油罐火灾救援资源调度优化研究

张 波

(武警学院 部队管理系，河北 廊坊 065000)



油罐火灾救援资源调度优化研究

张 波

(武警学院 部队管理系，河北 廊坊 065000)

油罐火灾火势猛、危害大，因此对火灾扑救提出了更高要求。分析了油罐火灾扑救特点及灭火救援所需外部消防资源，并讨论了资源调度优化方法。在最短的时间内调集足够的资源是成功灭火救援的关键，提出根据道路实时情况确定时间最短的出警路径，并以此时间为依据确定需要调集的警力，对资源调度优化算法进行了详细设计，通过实例验证了该算法。

油罐火灾；消防资源；资源调度；时间最短；优化算法

0 引言

近年来，随着油气储备量的增加，油罐的规模和数量不断增加。但是，油罐一旦着火，蔓延快，扑救困难，会威胁到邻近罐的安全，同时燃烧产生的烟气和流淌的有害液体会造成环境污染。所以必须在第一时间调集足够的力量和装备，实施有效的灭火，否则，会贻误控制火灾的最佳时机，造成火灾蔓延扩大。从这个角度考虑，油罐火灾对于灭火资源的调配不论是从时间上还是从数量上都有更高的要求。目前，国内外对油罐火灾预防技术、扑救方式方法研究的比较多，而对大型油罐火灾扑救所需力量和装备调度研究的比较少。关于救援资源的调度优化问题，目标大致可分为两类，一类以运输费用最小为目标[1-3]，另一类以所需时间最短为目标[4-5]。运用优化方法、模拟技术、决策方法，研究快速高效的应急资源调度的措施。文献[6-7]采用动态规划、模糊决策等方法建立了应急资源调度的模型。文献[8]提出了基于实时信息的动态应急资源调度模型，利用遗传算法进行求解。本文在以上文献的基础上，针对大型油罐火灾的特点和规律，根据道路实时情况确定时间最短的出警路径，并以此时间为依据确定需要调集的警力，设计救援资源的调度算法。

1 油罐火灾扑救特点及所需消防资源

油罐火灾温度高、着火预燃期短、火势猛、辐射热强、易扩大蔓延，还可能引起爆炸、沸溢和喷溅以及罐体受热变形乃至倒塌[9]。灭火时要统一号令，各个战斗地点同时开展，切忌各自为战或断断续续的灭火，应在集中好兵力、器材装备和备足灭火剂的前提下，划分好各单位的作战任务后，由火场总指挥员发出统一的攻击命令，各炮齐发，才能一举奏效，速战速决。因此加强第一出动，一次性向火场调派具备攻坚灭火能力的优势兵力，在短时间内调集足够的灭火救援资源是成功扑救火灾的关键。这类火灾一旦发生，一般都具有损失大、危害性大、处置时间长、处置要求高等特点，灭火所需装备器材、物资量大，有时单靠本地区内的消防力量、装备无法完成处置任务，需要跨区域救援。

油罐火灾发生后，正确判断和估计火情，对尽快控制火势，防止火灾蔓延，迅速扑灭以及保障人员安全极其重要。在到达火灾现场后，应立即通过外部观察、询问知情人、仪器检测等方法查明火灾情况。目前大多数罐区安装了比较完善的灭火系统，然而这些装置只有在未受到前期破坏且灭火剂供给系统良好时才能发挥作用[10]。由近年来油罐火灾事故分析表明，一旦储罐固定泡沫灭火系统出现比例混合器堵塞、泡沫发生器失灵、泡沫灭火系统无法运行或泡沫供给强度达不到灭火要求等问题，就无法在初期阶段扑救火灾，必须依靠消防部队进行灭火救援[11]。所需主要消防资源有：消防用水，包括冷却用水和灭火用水；泡沫灭火剂，液上喷射可使用普通蛋白泡沫，液下喷射应使用氟蛋白泡沫[12]；泡沫消防车、水罐消防车、高喷消防车，以及参战官兵。正确判断和评估火情后，可以根据经验公式得到上述资源的具体需求量，很多文献,如文献[11]都有具体计算方法，本文不再赘述。

2 灭火救援资源调度优化方法

2.1 运送资源到达火场的时间计算模型

油罐火灾发生后，救援车辆需要在最短时间内将救援资源运送到火灾现场，由于实时道路情况会受到多种因素的影响，比如交通拥堵情况、自然条件等，合理选择路径非常重要。特别是在跨区域救援情况下，路途比较远，车辆行驶速度更是无法预测，因此仅凭消防队到火灾现场的空间距离计算出的时间只能作为参考。在短时采集交通流的基础上，考虑道路的实时情况，计算时间最短路径有较好地指导价值。

经典的求解最短路径的方法是Dijkstra算法，该算法预先设定边的权值不变，而在实际问题中，权值是根据道路实际情况确定的，影响权值最主要的因素是空间距离，另外还有堵车、障碍、交通事故、自然条件比如冰雪、下雨等，将这些因素综合考虑，将道路分成若干段，确定每段大致的行车速度V，便可推算出该段路程所需花费的时间t。以消防队为起点，救援现场为终点，多条路段为边，构建路网G，将时间作为路网的权值，按照Dijkstra算法计算出时间最短路径。目前Dijkstra最短路径算法在存储结构、快速搜索方面较经典算法都有一些改进，而且一些软件如WINQSB通过简单的界面输入可以方便的求解最短路径。将最短路径边上的权值相加即可计算从某消防队到达事故现场的时间t。对可能需要的增援力量重复上面计算过程，便可以确定可能需要的消防队到达事故现场的时间和路径，为后面的资源调度打下基础。计算流程如图1所示。

2.2 资源调度算法

设某一油罐火灾需要的灭火救援资源分别为：d1、d2、…、dm，分别对应扑救油罐火灾所需资源。有S个消防队可提供灭火救援资源。根据当时道路监测情况，按照2.1介绍的方法确定时间最短路径，并计算出从消防队j运送第i种资源到救援点一共所需要的时间tij，此时间包括通报时间、准备时间和出勤时间。第j个消防队能够提供的第i种资源的数量为rij,把时间tij按照从小到大的顺序排序，时间排在前的消防队优先调度，按照时间从小到大的顺序不断累加各消防队能够提供的资源，直到提供的资源大于等于所需资源。重复上述过程，完成所需资源的调度，从而使在满足资源数量的同时达到所用时间最短的目标。

图1 运送救援资源到达火场的时间计算流程图

2.3 资源调度优化算法的实现

采用快速排序法，将tij按照从小到大的顺序排序，该排序法有较好的时间和空间复杂度。排序后存放到一个新的序列T中，用Tpq来表示，同时将资源rij同步存放成新的资源序列Rpq，以保证调用资源R与所用时间T一一对应。计算流程如图2所示。

图2 资源调度优化算法流程图

3 算法验证

某城市市郊有一大型油罐区，其中一个油罐发生火灾,参照文献[13]对火情的预想，根据火势情况进行相关计算，并按实际需要乘以一个相关系数k,该系数为理论计算与实际部署力量的矫正系数(一般取1.5～2.0)，得出所需泡沫枪12支，泡沫炮3支，根据冷却着火罐和邻近罐的需要，并乘以系数得出需要水枪44支，根据公式[13]：N泡沫车=N泡沫枪/k泡沫枪+N泡沫炮/k泡沫炮，N供水车=N水枪/k水枪，假定k泡沫枪为2，k泡沫炮为1，k水枪为3，即表示在实际战斗中每辆泡沫车出2支泡沫枪，1支泡沫炮，每辆供水车出2支水枪，进而计算出泡沫车、水罐车数量分别为9辆和15辆。另外，为了提高救援效率，加调1辆高喷车。假设附近各消防队战斗力如表1所示。

在实时监控的交通流的基础上，按照2.3介绍的算法首先以时间作为权值选择出最短路径，估计车辆到达火灾现场的时间，选择到达时间最短的救援力量，如表2所示。相比按照实际距离或者总消费最小选择出动力量，该算法能更快地调度资源到达火灾现场，实施火灾扑救。

表1 各消防队车辆人员数量表

表2 消防车辆人员出动表

4 结束语

大型油罐发生火灾事故，在第一时间集结足够的消防装备和参战官兵，准备充足的资源非常关键。资源调度的情况非常复杂，根据油罐火灾的特点，以时间最短为目标，设计资源调度算法，对于油罐火灾这种大型火灾的大量资源的调度有一定的指导意义。此算法需要道路实时监测系统的支持，才能有效获取事故发生时附近道路的交通状况。

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(责任编辑 马 龙)

A Research on the Optimization Algorithms of Oil Tank Fire Rescue Resources Scheduling

ZHANG Bo

(DepartmentofForceManagement,TheArmedPoliceAcademy,Langfang,HebeiProvince065000,China)

An oil tank fire is fierce and the damage is great. Therefore, there are higher requirements for such a fire firefighting. The characteristics of firefighting, the external fire resources for firefighting and rescue are analyzed, and the optimization method of resource scheduling is discussed in this paper. To mobilize sufficient resources within the shortest time is the key to success in fire fighting and rescue work and it is essential to determine the shortest route time for policemen to set out according to the real road conditions, and this time is the basis to determine the need to mobilize the police resource. Furthermore, the detailed design of optimal scheduling algorithm is presented. The algorithms for oil tank fire resource scheduling are of certain guiding significance.

oil tank fire; fire resources; resources scheduling; shortest time; optimization algorithms

2016-01-12

张波(1982— )，女，辽宁朝阳人，讲师。

●消防理论研究

D631.6；TP311.52

A

1008-2077(2016)10-0005-04