一种化工园区消防站布局评估方法与流程

1.本发明涉及消防站规划布局技术领域，具体为一种化工园区消防站布局评估方法。


背景技术：

2.随着化工行业的快速发展，化工企业不断向化工园区集中，园区化已经成为化工行业发展的主要趋势。化工园区内企业集中，存储和使用的危险化学品数量较多，一旦发生事故不仅会造成人员伤亡、经济损失，还会造成人员恐慌，为消防部门的重点防范区域，防范难度较大。消防站布局规划是城市消防规划的一个重要部分，其内容包括消防站选址和消防站责任区划分。目前化工园区消防站布局的评估与规划多采用以消防站为圆心、固定服务半径的“画圆法”，或者基于化工园区实际路径网络粗略分析消防站辖区覆盖情况，未考虑道路路径不规则性的影响和不同救援对象的火灾风险等级对消防站布局与规划的影响，分析结果偏差大，影响化工园区的消防出动速度。


技术实现要素：

3.针对现有消防布局评估方法中存在的不足，本发明提供一种化工园区消防站布局评估方法，以解决现有消防布局评估方法未考虑道路路径不规则性的影响和不同救援对象的火灾风险等级对消防站布局与规划的影响，导致分析结果偏差大的不足。
4.为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
5.一种化工园区消防站布局评估方法，包括：
6.1)对待援点进行火灾风险分级,确定待援点火灾风险等级对应的消防救援响应时间标准；
7.2)分析构建化工园区救援路径网络和消防车行车速度估算；
8.3)计算待援点至各消防站的消防救援响应时间；
9.4)对比消防救援响应时间标准计算消防站覆盖率、重复覆盖率，分析消防站布局达标情况。
10.步骤1)中，对待援点进行火灾风险分级，确定待援点火灾风险等级对应的消防救援响应时间标准，具体为：
11.101)建立待援点集r＝{r1,r2,
…
rn}，其中r1～rn代表各待援点，n为化工园区所有待援点的总数；
12.102)建立火灾风险等级w＝{w1,w2,
…
wm}，其中w1～wm为待援点的火灾风险等级，m代表等级数量；
13.103)建立火灾风险等级对应的消防救援响应时间标准t＝{t1,t2,
…
tm}，其中，t1,t2,
…
tm是与火灾风险等级，w1,w2,
…
wm为对应的消防救援响应时间标准；
14.104)遍历待援点集r建立待援点消防救援响应时间标准集合x＝{x1,x2,
…
xn}，其中x1～xn为待援点消防救援响应时间标准，n为化工园区所有待援点的总数。
15.步骤1)中对待援点进行火灾风险分级，包括对生产工艺装置的火灾风险分级和对存储危险源的火灾风险分级。
16.步骤2)中，分析构建化工园区救援路径网络和消防车行车速度估算，具体为：
17.201)建立化工园区消防站集f＝{f1,f2,
…
fk}，其中，f1～fk代表化工园区中各消防站，k为消防站总数；
18.202)建立待援点集r至消防站集f的最小距离路径，
[0019][0020]
其中，p
ij
表示ri至fj的最小距离路径，i＝1,2
…
,n；j＝1,2
…
,k。
[0021]
步骤3)中，估算待援点至各消防站的消防救援响应时间，具体为：
[0022][0023]
其中，v为化工园区消防车行车速度的估算值，t
ij
为待援点到各消防站的消防救援最小响应时间。
[0024]
步骤4)中，对比消防救援响应时间标准计算消防站覆盖率、重复覆盖率，分析消防站布局达标情况，具体为：
[0025]
401)计算消防救援响应时间和待援点消防救援响应时间标准的差，
[0026]
t
ij-xi，j＝1,2,
…
k；
[0027]
若t
ij-xi《0,则ci＝1；ci为待援点ri的第一状态寄存器，ci＝1表示待援点ri被消防站覆盖；
[0028]
若t
ij-xi《0的数量大于1，则hi＝1；hi为待援点ri的第二状态寄存器，hi＝1表示待援点ri被2个及以上消防站覆盖；
[0029]
遍历ri，i＝1,2,
…
n，计算c＝σci，c为被消防站覆盖的待援点数量；
[0030]
h＝σhi，h为被2个及以上消防站重复覆盖的待援点数量；
[0031]
402)计算消防站覆盖率：
[0032]
403)计算消防站重复覆盖率：
[0033]
404)确定消防站覆盖率达标标准αs，
[0034]
若α≥αs，则消防站覆盖率达标；
[0035]
405)确定消防站重复覆盖率达标标准γs，
[0036]
若γ≤γs，则消防站重复覆盖率达标。
[0037]
步骤4)还包括：
[0038]
406)计算最大消防救援响应时间：t
max
＝max(t
ij
)；
[0039]
407)计算最小消防救援响应时间：t
min
＝min(t
ij
)；
[0040]
408)平均消防救援响应时间：t
ave
＝mean(t
ij
)。
[0041]
本发明具有以下有益效果及优点：
[0042]
1、本发明将化工园区消防救援对象进行风险分级，基于风险等级确定消防救援响应时间标准，根据救援对象差异进行布局评估，分析结果更精准；
[0043]
2、本发明基于化工园区实际路网情况对消防救援响应时间进行评估，充分考虑了道路路径不规则性的影响，评估结果更加客观；
[0044]
3、本发明方法可以直接应用于化工园区消防站布局合理性分析和规划设计，作为园区消防规划的理论依据和基础。
附图说明
[0045]
图1为本化工园区消防站布局评估方法流程图。
具体实施方式
[0046]
下面结合附图和具体实例对本发明进行详细说明。
[0047]
如图1所示，本发明实施提供了一种化工园区消防站布局评估方法，包括如下步骤：
[0048]
1)对待援点进行火灾风险分级,确定待援点火灾风险等级对应的消防救援响应时间标准；
[0049]
2)分析构建化工园区救援路径网络和消防车行车速度估算；
[0050]
3)计算待援点至各消防站的消防救援响应时间；
[0051]
4)对比消防救援响应时间标准估算消防站覆盖率、重复覆盖率，分析消防站布局达标情况。
[0052]
进一步地，步骤1)中，对待援点进行火灾风险分级，确定待援点火灾风险等级对应的消防救援响应时间标准，
[0053]
101)定义化工园区生产工艺装置和存储危险源等潜在消防救援对象为待援点，建立待援点集r＝{r1,r2,
…
rn}，其中r1～rn代表各待援点，n为化工园区所有待援点的总数；
[0054]
102)建立火灾风险等级w＝{w1,w2,
…
wm}，其中w1～wm为待援点的火灾风险等级，m代表等级数量；本实施例中，m＝3,其中w1为高风险，w2为中风险，w3为低风险。
[0055]
对待援点进行火灾风险分级，包括对生产工艺装置的火灾风险分级和对存储危险源的火灾风险分级：列入国家安全监管总局公布的重点监管危险化工工艺目录的生产工艺装置为高风险，除上述工艺装置外的甲、乙类生产装置为中风险，其他化工生产装置为低风险；依据国家标准《危险化学品重大危险源辨识》gb18218确定为一、二、三级重大危险源的存储危险源为高风险，四级重大危险源的存储危险源为中风险，其他存储危险源为低风险。
[0056][0057][0058]
103)建立火灾风险等级对应的消防救援响应时间标准t＝{t1,t2,
…
tm}，本实施
例中，m＝3；
[0059]
待援点的消防响应时间标准与其火灾风险等级对应，火灾风险高的待援点应该设定更短的消防响应时间，火灾风险低的待援点可以设定稍长的消防响应时间；基于火灾风险制定不同的消防时间响应标准如下表，其中具体的响应时间标准t1、t2、t3可根据当地经济社会发展现状、灭火救援力量水平等综合确定。
[0060][0061]
104)遍历待援点集r建立待援点消防救援响应时间标准集合x＝{x1,x2,
…
xn}，其中x1～xn为待援点消防救援响应时间标准，n为化工园区所有待援点的总数。
[0062]
步骤2)中，分析构建化工园区救援路径网络和消防车行车速度估算，具体为：
[0063]
201)建立化工园区消防站集f＝{f1,f2,
…
fk}，其中，f1～fk代表化工园区中各消防站，k为消防站总数；
[0064]
202)根据化工园区路网现状，分析每个待援点r到各消防站f的道路路径，当待援点至某一个消防站的路径有多个时，选择其中距离最小的作为救援路径计入pij，建立待援点r至消防站f的最小距离路径，
[0065][0066]
其中，p
ij
表示ri至fj的最小距离路径，i＝1,2
…
,n；j＝1,2
…
,k。
[0067]
步骤3)中，估算待援点至各消防站的消防救援响应时间，具体为：
[0068]
消防车行车速度的估算要结合当地地势、地形、交通状况和消防车性能综合确定，处于安全和环保的考虑，化工园区多设置在城市边缘或外围，根据国家标准《城市道路交通规划设计规范》gb50220的规定，在城市郊区和市郊接合部的快速路的设计行车速度一般不低于60km/h，而有统计分析显示，在综合考虑交通状况下，上海市近年来近郊区的平均行车速度为55km/h。综合分析，化工园区的消防车行车速度估算v可以在50～60km/h之间。
[0069]
遍历每个待援点至各消防站的救援路径，利用消防车行车速度估算计算得到待援点至各消防站的消防响应时间：
[0070][0071]
其中，tij为待援点至各消防站的消防救援最小响应时间。
[0072]
步骤4)中，对比消防救援响应时间标准计算消防站覆盖率、重复覆盖率，分析消防站布局达标情况，具体为：
[0073]
401)计算消防救援响应时间和待援点消防救援响应时间标准的差，
[0074]
t
ij-xi，j＝1,2,
…
k；
[0075]
若t
ij-xi《0,则ci＝1；ci为待援点ri的第一状态寄存器，ci＝1表示待援点ri被消防
站覆盖；
[0076]
若t
ij-xi《0的数量大于1，则hi＝1；hi为待援点ri的第二状态寄存器，hi＝1表示待援点ri被2个及以上消防站覆盖；
[0077]
遍历ri，i＝1,2,
…
n，计算c＝σci，c为被消防站覆盖的待援点数量；
[0078]
h＝σhi，h为被2个及以上消防站重复覆盖的待援点数量；
[0079]
402)计算消防站覆盖率：
[0080]
403)计算消防站重复覆盖率：
[0081]
404)确定消防站覆盖率达标标准αs，根据消防站布局现状调查情况，如果消防站覆盖率不小于0.8，则认为该指标达标；否则，认为该指标不达标；消防站覆盖率越大，说明消防站的数量和布局越合理，园区消防安全性能越好，即本实施例中，αs＝0.8；
[0082]
将计算得到的消防站覆盖率与消防站覆盖率达标标准αs进行比较，
[0083]
若α≥0.8，则消防站覆盖率达标；
[0084]
405)确定消防站重复覆盖率达标标准γs，消防站覆盖率会随着消防站数量增加而变大，但消防站数量的增加同时会造成部分待援点被多个消防站重复覆盖，带来投入浪费。
[0085]
定义消防站重复覆盖率为被重复覆盖的待援点数量与被覆盖的待援点数量的比值，理想情况下，所有待援点都被消防站覆盖，同时每个待援点又不被多个消防站覆盖；针对该指标，取0.3作为达标标准，如果消防站重复覆盖率小于0.3，则认为该指标达标；否则，认为该指标不达标；消防站重复覆盖率越小，说明消防站布局的经济性越合理，即本实施例中，γs＝0.3；
[0086]
若γ≤0.3，则消防站重复覆盖率达标。
[0087]
进一步的，还可以分析：
[0088]
最大消防救援响应时间t
max
＝max(t
ij
)；
[0089]
最小消防救援响应时间t
min
＝min(t
ij
)；
[0090]
平均消防救援响应时间t
ave
＝mean(t
ij
)。
[0091]
本发明定义化工园区消防救援对象为待援点，根据待援点的特性对其进行风险分级，建立风险等级对应的消防救援响应时间标准，基于园区路径网络和行车速度估算待援点至各消防站的消防救援响应时间，对比消防救援响应时间标准估算消防站覆盖率、重复覆盖率，与消防站覆盖率、重复覆盖率的达标标准对比后，最终得到化工园区消防站布局合理性的评估结果，本发明考虑了道路路径不规则性的影响和不同救援对象的火灾风险等级对消防站布局与规划的影响，提高了分析结果的准确率，可以直接应用于化工园区消防站布局合理性分析和规划设计，作为园区消防规划的理论依据和基础。