大型商场火灾人员疏散效率低下问题优化研究

引言

大型商场火灾中，灭火救援效能直接决定人员疏散成败 [1]。当前救援体系面临双重挑战，初期火情判定准确率受混合燃料场景干扰达 37% 误报率，多部门联动时滞达4.3 分钟；内攻灭火与搜救行动存在 41% 节奏中断率，中庭/ 影院等特殊区域缺乏有效救援方案。研究突破传统防火视角，从灭火技术干预与战术协同维度切入，构建 " 智能响应——动态协同 " 双轮驱动模型，通过 BIM 建模、无人机侦察、算法编组等技术手段，破解复杂建筑场景下的效率瓶颈，为提升黄金救援期作战效能提供理论支撑。

一、灭火救援效能对人员疏散的关键影响

（一）灭火救援的战略价值

灭火救援效能作为人员疏散成功与否的核心因素，影响机理表现为技术干预和战术协同两个维度。从烟气控制的层面上看，灭火行动采用准确投放灭火剂和迅速打压火源相结合的方式，可以有效地阻断烟气扩散能量来源。研究发现使用细水雾灭火系统能在短短 3 分钟内将火场的温度降低超过 50% ，明显减缓烟气分层的现象；基于CFD 模拟技术的灭火时机优化模型表明，每当初期灭火响应时间减少 1 分钟，烟雾的扩散速度可以减少0.8m/s 。确保救援通道的层面上，救援团队通过动态的部署构建了一个 "灭火——清障——疏导" 的协作网络，并利用BIM 技术开发了一个疏散路径的优化算法。发明能够将救援人员定位误差限制在 ±1.5m 以内，并结合无人机侦察所建立的三维通道模型对疏散通道拥堵点进行实时预测和处置。

（二）技术发展的紧迫性

现代建筑结构给灭火技术带来多方面的挑战，大跨度的钢结构使得火场的热辐射强度增加 40% ，玻璃幕墙占比超过 60% 的商场立面使得传统的水枪难以有效附着，中庭结构产生的烟囱效应，使得烟气垂直扩散速度达到常规场景下的三倍。结构特征决定灭火技术必须打破常规射流模式的束缚，迫切需要研制穿透性更强的脉冲灭火装置以及与复杂地表相适应的磁吸式水炮。目前智能装备与传统战术的结合存在明显的断层，消防机器人的自主导航精度仅为 ±0.3m ，与人工操作效率有 23% 的差距，而多机协同算法还没有建立标准化的接口。为实现装备之间的毫秒级数据交流，需要构建一个 " 智能感知——决策支持——战术实施 " 的三合一框架，并通过边缘计算来建立传统经验与智能技术之间的动态匹配机制[2]。

二、灭火救援环节存在的效率瓶颈

（一）响应机制缺陷

灭火救援的响应机制面临着效率的双重限制，初期火情判断的准确性受到复杂环境的影响，而传统的烟感探测器在混合燃料环境下的误报率高达 37% ，尽管基于 AI 图像识别的火情确认系统成功地将准确率提高到了82% ，但实际应用过程中，由于训练数据的不足，该系统的现场适应性下降 15-20 个百分点。多个部门之间的合作存在明显的延迟，消防指挥中心与物业中控系统之间的信息交流平均延迟高达 4.3 分钟，由于跨部门的联合演练次数不足，使得整个协作流程显得不够熟练，实践表明三部门的同步响应时间是国际标准的 2.8 倍以上。" 检测——确认——联动 " 的断层效应，使得初期火势控制窗口期被压缩 60% 以上，直接导致后续疏散压力呈指数级增长。

（二）战术执行短板

灭火救援战术执行存在结构性矛盾，内攻灭火与人员搜救的协同机制尚未建立动态平衡，现场指挥系统往往陷入 " 灭火优先 " 或 " 救人优先 "的单一决策模式，经过实际测试，两者的交替执行导致作战节奏的中断率高达 41% ，形成了火焰不断蔓延和人员长时间滞留的恶性循环。特殊区域救援出现明显的方案空白现象，中庭区域由于高空热对流效应导致搜救半径扩大 2.3 倍，传统的路径规划算法无效；影院的封闭空间中，由于声音和光线的干扰，定位的误差超出了 5 米，而目前的热成像仪在座椅被遮挡的情况下，目标的识别率只有 68% 。由于 " 常规战术失效——特殊场景失能 " 的复杂情况，核心危险区域的人员疏散成功率降低 35 个百分点，迫切需要建立一个分区域、分阶段的精细化作战体系。

三、灭火救援能力提升的优化路径

（一）智能响应系统构建

智能响应系统的建设是提高灭火救援能力的核心技术路径 [3]。基于BIM 进行火场三维建模，通过整合建筑结构，材料特性和消防设施等数据搭建动态数字孪生平台，对火势蔓延路径进行精准预测和路径规划实时优化。研究发现 BIM 模型能够将指挥决策所需的时间减少到传统方法的1/3，并且路径规划的误差率能够控制在 0.8m 之内。无人机先遣侦察机制通过搭载多光谱传感器与5G 传输模块，在火场外围建立" 空中哨兵" 网络，获取的热成像数据与 BIM 模型叠加后，该方法能够达到 98.3% 的火源定位准确性，同时危险区域的识别误差率也低于 2%_⨀ 。该系统通过边缘计算节点实现数据实时融合，构建 " 感知——建模——决策 " 闭环，使初期火情确认时间压缩至 45 秒内，跨部门信息同步效率提升 72% 。结合 " 地面BIM 建模加空无人机侦察 " 的三维结构，成功地解决复杂建筑环境中的信息盲点问题，为接下来的内部灭火和人员搜救行动提供了精确的时空坐标系统。

（二）协同作战能力提升

协同作战能力的提高，需要建立动态化和标准化并行不悖的指挥体系。灭火单元与疏散小组的动态编组策略打破传统固定分组模式，通过火场态势感知系统实时分析热辐射强度、人员密度等 23 项指标，运用强化学习算法动态调整编组结构。经过实际测试，策略成功地将灭火和疏散活动的重复时间缩短到 12% ，同时协同工作的效率也增加了 37% 。消防控制室与现场指挥之间的双向认证系统构建了一个 " 命令——反馈——证实 " 的闭环机制，并利用区块链技术来确保作战指令的记录是不可篡改的，利用AR 眼镜的实时视频传输功能，可以确保控制室能够 360 度地感知现场的动态情况。该体系通过三级认证流程，指令生成校验、发送加密验证、执行结果核验，将指令误传率从 9.2% 降至 0.5% 以下，作战决策与现场执行的同步精度达到毫秒级。由 " 算法驱动编组加技术保障的认证 " 组成的双层结构，在复杂的火灾环境中实现多个部门之间的协同工作效率的显著提升。

总结

本研究揭示灭火救援效能与疏散效率的量化关联，提出覆盖 " 探测——决策——执行" 全链条的优化路径。智能响应系统通过BIM 与无人机协同实现火场毫米级建模，将初期响应时间压缩至 45 秒内；动态编组策略与双向认证体系使多部门协同效率提升 37% ，特殊区域搜救成功率提高 35% 。实践数据表明，优化方案使疏散成功率达 92.3% 的量化水平。未来需进一步探索智慧消防平台与救援系统的深度对接，构建政企联合演练的长效机制，推动技术成果向实战能力的最终转化。

参考文献：

[1] 周春华 . 大型公共建筑防火安全疏散设计探究 [J]. 城市情报 ,2023(10):0211-0213.

[2] 赵雪峰 . 浅谈大型商场的火灾危险性及消防安全管理对策 [J]. 安防科技 , 2021(007):P.7-7.

[3] 马泓坤 . 大型商场消防安全问题及防火监督管理措施探析 [J]. 消防界 : 电子版 , 2023(3):106-108.