火焰羽流测速实验中, 相比于基本光流算法, 该算法展现出更强的鲁棒性, 计算结果更接近Heskestad预测模型, 对火焰羽流速度的测量更加稳定和准确。
为了研究水滑石及插层改性水滑石对膨胀型防火涂料耐紫外线性能的影响, 该研究制备了对照样件(#0)以及添加不同比例水滑石或插层水滑石的膨胀型防火涂料涂覆样件各5组, 进行了不同时长的紫外线照射, 并利用锥形量热仪、扫描电镜、热重分析仪和Fourier变换红外光谱分析仪对各样件性能进行分析。结果表明：相较于#0组的对照样件, 水滑石组和插层水滑石组样件的防火性能和耐紫外线性能显著提高, 插层水滑石组比水滑石组样件的性能提升幅度更大; 当插层改性水滑石的质量分数为2.7%时, 涂料具有最佳的阻燃性能。对插层改性水滑石的阻燃机理分析发现, 镁铝水滑石与膨胀型防火体系相结合, 构建了一种互穿网络结构, 在其层间插入有机阴离子(UV-326)具有吸收紫外线的功能, 镁铝水滑石分解后产生的碱性多孔复合氧化物与聚磷酸铵以及涂料的炭化产物结合形成保护层, 可有效阻隔热量和氧气的侵入, 起到增强阻燃的作用。
