兵棋推演技術在油庫火災中的構(gòu)想和應用

何鋒 阿里木·馬那甫 高建新

摘要：針對演練存在的不足，運用計算機兵棋推演技術，以某油庫為例，搭建油庫場景模塊、災情偵察模塊、滅火指揮模塊、輔助計算決策模塊、回放復盤模塊等模塊的訓練系統(tǒng)構(gòu)想。

關鍵詞：兵棋;推演;交互式

中圖分類號：X932? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2021）03-0004-02

2018年11月9日，習近平總書記向新組建的國家綜合性消防救援隊伍致訓詞，并要求保持快速反應的備戰(zhàn)狀態(tài)，練就科學高效、專業(yè)精準的過硬本領。筆者參與一線滅火救援及查閱相關案例，認為石油化工類火災事故處置一直有短板。例如，2010年1月7日，甘肅蘭州市中石化公司工作人員檢修中發(fā)現(xiàn)出口輸油管線泄漏[1]，處置造成爆炸火災，該火災致使企業(yè)工作人員6人死亡6人受傷，在滅火救人行動中，消防部門調(diào)集86臺消防車輛，460余名指戰(zhàn)員參與處置;2013年11月22日，山東青島市黃島油庫的地面下運輸油料線路，因故障工作人員在維修中操作不當發(fā)生泄漏爆炸火災，該火災造成62人死亡，136人受傷，指揮部調(diào)集100余臺消防車輛等大型設備，2000余名武警及消防專業(yè)救援人員開展救援[2];2017年8月17日，遼寧大連市大連石化分公司原料油泵設備部分油料泄漏造成火災，當?shù)叵啦块T調(diào)集118臺消防車輛，600余名指戰(zhàn)員集結(jié)現(xiàn)場進行疏散救人滅火行動[3]。本文結(jié)合在特勤大隊制作數(shù)字化類型預案的體會，以王家溝油庫為例，擬用計算機兵棋推演技術，搭建功能模塊化的訓練系統(tǒng)構(gòu)想。

一、兵棋推演技術的背景

計算機兵棋推演能夠在不同環(huán)境位置，運用網(wǎng)絡技術與遠隔人員實時對弈或配合，消防救援演練中運用計算機兵棋推演，國內(nèi)外資料較少。2014年，袁狄平教授提出通過大數(shù)據(jù)與云計算能力的專家系統(tǒng)框架下，開源式渲染不同滅火救援訓練場地進行學員間的相互推演[4];2015年，鄧雄老師探索性提出運用桌面推演的方式對各級層面的指揮員進行綜合指揮能力訓練[5];2017年，李瑩瀅教授提出結(jié)合消防相關院?，F(xiàn)有的實驗室資源建立沙盤仿真推演，提高學員的滅火救援初級指揮能力。

二、兵棋推演技術的特點

（一）預案的特點

當前特勤大隊修訂的數(shù)字化預案，按照災害類型等級需要開展相應訓練，一定程度提高指戰(zhàn)員業(yè)務素質(zhì)，貫徹“練為戰(zhàn)”指導思想。根據(jù)不同災害場景類型預案的實際，一方面可以有針對性熟練掌握裝備器材的使用方法，另一方面可以向當?shù)攸h委政府報告申請?zhí)胤N類車輛器材的經(jīng)費，加強裝備器材的建設。當相應類型預案場景發(fā)生火災時，當?shù)叵啦块T能夠立即運用類型預案圖表調(diào)集國家綜合性專業(yè)救援、民間志愿救援隊、企業(yè)單位專職隊、政府專職消防隊等力量，高效完成首批救援力量的抵達，迅速掌握了制火主導權(quán)，避免火勢因力量不足而擴大災害。

（二）預案的不足

數(shù)字化預案的制作以圖表和文字為主，按照預案的要求去逐步逐項演練，基本很難實現(xiàn)。一方面特勤消防隊伍配備了造價不菲、歐美先進的特種器材，每次消防救援演練中都進行實際使用操作，無形中加快器材的耗損率;另一方面數(shù)字化預案設定為實實在在的高層建筑、地下工程、大跨度空間、石油化工類設備等場景，同比例復制訓練場景需要大量預算，并且使用后維修成本較高，從經(jīng)濟成本而言不合算。因此，數(shù)字化預案在實戰(zhàn)感方面還存在一定差距，把日常演練與實際滅火行動不能有效結(jié)合，消防指戰(zhàn)員不能較好辨析火場危險和突發(fā)狀況臨機處置的能力。

（三）兵棋推演技術的優(yōu)勢

數(shù)字化預案與兵棋推演技術的運用，能夠使特勤大隊修訂的數(shù)字化預案盡可能地還原場景要素。計算機系統(tǒng)能夠根據(jù)每一個不同參數(shù)的場景，推演前登錄后臺進行修正。該系統(tǒng)將消防指戰(zhàn)員從日常演練的訓練操場，移到模擬的災害事故現(xiàn)場。一方面，較之常規(guī)演練，該系統(tǒng)能夠給指戰(zhàn)員的眼里的直觀畫面，另一方面，系統(tǒng)的回放復盤模塊，能夠完整記錄每名指戰(zhàn)員的操作畫面和數(shù)據(jù)，模擬演練后高效率組織人員進行復盤總結(jié)。

三、王家溝油庫中的應用設想

該訓練平臺系統(tǒng)按照類型預案結(jié)構(gòu)，主要包含油庫廠區(qū)參數(shù)場景模塊、災情偵察模塊、滅火指揮模塊、輔助計算決策模塊、回放復盤模塊等功能。

（一）油庫場景模塊

運用計算機搭建模擬訓練平臺，場景還原王家溝石油商業(yè)儲備庫的主要罐區(qū)。設定成品油罐20000m3、30000m3、50000m3若干個，其中20000m3儲罐儲存汽油，其余罐均儲存柴油，總儲量的參數(shù)設定固定值;原油罐若干個，分為50000m3和20000m3類型罐，總儲量的參數(shù)設定固定值。設定原油儲罐區(qū)1處，成品油罐區(qū)2處三個區(qū)域。設定動力區(qū)1座，內(nèi)有消防泵房用于冷卻供水、泡沫供水、備用。消防水泵若干臺，出口管徑、揚程、單泵流量、最大供水量的參數(shù)按照罐區(qū)實際標定。固定式消防炮、地上消火栓的數(shù)量與位置按照原油罐區(qū)和成品油罐區(qū)的實際標定。按廠區(qū)實際標定若干個2500m3和1000m3蓄水池。供水管路采用網(wǎng)環(huán)狀式結(jié)構(gòu)，主管道直徑、供水管道進出口徑、管道線路壓力根據(jù)日常測量標定。

（二）災情偵察模塊

該模塊又分為企業(yè)隊員的初期偵察與國家消防救援隊員的到場災情偵察兩部分組成。訓練平臺系統(tǒng)設定某油罐著火后，系統(tǒng)中的企業(yè)隊員偵察角色，按照模塊程序，鼠標移動到著火罐的位置，標定有油罐類型、油罐的大小的初始值等參數(shù)。企業(yè)隊員角色可選擇點開油庫罐區(qū)自動固定消防設施，對著火儲油罐和鄰近儲油罐冷卻加以保護，同時可選擇報警程序。若選擇報警程序，會啟動國家消防救援隊員偵察角色，隨著時間參數(shù)的規(guī)劃路徑，著火罐區(qū)域出現(xiàn)地面流淌火、沸溢噴濺等場景。偵察的范圍設置擴大，包括流淌火的面積、沸溢噴濺的次數(shù)、原油罐區(qū)的大小數(shù)量、消防泵房的完好程度、固定式消防炮和地上消火栓的數(shù)量與位置、可用蓄水池的水量。

（三）滅火指揮模塊

當該模塊由轄區(qū)消防救援站模擬指揮、全勤指揮長模擬指揮、緊急避險處置等三部分組成。當完成災情偵察的環(huán)節(jié)，訓練平臺系統(tǒng)彈出轄區(qū)消防救援站模擬指揮角色。站級模擬指揮角色，必須要下達停車指令。指令通過的條件域為著火罐的面積與大小、風力風向的數(shù)據(jù)下，所有車輛?？吭谏巷L側(cè)風安全區(qū)域，車頭朝外，主站車靠前，其他車輛?？吭诘缆芬粋?cè)。車輛停放指令通過后，系統(tǒng)彈出若干通訊員、安全員、駕駛員、戰(zhàn)斗員角色。通訊員角色，可輸入語音和文字形式實時向指揮中心報告著火罐情況。安全員角色，點開區(qū)域平臺的實時變動的數(shù)據(jù)，計算是否在相對安全的區(qū)域。駕駛員角色，可查看車輛的油水電氣情況，計算是否需要申請標定加油值、移動車輛到消火栓取水等。戰(zhàn)斗員角色，實時查看空氣呼氣值，著火罐的燃燒變化值、沸溢噴濺次數(shù)、濃煙顏色變化等。站級模擬指揮過程中，可點開申請向指揮中心增援指令。若觸發(fā)該指令，系統(tǒng)彈出全勤指揮長模擬指揮角色，站級模擬指揮角色自動移交指揮權(quán)。指揮長角色，根據(jù)現(xiàn)場情況，可下達設定火場指揮部指令，彈出總指揮員、副總指揮、站級指揮員、通訊員、后勤員、作戰(zhàn)文書等角色。當時間參數(shù)達到一定值且滅火措施不到位，系統(tǒng)自動觸發(fā)緊急避險處置環(huán)節(jié)。所有處置人員角色，可點擊鼠標相應的按鈕，放下手中的滅火裝備器材，點擊方位向自己預想的位置撤退。若正確點擊，系統(tǒng)即可自動到指定區(qū)域集結(jié)。

（四）輔助計算決策模塊

該模塊主要定量解決實際處置油罐火災的用水。油罐用水量由冷卻用水量和滅火用水量兩部分組成，因本場景王家溝石油商業(yè)儲備庫油罐固定消防設施損壞情況極少，所以標定的冷卻用水強度均按照固定消防設施冷卻強度設計。

1.冷卻用水

冷卻用水量Q冷=Q著+Q鄰

著火罐供水強度 Q著=πDhq

鄰近罐供水強度 Q鄰=0.5nπDhq

2.滅火用水

Q滅火用水量=Q油罐內(nèi)+Q流淌火

著火罐供給強度 Q水=πR2q泡÷6.25×0.94

流淌火水供給強度 Q水= Aq泡÷6.25×0.94

3.泡沫液

泡沫液用量=油罐內(nèi)+流淌火

油罐內(nèi)火災撲救用泡沫液量Q泡原=1/4πD2q泡÷6.25×0.06

流淌火撲救用泡沫液量 Q泡原= Aq泡÷6.25×0.06

根據(jù)以上理論公式建立數(shù)據(jù)分析模塊，依據(jù)滅油罐火的用水量和冷卻相鄰儲油罐的用水量，對王家溝成品油庫區(qū)內(nèi)水源和市政供水管網(wǎng)持續(xù)供水能力、消防車輛載水量進行實時計算系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)后臺界面顯示運水供水需求量及泡沫需求用量。

（五）回放復盤模塊

該模塊主要對全過程石油庫模擬訓練中回放復盤。通過每名系統(tǒng)角色的視角，平臺能夠第一視角和第三視角回放當時處置的情景。若角色在觸發(fā)各種按鈕行動，采取主觀意圖，并帶有潛在的風險和安全隱患的邏輯錯誤，系統(tǒng)平臺會自動上傳到回放復盤界面。該模塊內(nèi)設定錄入界面，包含消防救援隊伍現(xiàn)有安全制度規(guī)定、避險訓練內(nèi)容、現(xiàn)場管控措施、安全行為規(guī)范等。若角色在平臺操作，復盤模塊實時交互式判定該角色操作程序和處置規(guī)程是否合格，安全隱患值是否在閾值范圍。

四、結(jié)語

隨著大數(shù)據(jù)、云計算、5G超低延遲技術的發(fā)展，計算機兵棋推演技術會在消防隊伍日常演練中得到更廣泛的應用。通過互聯(lián)網(wǎng)化的滅火作戰(zhàn)交流平臺，完善開源式數(shù)據(jù)后臺，人員操作的舒適性、系統(tǒng)的交互性會再提升。建議消防部門從頂層搭建計算機兵棋推演技術平臺，并進行系統(tǒng)應用與升級，一線消防救援人員的指揮能力會有一定提高。

參考文獻：

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[3]王勇.油庫火災爆炸事故原因及其控制措施[J].化工管理，2018（23）：50-51.

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[5]鄧雄.消防部隊桌面推演法的探索[J].新絲路（下旬），2015（10）：108-109.