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摘要：普洱市消防救援支队担负着全市的火灾预防、扑救和应急救援的任务。现有的城市重大事故及地质性灾害事故救援应急通信系统（以下简称两大应急通信系统）已不能满足队伍灭火救援实战指挥工作需要。本文运用期望效用理论模型构建消防救援行车路径选择模型，运用Dijkstra算法构建目标建筑内救援路线选择模型，统称为消防救援路径规划系统。消防救援路径规划系统的创建能够可视化呈现最佳消防救援路径并辅助制定数字化预案，提高队伍消防信息化管理水平和灭火救援实战能力。
关键词：消防救援路径规划系统;期望效用理论模型;Dijkstra算法
普洱市面积44221.34平方千米，仅有13个消防站、581家企业专职队和微型消防站。以思茅区为例，思茅城区面积为39平方千米，建设2个消防站。按照7平方千米的标准辖区面积为计算基础，应建设6个及以上消防站，现在仅占33%。普洱市平均辖区面积较大，但消防站数量配比不足，为消防救援工作增大了难度。这就要求消防指战员接警后能够迅速抵达现场，在最短的时间内掌握现场和目标建筑的情况，制定救援方案，开展救援工作，最大限度减少人员伤亡和财产损失[1]。消防救援路径规划系统利用三维建模软件和灾害仿真等技术，进行目标建筑三维实景的构建。三维立体呈现消防救援力量到目标建筑行程的道路设施、目标建筑内部结构和周围各类消防设施，并运用期望效用理论模型构建消防救援路径选择模型。在目标建筑物内部可视化呈现的基础下，解决救援力量从出发点到目的地的最优路径选择问题，通过Dijkstra算法实现内攻安全、快捷路径选择。消防救援路径规划系统广泛投入使用可解决救援途中行驶时间过长、目标建筑内安全救援路线选择不当等问题，全面提高队伍灭火救援攻坚能力。
一、消防救援路径选择影响因素分析
参照《机动车道路行驶交通规则》第五十三条规定，本文通过数据记录、分析、比对，归纳出普洱市现阶段影响消防救援行动行程时间有内部因素，如消防驾驶员的驾驶路线习惯，外部因素如车辆堵塞情况、道路交叉口数量、夜间出警等因素。消防救援路径规划是在短期不变因素如路况、道路交叉口、交通信号灯等的前提下，研究可变因素对路径选择的影响，规划消防救援最佳路径。可变因素包括：驾驶人员的驾驶习惯与经验、道路畅通情况、实时天气状况等。
二、消防救援路径规划系统设计
消防救援路径规划系统包括主要包括数据采集、数据选取、数据管理、数据应用4个方面。运用无人机拍摄鸟瞰图，收集道路交通、目标建筑、建筑内部结构等重要信息。查阅地理GIS数据，收集辖区地形数据、道路交通数据、建筑地标数据、水源分布数据等。使用Eagle软件自动对图片信息进行分类整合。将基础数据源按照类型和存储格式要求，利用投影转换、拓扑处理等功能转换成不同类型的数据集。利用消防救援路径规划系统可实现以下功能：第一，通过三维实景模型查看目标建筑周围的消防设施、消防救援力量责任区域划分、消防救援力量与目标建筑之间的路况、目标建筑内部结构内部消防设施。第二，规划最佳救援行程路径。第三，规划内攻救援安全路线。
三、系统关键技术
（一）期望效用理论
期望效用理论在不确定條件下对理性人选择进行分析的框架。可以用于处理不确定性决策问题的分析范式[2]。消防指战员在救援路径选择时面临交通因素、物理因素、环境因素等方面的限制，从而选择的路径大不相同。运用期望效用模型可以帮助消防指战员在第一时间找到快速、安全的路径，高效抵达救援现场开展工作。
（二）Dijkstra算法
Dijkstra算法又称迪科斯彻算法，用该算法使求静态最短路径较为简明，目标建筑物内的路线即建筑物建成后可视为静态不变，数据可获得，本文用于求目标建筑内攻安全路线精确度较高[3]。
（三）目标建筑三维实景模型构建
目标建筑三维实景图构建是消防救援路径规划系统重要的组成部分，利用三维建模软件和灾害仿真等技术，通过对建筑物、消防设施的模拟仿真，为消防指战员在计算机系统上提供重点地区、消防安全重点单位的三维建筑结构、场景和各类消防设施信息[4]。消防指战员可以通过三维场景图，迅速直观找到消防设施、就近水源位置、重点部位信息并进行定位，结合算法分析规划出内攻救援需要的安全、就近救援路线，提高消防指战员灭火救援能力和重点场所消防保卫水平。
四、系统应用实例
本文假设普洱市思茅区龙生茶叶大酒店发生火灾急需救援，以此为例，展现消防救援路径规划系统应用全过程。
（一）消防救援行程路径规划
如图所示，从出发点1到目的地11之间存在12条路段，有3种路径可供选择如图1所示，每个路段数据如图2所示。
根据期望效用模型得到表1，测算结果显示路径1的期望效用值最小，是最优消防救援路径。
（二）内攻安全路线规划
假设龙生茶叶大酒店502房发生火灾，发生火灾房间位于左侧楼梯旁边。v1为消防救援车辆停靠地点，v2为消防登高车拟定展开位置，因受实际场地面积限制无法实际操作，故v1—v2的值为：∞。内攻安全路线规划从剩余路线中选择如图3所示。根据Dijkstra算法，由图4可得从v1开始经过v3、v4最终到达v7的路线是最优的内攻安全路线。
五、结语
本文主要根据普洱市消防救援支队当前灭火救援任务，对消防救援路径规划系统设计与实现进行研究分析。在文章撰写过程中，阐述了消防救援路径规划系统设计与实现意义，确定了构建消防救援路径规划系统工作的重要性。针对消防救援路径的特殊性，从消防救援行车路径规划、目标建筑内攻安全路线规划两个方面构建消防救援路径模型，并通过算例求解分析对模型进行验证。实例验算证明消防救援路径模型及方法的科学性和合理性，证明消防救援路径规划系统建立的必要性和实用性。消防救援路径规划系统已取得初步成功，也存在许多问题需要解决。下一步支队将对系统进行深入挖掘利用、升级功能，提高消防信息化管理水平和灭火救援实战能力。
参考文献：
[1]钟志宏.江西武山铜矿重大事故应急管理实践研究[D].江西：南昌大学，2007.
[2]胡祥，张连增.基于期望效用函数最大化的最优再保险策略[J].统计与决策，2017（08）：50-52.
[3]林海波，郑利平，王建伟，等.一种通用的层次化人群疏散仿真框架[J].系统仿真学报，2020，32（08）：1524-1530.
[4]邱华.数字化消防灭火救援预案系统设计与实现[D].山东：山东大学，2014.
关键词：消防救援路径规划系统;期望效用理论模型;Dijkstra算法
普洱市面积44221.34平方千米，仅有13个消防站、581家企业专职队和微型消防站。以思茅区为例，思茅城区面积为39平方千米，建设2个消防站。按照7平方千米的标准辖区面积为计算基础，应建设6个及以上消防站，现在仅占33%。普洱市平均辖区面积较大，但消防站数量配比不足，为消防救援工作增大了难度。这就要求消防指战员接警后能够迅速抵达现场，在最短的时间内掌握现场和目标建筑的情况，制定救援方案，开展救援工作，最大限度减少人员伤亡和财产损失[1]。消防救援路径规划系统利用三维建模软件和灾害仿真等技术，进行目标建筑三维实景的构建。三维立体呈现消防救援力量到目标建筑行程的道路设施、目标建筑内部结构和周围各类消防设施，并运用期望效用理论模型构建消防救援路径选择模型。在目标建筑物内部可视化呈现的基础下，解决救援力量从出发点到目的地的最优路径选择问题，通过Dijkstra算法实现内攻安全、快捷路径选择。消防救援路径规划系统广泛投入使用可解决救援途中行驶时间过长、目标建筑内安全救援路线选择不当等问题，全面提高队伍灭火救援攻坚能力。
一、消防救援路径选择影响因素分析
参照《机动车道路行驶交通规则》第五十三条规定，本文通过数据记录、分析、比对，归纳出普洱市现阶段影响消防救援行动行程时间有内部因素，如消防驾驶员的驾驶路线习惯，外部因素如车辆堵塞情况、道路交叉口数量、夜间出警等因素。消防救援路径规划是在短期不变因素如路况、道路交叉口、交通信号灯等的前提下，研究可变因素对路径选择的影响，规划消防救援最佳路径。可变因素包括：驾驶人员的驾驶习惯与经验、道路畅通情况、实时天气状况等。
二、消防救援路径规划系统设计
消防救援路径规划系统包括主要包括数据采集、数据选取、数据管理、数据应用4个方面。运用无人机拍摄鸟瞰图，收集道路交通、目标建筑、建筑内部结构等重要信息。查阅地理GIS数据，收集辖区地形数据、道路交通数据、建筑地标数据、水源分布数据等。使用Eagle软件自动对图片信息进行分类整合。将基础数据源按照类型和存储格式要求，利用投影转换、拓扑处理等功能转换成不同类型的数据集。利用消防救援路径规划系统可实现以下功能：第一，通过三维实景模型查看目标建筑周围的消防设施、消防救援力量责任区域划分、消防救援力量与目标建筑之间的路况、目标建筑内部结构内部消防设施。第二，规划最佳救援行程路径。第三，规划内攻救援安全路线。
三、系统关键技术
（一）期望效用理论
期望效用理论在不确定條件下对理性人选择进行分析的框架。可以用于处理不确定性决策问题的分析范式[2]。消防指战员在救援路径选择时面临交通因素、物理因素、环境因素等方面的限制，从而选择的路径大不相同。运用期望效用模型可以帮助消防指战员在第一时间找到快速、安全的路径，高效抵达救援现场开展工作。
（二）Dijkstra算法
Dijkstra算法又称迪科斯彻算法，用该算法使求静态最短路径较为简明，目标建筑物内的路线即建筑物建成后可视为静态不变，数据可获得，本文用于求目标建筑内攻安全路线精确度较高[3]。
（三）目标建筑三维实景模型构建
目标建筑三维实景图构建是消防救援路径规划系统重要的组成部分，利用三维建模软件和灾害仿真等技术，通过对建筑物、消防设施的模拟仿真，为消防指战员在计算机系统上提供重点地区、消防安全重点单位的三维建筑结构、场景和各类消防设施信息[4]。消防指战员可以通过三维场景图，迅速直观找到消防设施、就近水源位置、重点部位信息并进行定位，结合算法分析规划出内攻救援需要的安全、就近救援路线，提高消防指战员灭火救援能力和重点场所消防保卫水平。
四、系统应用实例
本文假设普洱市思茅区龙生茶叶大酒店发生火灾急需救援，以此为例，展现消防救援路径规划系统应用全过程。
（一）消防救援行程路径规划
如图所示，从出发点1到目的地11之间存在12条路段，有3种路径可供选择如图1所示，每个路段数据如图2所示。
根据期望效用模型得到表1，测算结果显示路径1的期望效用值最小，是最优消防救援路径。
（二）内攻安全路线规划
假设龙生茶叶大酒店502房发生火灾，发生火灾房间位于左侧楼梯旁边。v1为消防救援车辆停靠地点，v2为消防登高车拟定展开位置，因受实际场地面积限制无法实际操作，故v1—v2的值为：∞。内攻安全路线规划从剩余路线中选择如图3所示。根据Dijkstra算法，由图4可得从v1开始经过v3、v4最终到达v7的路线是最优的内攻安全路线。
五、结语
本文主要根据普洱市消防救援支队当前灭火救援任务，对消防救援路径规划系统设计与实现进行研究分析。在文章撰写过程中，阐述了消防救援路径规划系统设计与实现意义，确定了构建消防救援路径规划系统工作的重要性。针对消防救援路径的特殊性，从消防救援行车路径规划、目标建筑内攻安全路线规划两个方面构建消防救援路径模型，并通过算例求解分析对模型进行验证。实例验算证明消防救援路径模型及方法的科学性和合理性，证明消防救援路径规划系统建立的必要性和实用性。消防救援路径规划系统已取得初步成功，也存在许多问题需要解决。下一步支队将对系统进行深入挖掘利用、升级功能，提高消防信息化管理水平和灭火救援实战能力。
参考文献：
[1]钟志宏.江西武山铜矿重大事故应急管理实践研究[D].江西：南昌大学，2007.
[2]胡祥，张连增.基于期望效用函数最大化的最优再保险策略[J].统计与决策，2017（08）：50-52.
[3]林海波，郑利平，王建伟，等.一种通用的层次化人群疏散仿真框架[J].系统仿真学报，2020，32（08）：1524-1530.
[4]邱华.数字化消防灭火救援预案系统设计与实现[D].山东：山东大学，2014.