应急保障是遂行综合性应急救援任务的重要组成部分，其能力建设程度和水平直接影响队伍平战转换的速度和任务成败。本文成体系提出了应急保障能力建设的总体思路，明确了成体系加强应急保障能力建设的具体措施和主要工作着力点。
从森林火灾扑救的班（组）技战术需求入手，设计研发一套森林消防真火模拟训练系统，实现森林消防真火模拟与实火燃烧相融合，为消防救援人员构建一个近似真实的模拟训练环境，以便开展针对性训练。系统包括模拟燃烧系统、训练场区和控制中心，设置翻越陡坡、追歼火头、合围战术、突破火线、阻隔灭火和清理火线等实战应用中主要灭火技战法的能力训练，实现“节能、环保、智能、可控、安全、高效”训练需求，营造出近似真实的训练环境，供森林消防队伍进行班（组）技战术训练。
为研究火灾初期自动喷水灭火系统作用时对铺地材料燃烧性能的影响，利用火焰传播量热仪，以混纺地毯为例，分别研究了干态、含水率50%、全浸泡3 种状态下水对其燃烧性能的影响。试验结果表明：随着含水率的升高，混纺地毯的引燃时间增长，含水率高的混纺地毯不易被引燃；含水条件下峰值热释放速率比干态条件下大，火灾规模较大，火焰燃烧持续时间内总热值较小；含水条件下，总烟气生成量及组成成分峰值出现时间后移。
隧道内沥青热解燃烧通常在贫氧环境下进行。为研究沥青在真实火灾情况下，环境氧体积分数对其热解过程和动力学的影响，利用热重分析仪，对10#铺地基质沥青，在氧体积分数分别为0、7%、15%和21%的氧氮混合气氛下进行热解实验，研究沥青的热解过程，并进行动力学分析。结果表明：沥青在氧体积分数为0(纯N2)的气氛下热解过程只有一个主失重阶段，最终剩余量高；在有氧气氛下热解过程均呈现出3 个失重阶段，最终剩余量低于10%；随着氧体积分数的增加，沥青的起始分解温度升高、热解速度增加、高温段失重加剧，低温段活化能小幅降低，反应过程均属于扩散模型；高温段活化能在氧体积分数为21%时最高，反应模型由贫氧时的扩散模型转变为三级简单模型。
开展了直径20～50 cm 的圆形变压器油池火实验，分别测量并研究了火焰形态、燃烧速率、火焰轴心温度等燃烧特性。结果表明：在变压器油燃烧的3 个阶段中，稳定燃烧阶段持续时间最长，而衰减熄灭阶段要明显短于起始燃烧阶段。在燃烧速率方面，油池的直径越大，变压器油燃烧速率越快，燃烧时间越短，变压器油的液位下降速度也越快。变压器油的单位面积燃烧速率与经典辐射模型具有良好的一致性，单位面积燃烧速率与油池直径呈现幂函数形式。在火焰温度方面，油池中心线温度呈现距离液面的垂直高度越大其火焰温度越低的趋势，液面上方火焰温度最高可达700～800 ℃，同时油池火尺度对火焰最高温度的影响不大。
利用光电二极管接收火焰辐射光强，将光信号转换为电信号的原理，研究了受限空间内正庚烷油池火的火焰强度和脉动频率随时间的变化规律。结果表明：在一定的时间内，随着正庚烷油池火点燃后，开始一段时间内，受限空间内氧气充足，油池火燃烧强度迅速增大，当达到一定时间和强度后，由于燃料减少，受限空间内氧气不足，火焰强度开始逐渐减弱；从实验中观察到油池火燃烧前期阶段，火焰并未有波动，当燃烧一段时间后，受限空间内供氧不足，需要外界提供氧气，火焰开始波动，火焰脉动频率迅速增大，最大值达到1.5 Hz 左右，火焰脉动频率与油盘直径的拟合结果为f=1.06 D- 0.5。通过利用低成本的光电二极管实现监测受限空间内油池火火焰脉动频率，有利于受限空间内火灾探测技术发展。
为研究地暖采暖对单层大空间火灾烟气上升过程的影响，设计建立了小规模实验装置进行实验，并利用FDS 软件模拟实验工况，通过对比实验值和模拟值证实了FDS 软件模拟的可靠性。利用FDS 软件，对真实采暖单层大空间的火灾烟气上升规律进行数值模拟，提出该环境中影响烟气运动的主要因素及控制措施。研究结果表明：地暖采暖环境中的火灾烟气处于不稳定状态；在地暖采暖空间中，烟气上升和顶棚射流的速度都将有所提高，从而总体加速了烟气的发展进度。
采用装配式钢结构框架搭建6 层幕墙防火测试平台，考虑喷淋保护有效及失效等多种工况，对玻璃幕墙层间防火系统开展实体火灾试验研究。结果表明，在未安装喷淋系统喷淋失效试验工况中，着火房间的幕墙外侧中空夹胶玻璃在20～23 min陆续破裂脱落，着火上层幕墙玻璃外侧下沿的最高温度约700 ℃，高温导致上层房间幕墙外侧的双层夹胶半钢化玻璃出现裂缝，但未出现整体破裂或脱落。着火上层室内未出现明显过火及高温烟气窜入，说明层间防火构造可有效防止火灾沿幕墙与楼板的结合处向上蔓延。在距幕墙水平距离0.9 m 位置设下垂型喷头，在自动喷水灭火系统自动或手动开启的2 种工况条件下，均可对幕墙周围的火源进行有效抑制，并对幕墙玻璃和铝合金框架提供保护。着火房间内的幕墙玻璃未完全破裂脱落，火势不会蔓延至着火房间上层。
对建筑结构火灾中的倒塌事故进行预警是当前建筑灭火救援亟需研究的内容。对现有的倒塌预警手段进行了梳理分析，指出其优势与不足之处，针对当前的预警手段仍集中于“单点探测”，在部分典型建筑的火灾救援中应用受限等问题，着重对干涉雷达的使用进行了介绍，对雷达波穿透大空间局部火焰体的性能开展了测试。研究发现：干涉雷达波基本不受油盘火焰影响，整体装置误差处于亚毫米级，但在使用中应注意区分非结构构件引起的变形，并建议完善使用多雷达组合获得关键构件空间坐标的方法，开发的基于区域探测的预警装置及算法，对重要建筑在使用全寿命中的位移进行监测。
为了研究分岔隧道在采取纵向通风排烟系统时各匝道所需临界风速，设计合流型和分流型两种Y 字型分岔隧道。数值模拟设定30 MW 火灾规模，对比Y 字型隧道各匝道的临界风速与单坡坡度隧道临界风速的理论值，并分别对匝道内2 m 和6.2 m 处的纵向温度进行分析。结果表明，对于非着火匝道，当匝道内的临界通风风速与单坡度隧道的理论值相当时，能保证烟气不通过岔口蔓延到该匝道；对于合流型隧道的着火匝道，其临界风速小于单坡度隧道的临界风速理论值；分流型隧道的着火匝道所需临界风速大于同等单坡度隧道的临界风速理论值。
针对建筑中庭不同顶棚高度下火灾烟气蔓延及感烟探测过程，基于火灾动力学模拟软件(FDS) 开展了数值模拟试验。研究了顶棚处温度及能见度云图的变化情况，并分析了不同高度条件下线型光束感烟探测、消光系数及温度值的参数曲线特征。结果显示，顶棚处减光率到达50%/m 的时间和顶棚高度存在较好的函数关系y=26.58 × 1.06x，对应的R 值为0.996；顶棚高度≥30 m 时，竖直布置线型光束火灾探测器也是一种较好的选择。该研究能够为中庭内消防工程设计及火灾探测报警系统的布置及设计提供技术支撑，提高建筑消防安全水平。
由于高速公路隧道狭长且封闭的管状空间结构形式，一旦发生由交通事故引发的火灾将会对隧道内人员的生命安全构成严重威胁。文章基于FDS 分析不同火灾工况下隧道内的温度、CO 浓度以及能见度变化，利用Pathfinder 软件模拟不同车辆堵塞密度和疏散方向以及疏散人数下人员的疏散逃生过程，分析影响疏散时间的因素。通过研究得到不同工况下烟气扩散的规律，并对人员疏散的安全性进行判断。
针对超大方形建筑空间消防安全，采用仿真与实验相结合的方法，对此类空间发生火灾后的温度分布、烟气沉降、氧气浓度等内容展开了研究。研究表明，此类空间一旦发生大尺度火灾，烟气运动会出现明显的“分层”“顶棚射流”“壁面射流”现象；火场内温度分布呈现高、中、低3 个梯度，高、中两个梯度会在300 s 内超过人体承受温度；烟气沉降过程中会短暂停留在距离地面某一高度处；同时，烟气沉降到地面后，可燃物仍将继续长时间在浓度约为16%~18%的氧气中继续燃烧，且氧气浓度最低位置不是在火源附近，而极有可能出现在远离火源的墙壁下部。
为了有效防控商场火灾，提高商场的消防安全管理水平，基于火灾发生、发展及造成损失的不确定性，结合商场建筑结构特点构建了包含4 个单元、27 个评价指标的多因素评价指标体系。对不宜直接采用绝对数值的指标进行了转化，依据层次分析法和未确知测度理论建立评价模型。以大同市云冈区某商场为例进行评价，得出其消防安全等级为“较安全”级别，与实际相符，证明了该模型的有效性，并提出针对性的管理建议。可利用该模型对管辖区域内多个商场进行消防安全现状评价，为辖区内商场的消防安全管理工作提供依据和思路。
为研究角联管网内煤尘爆炸的传播特性，基于CFD理论模拟角联空间内煤尘火焰、冲击气流与压力传播特性。结果表明：煤尘入射后1 s 时爆炸反应趋于充分，该时刻角联分支与上行空间中高温火焰相遇，形成局部高度湍流，整个空间火焰最高温度升至3 100 K。爆炸反应充分时，角联管道上行空间火焰温度先减小后增大。爆炸反应充分时，呼吸带z=1.5 m 截面上冲击气流分别在管道起始端附近L 型拐弯处、上行管道与角联分支汇合处、管道末端T 型分岔口处出现三次加速，其中上行管道内L 型分岔口处冲击气流传播速度局部极大值高达77 m/s。爆炸反应充分时，沿爆炸传播方向压力总体减小，但上行管道与角联分支汇合处压力明显增大。角联分支与上行管道汇合处的压力值比下行管道汇合处压力值大0.034 MPa，证明压力波是由下行管道流经角联分支后传向上行管道的。
传统危险化学品侦检训练方式通常为使用实际侦检装备进行训练，存在侦检仪器配备数量不足、耗材昂贵、训练场景难以搭建等问题。本文从实际需求出发，并基于虚幻（UnrealEngine）引擎进行化学侦检仿真训练系统的开发。该系统主要包含化学侦检信息库、仪器训练和实战训练3 个模块，介绍了系统框架、各模块的主要功能结构以及实现技术。本系统能够使参训人员掌握各种化学侦检仪器的操作方法和化学侦检的具体流程，提高消防救援队伍化学事故现场侦检作业的能力。
为克服疏散指示标志仅依赖视觉信息的局限性，引入基于音频信息的声音导向技术，作为疏散指示标志的有效补充。介绍声音导向技术的工作原理，建立声音定位实验系统,开展实验研究，并分析声音导向装置与音频类报警设施的兼容性,测试声音导向疏散装置定位准确率。研究表明，声音导向装置可与音频报警装置同时工作，能够在紧急疏散时明显降低疏散时间，帮助人们快速找到正确的疏散通道及安全出口。
为研究旋芯雾化喷嘴的喷放特性，通过建模仿真了单孔旋芯雾化喷嘴内流场及外流场，研究分析了内流场的雾化机理及外流场的雾滴分布特性，并结合实际喷放验证了仿真的准确性。研究表明：旋芯喷嘴喷放过程中能大幅度提高液体喷放速度，并在喷口处形成空穴，显著提高雾化效率；该喷嘴在低压下即可实现不大于80 μm 粒径的雾化，且粒径分布均匀。
为解决传统森林火灾检测误报率高、响应速度慢等问题，提出了以无人机作为探测平台，地面站作为火灾识别系统，实现森林火灾的自动探测、识别和定位。开发了六旋翼无人机平台，通过所搭载的红外摄像机和机载计算机获取森林火灾现场图像并实时传回地面。利用地面站对所接收到的火灾图像进行处理，实现对森林火场的在线监测。在森林火灾识别算法方面，提出了O_YOLOv3 算法，采用Darknet 框架进行网络训练，使用K_means 方法自动生成锚点，有效提高火灾识别精度与响应速度。将O_YOLOv3 算法与其他几种算法进行对比实验验证本文算法的有效性。实验结果表明：O_YOLOv3 火灾识别算法能够快速、精准识别森林火灾；所研制的基于O_YOLOv3 的无人机森林火灾探测系统能够用于实际森林火灾探测。
对手提灭火器冲击试验的检测过程中存在问题进行全面总结分析，结合灭火器操作机构冲击试验国标要求，采用先进的PLC 控制系统、3 爪自定心机构等机电一体化集成技术，设计了1 套冲击试验装置。该装置实现了对手提灭火器操作机构进行全自动冲击试验，使用表明该装置更加安全，能有效提高试验精确性，降低人工劳动强度。
泡沫热态稳定的探索性试验研究
为明确非膨胀型防火涂料的隔热性能，采用有限元方法分析了标准升温曲线火灾作用下，非膨胀型防火涂料保护钢板的温度场。开展了非膨胀型防火涂料保护钢板的温度场试验。采用试验验证的有限元模型，对非膨胀型防火涂料的主要热工参数进行分析。研究结果表明：建立的有限元模型可以较好地模拟非膨胀型防火涂料保护钢板的温度场变化；导热系数是影响非膨胀型防火涂料隔热性能最重要的热工参数；密度和比热容对于非膨胀型防火涂料的隔热性能的影响有限。
针对传统火灾预测方法存在误报和漏报的问题，提出了一种基于自适应集成神经网络的火灾预测方法。首先，在信息层采用速率检测算法将不同类型传感器检测到的奇异数据输入到网络模型中。其次，在特征层采用长短期记忆网络（LSTM）和径向基前馈神经网络（RBF-BPNN）构建集成网络学习不同输入参数下的火灾特征，最后，在决策层设计模糊逻辑控制系统推理输出火灾报警等级。实验结果表明，该方法具有更高的预测精度。
通过分析我国社区消防安全管理现状，明确了我国社区火灾主要隐患是防控不足。从消防安全角度，提出应融合大数据、物联网、云计算、雾计算等技术，开展社区火灾风险感知与预警关键技术研究，创建人-机-物-环境共融的社区火灾风险评估体系，进行社区火灾风险数据感知与预警算法研究，搭建社区火灾风险智能感知与预警平台，以期实现社区消防安全的智能管控。
为了探究火灾的严重程度与消防队响应时间、救援人数、火灾地点、火灾探测器以及自喷系统等之间的关系，采用随机森林、人工神经网络、支持向量机和极限学习机4 种机器学习算法对美国旧金山市的历史火灾数据进行了挖掘分析。运用模糊理论将消防队响应时间和救援人数转换为三角模糊数，提出了一种基于模糊推理的火灾因素分类方法。研究发现4 种算法的准确率均超过90％，并通过交叉验证的方法证明了这些算法的可靠性。在4 种算法中，随机森林算法的准确率和Kappa 值均高于其他算法，但是其计算得到的第三类火灾的AUC 值最小。
为解决当前“智慧消防”建设中存在的感知层接入硬件种类有限、接入技术手段欠佳等问题，探讨了窄带物联网技术（NB-IoT）在智慧消防建设方面的应用问题，提出了以NB-IoT终端为采集层、以公共物联网、大数据、云计算、区块链和人工智能等技术为网络层，以火灾风险研判、消防监督信息化管理、社会单位自主化管理、消防设备数字化管理及智能化灭火救援为应用层的“智慧消防”建设3 层架构模式，以提升全社会消防安全管理的现代化、信息化和智能化水平。
传统应用在便携设备上的火灾探测系统占用内存非常巨大，传感器易受环境的影响，导致检测精度不高。针对这一问题，提出了一个内存占用率小、性能优的火灾探测系统。利用FireNet神经网络嵌入到便携式硬件产品中，在多种火灾数据集上进行测试，测试效果表明，该系统相较其他传统方法，在精度和速度上都有明显提升。
车联网技术明确了车、路、城市与人的互联互通，在防止城市交通堵塞、行车安全、节能减排、辅助交通管理等方面起到了重要作用，将车联网技术融合应用于消防车辆，可有效提高消防救援队伍战斗力、智能管理水平、精准高效处置能力。介绍了车联网的基本概念、关键技术以及车联网技术在消防领域的应用和发展趋势，设计了消防车联网系统应用模型，说明车联网技术在消防车联网系统的发展建设中的作用。
为进一步提高应急救援指挥员的指挥能力，以组训者、受训者、训练内容、训练方法、训练环境等指挥训练要素及其相互之间关系的分析为基础，从应急救援指挥训练系统构成的角度，阐述了虚拟作战环境、沉浸式态势、运动捕捉和训练效果反馈等的运行流程，得出了包括导调控制、应急指挥控制、操作执行、评判及系统管理等构成的模拟指挥训练功能模块，对于进一步开发实现该系统具有一定的指导价值。
建筑火灾救援时，现有的建筑内部路径生成多为最短路径，难以实现针对不同救援需求的室内路径规划。为此，提出一种基于BIM（建筑信息模型）的室内消防救援路径寻优方法，以BIM 技术建立消防救援模型，在模型中构建三维室内路网，并为不同路网节点赋予不同属性权重，再结合路径生成算法和路径寻优规则，在最短路径的基础上，增加最安全路径和消防灭火最优路径的规划，使火灾救援路线有更多选择性，消防指挥更加便捷。
为了提升变电站消防管理科学化水平，实现视频图片火焰特征提取及识别定位。接入视频监控码流数据，构建基于卷积神经网络的火焰识别模型，进行实时识别火焰特征并预警预报。实验表明，该方法能够自动提取火焰特征，有效提高复杂背景下的火焰识别的准确率，具有良好的鲁棒性和泛化能力，在变电站消防管理中有较大应用前景。
