应急安全科技情报第11期

科技与信息中心

2022年11月29日

应急安全科技情报

河南安阳厂房火灾致38人遇难

基于边际效用函数的应急救援人员培训派遣模型

专攻高层火灾救援的无人机泡沫消防车

首家省级城市轨道交通运营安全服务支撑平台揭牌

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contents

应 急 安 全 科 技 情 报

适用应急救援的无人飞艇搭载5G基站

中国首台救援掘进机

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基于语义分析的建筑业安全文化管理机制设计

地铁车站深基坑开挖安全风险多维度动态评价

基于边际效用函数的应急救援人员培训派遣模型

锂离子电池安全检测传感器研究进展

首家省级城市轨道交通运营安全服务支撑平台揭牌

韩国特大踩踏事故的启示：城市的风险治理与挑战

国家东南区域应急救援中心项目开工建设

河南安阳厂房火灾致38人遇难

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NEWS

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韩国特大踩踏事故的启示:

城市的风险治理与挑战

10月29日至30日，韩国首尔梨泰院洞一带发生大规模踩踏事故，截至事故发生接近24小时之际，已导致154人遇难，80多人受伤，遇难者中，包括中国、伊朗、挪威等国的20余名外国人。据目击者描述，当晚约有10万人参加万圣节活动，现场人山人海，前方有人跌倒后，后方人流跟进，导致严重踩踏。此次严重事故，是近年来大城市公共场所安全事故的一个缩影，它再次表明：如何统筹城市发展与安全，优化城市风险治理，已成为迫在眉睫、无可回避的重大问题。这对于中国的城市发展来说，在风险防范上有何启示?

中国超大规模城市崛起，既带来了重要的发展机遇，也带来了全新的挑战。中国超大规模城市治理过程中出现的一系列治理病症、难题和挑战表明，传统以治安为核心价值，以将城市人口进行网格化分解和控制的方式，将城市治理进行各种去复杂化处理的治理思路，已经很难适应当前日益涌现的中国超大规模城市治理的现实需要。传统的这种以治安为核心追求的城市治理思路，乃是基于小规模生活共同体的生活经验和实际总结出来的治理经验和举措。这种治理的实质，是希望通过对空间和人口的分割，将大规模城市化整为零，从而实现城市治理的去复杂化，以降低治理的难度。

真正能够增强中国在全球竞争中优势地位的重大基础性和前沿性创新，往往是在创新人才高度聚集的超大规模城市中产生的。这是因为，城市人口规模越大，城市人口的异质性越强，城市个体化的自主选择空

        

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间和选择能力越强，各种各样的组织化网络越密集，从整体上就越可能汇集更多的创新/偏离可能性，也越可能以更快的速度将这些创新/偏离放大成规模效应，从而在全球竞争中形成创新优势。但同时，偏离并不总是意味着收益的扩大，同时也确实意味着风险的扩大，意味着更大的流动性，更大的秩序不安定性。

       复杂系统理论启发我们，在城市治理的过程中，城市治理者更应该注重从宏观上总结城市生活的各种现象和规律，运用类似于宏观经济学中的利率等宏观手段进行调控，而非在微观层次上通过行政性命令和各种禁止性规定，通过对个体的不合理控制来治理城市。在微观层面，法律的核心内容是保护个体的基本权利和正当利益，以及基于个人合法权利保护而对公权力的行使，在资格、条件、程序等各方面进行约束，从而最大限度地保证个体的自由选择和行动的可能性，最大限度地促进个体的创新。

       城市治理者应该加强对于大量城市自由个体选择之间频繁互动和接触所形成的系统效应的研究，从而将超大规模城市理解成一个由超大规模异质人群之间超高频率的接触所形成的一个超大规模的复杂系统。

       超大规模城市治理，就是将超大规模城市当作一个超大规模复杂系统进行治理。如何运用复杂性科学，对这样一个超大规模城市复杂体呈现出来的诸种特征和规律进行把握，从而对症下药，形成对超大规模城市的良法善治，这是摆在中国所有超大规模城市治理者面前的一道大题目，也是必须做好的一道大题目。（资料来源：财经十一人，供稿人：科技与信息中心 尚东方）

        

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国家东南区域应急救援

中心项目开工建设

        

2022年11月7日上午9时，国家东南区域应急救援中心建设项目开工动员会在潮州市举行。会议主要是深入贯彻党的二十大精神，深入落实习近平总书记有关重要论述精神，对国家东南区域应急救援中心建设进行开工动员，推进项目高水平起步、高质量建设。

国家东南区域应急救援中心项目是国家区域应急力量建设的组成部分，由应急管理部和广东省人民政府共同建设，执行属地和跨区域应急救援任务。项目建成后重点担负台风及其次生、衍生灾害应急救援等任务，其救援范围辐射广东、广西、海南、福建、浙江、上海等地区。该中心与应急救援航空体系等紧密衔接，能高效实现就近快速响应、组织专业救援、调运应急资源，全面协助灾区党委、政府实施专业指挥协调，以达到“最充分准备、最精准救援、最科学应对”的效果，能明显降低灾害引发的直接经济损失和人民群众的生命财产损失。

项目以“国内领先、国际一流”为建设目标，主要建设指挥调度、综合训练、航空保障、装备储备、培训教学、后勤保障等基础设施，以及停机坪、灾害事故模拟训练等场地，并配备相关装备器材，建成后将成为具备应急指挥、综合救援、培训演练、航空保障、装备储运等功能的创新型救援基地。

项目总体设为“五个功能区”，航空保障区、装备储运区、驻勤生活区、指挥教学区、实训演练区。其中，航空救援保障区位于项目地块以北，建设有直升停机坪及机库；装备储运区包含装备储运仓库及特种车

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库，承担物资存储和快速周转的重要任务；指挥教学区内的业务技术大楼作为基地内核心建筑，融合指挥、训练、办公等功能，其外观设计融合了潮州地域建筑文化元素；驻勤生活区包含3栋中心备勤楼、3栋营房及综合生活服务楼，为300位常驻人员与500位培训人员提供日常生活保障；实训演练区作为项目实施的重点，围绕实战需求，立足国家东南地区自然灾害特点，打造五大训练板块，共设29个训练单元，涵盖100多个训练科目。其中，台风综合模拟训练馆为国内首创，采用国际先进航空仿真模拟设施，重点设置直升机救援训练模块，可开展台风、强降雨等气候下的模拟训练，凸显区域应急救援特色。

图1  国家东南区域应急救援中心项目

项目用地面积为500亩，总建筑面积68424平方米，训练区构筑物面积7985平方米，训练场地138620平方米。项目预计2024年上半年建成投用，投用后将有效提高东南地区应急救援反应时间，提高救援资源的利用率，增强不同行政区域急救体系的协同工作能力，实现地区间应急救援无缝隙连接的“大应急网络”。（资料来源：广东省应急管理厅，供稿人：科技与信息中心 张兴）

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河南安阳厂房火灾致38人遇难

2022年11月21日16时，河南安阳市凯信达商贸有限公司厂房发生火灾。当地消防救援队伍紧急投入63辆车、240人到现场开展灭火救援行动，公安、应急、市政、卫健、供电等联勤联动单位到场开展救援工作。

事故发生后，省委书记楼阳生立即作出批示，省委副书记、省长王凯等省市领导及有关单位第一时间赶赴现场连夜组织事故处置和人员搜救。遇难人员家属安抚救助、心理疏导工作同时展开。21日20时许，现场火势基本被控制，23时许，现场明火已被彻底扑灭。

        

图2  河南安阳一厂房发生火灾

据安阳“11·21”火灾事故现场处置工作指挥部通报，截至11月22日上午10：00，在安阳凯信达商贸有限公司发生的火灾搜救工作基本结束。经核查38人不幸遇难（包括此前失联2人）。目前，公安部门已控制相关犯罪嫌疑人。初步判定，该起事故是因企业人员违规操作，电焊引发火灾。（资料来源：安阳融媒，供稿人：宣教中心 陈柯衡）

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基于语义分析的建筑业安全文化

管理机制设计

安全文化在建筑业安全管理中至关重要，安全文化测评是发现安全文化薄弱环节和设计提升措施的重要依据。然而，现有安全文化测评指标表述简略且语言逻辑性不足，缺少管理机制视角的特征解析。

图3  建筑业安全文化管理机制拓展模型

该文基于管理机制设计理论和语义分析方法从建筑业安全文化测评相关文献中收集测评指标，根据测评指标的语义角色分解提取出主体、行为、属性、时间、地点、方式、范围和原因8种管理机制元素，通过梳理所有测评指标的元素作用关系，归纳构建了安全文化的单主体和双主体2种管理机制元模型并分析其拓展形式，提出基于管理机制设计视角的建筑业安全文化提升策略并结合案例阐释应用方式。构建的建筑业安全文化管理机制元模型及拓展形式可为安全文化的提升措施设计提供参考。（资料来源：清华大学学报，供稿人：研发中心(院士办) 韩波）

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地铁车站深基坑开挖安全风险

多维度动态评价

为实现城市地铁车站深基坑开挖过程中安全风险的多维度动态评价，基于信息熵理论提出了针对深基坑开挖过程安全风险评价方法。进一步提出了单项安全风险指标安全风险等级评价值和综合安全风险等级评价值，用于对深基坑开挖施工过程中的单项风险评价指标安全风险状态和整体安全风险状态进行多维度动态评价。结合上述两类指标和安全风险等级评价体系，有效实现了安全风险状态的定量化描述。

基于该评价方法，对安徽合肥地铁车站7号线深基坑开挖施工过程开展了安全风险评价，结果表明该方法可有效地评估深基坑开挖过程中安全风险状态，并可有效识别获取不同施工阶段的关键风险指标，可为深基坑开挖施工过程的安全风险管理提供一定技术支撑。（资料来源：工程管理学报，供稿人：研发中心(院士办) 韩波）

图4  安全风险动态评价流程

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基于边际效用函数的应急救援人员        培训派遣模型

王喆等人针对应急救援人员面对重大救援任务胜任能力不足的问题，建立了突发事件应急救援人员培训派遣模型。基于边际效用函数，结合知识累积函数和胜任力模型，计算救援技能培训过程中产生的培训效用；进一步以最大化培训效用和最小化培训派遣时间为目标，建立了应急救援人员培训派遣一体化的优化模型。通过郑州暴雨事件算例分析表明，该模型能够有效地提高应急救援人员救援能力和培训效果，实现对任务的科学分配。

（一）模型的建立思路

针对日常培训不充分、救援人员能力不足等问题，王喆等人提出通过派遣前的快速集中培训来明确任务内容，掌握必备技能，以确保应急救援人员具有任务胜任能力和自身保护力，并通过合理规划将培训周期控制在数个课时以内。

边际效用递减规律指出，随着消费者不断增加消费某种商品的数量，所获得的总效用增加但边际效用递减。随着投入培训资源的增加，受训人员的技能水平提升，但也会造成身心疲惫导致学习能力下降和技能掌握受限，仍满足此规律。

因此，可以通过边际效用函数计算救援人员技能培训过程产生的培训效用，运用知识累积函数刻画技能掌握情况与培训时间的关系，借助胜任力模型作为权重系数反映培训个体差异，并根据应急救援人员培训评估模型的建设思路，构建突发事件应急救援人员培训派遣问题的数学模型。

应急救援人员培训派遣问题示意如图5所示，依据问题特点对模型做

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出了如下假设：一是出救点可供派遣的救援人员总量充足，能满足受灾点救援任务的需求；二是救援人员的救援技能需满足救援任务要求后方可派遣；三是各项应急救援任务相互独立；四是同一出救点应急救援人员抵达同一受灾点所需时间相同。

图5  应急救援人员培训派遣问题示意图

（二）培训派遣模型应用

为更好地验证模型的有效性，王喆等人以“7.20 河南郑州特大暴雨”事件下应急救援人员培训派遣问题作为背景，选择驻马店市和南阳宛城区蓝天救援梯队于7月21至24日驰援郑州荥阳市汜水镇灾区作为案例进行数据采集。根据救援人员的基础信息，分别计算救援人员的胜任力得分情况、救援人员的培训效用和规范化后的培训效用、救援人员的培训派遣总时间；同时考虑不同目标函数时的应急救援人员培训派遣方案和是否设置胜任力权重的救援人员培训派遣方案。

最后，围绕培训效用、培训派遣总时间建立的优化模型，实现了培训资源的合理分配以及快速应急响应的目标，使应急救援人员的救援能力、应急救援效率得到提升。该研究最终获得的派遣方案整体救援效果较好，对于突发事件中应急救援人员培训派遣工作具有指导意义。（资料来源：安全与环境学报，供稿人：宣教中心 陈柯衡）

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锂离子电池安全检测传感器研究进展

近年来，由于热失控引发的锂离子电池安全事故频繁发生，采用电池安全系统进行管理尤为重要。为延长锂离子电池的性能和循环寿命，减少热失控安全事故的发生，需要利用传感器技术对电池工作状态进行实时监控和检测。根据电池正常工作状态和异常产热状态各物理量变化，常用的安全检测信号有应力应变、温度以及特征气体等检测方法。目前，用于应力应变、温度及气体监测的安全检测传感器在电池状态检测方面已得到了广泛的应用。然而，传统的传感器存在着体积大、灵敏度低、不耐电解液腐蚀等问题。

（一）光纤布拉格光栅传感器

光纤布拉格光栅（fiber bragg grating，FBG）传感器是近年来发展起来的一种新型光纤传感器，具有体积小、抗电磁干扰、非导电性等优点，既可附着在电池表面，也可嵌入电池内部，适用于商用电池应力应变、温度监控和检测。

图6  光纤布拉格光栅传感器

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相比传统的热敏电阻或应变片，光纤光栅传感器 FBG 传感器轻量小、灵敏度高、不受电磁场影响等特性，使得它在诸如外部短路等滥用场景中很受欢迎，通过实时监测进而避免电池过充、漏气、热失控等故障，延长电池寿命，提供电池运行安全性。FBG 传感器作为一种先进的传感器，它的用途必然越来越广泛。

（二）柔性薄膜传感器

薄膜传感器是基于薄膜制备技术发展的一种新型柔性传感器，具有体积小、热动态响应时间短、灵敏度高、便于集成等特点。根据传感器的检测方式与原理的不同，薄膜温度传感器可以分为：薄膜热电偶和薄膜热电阻。

近年来，薄膜传感器技术日益成熟，在工业生产中得到越来越广泛的应用。在锂离子电池领域，采用薄膜传感器监测电池温度、应力的研究还较少，需要大量实验监测数据来验证。通过大量的科学研究，相信在不远的未来，薄膜传感器将逐渐取代传统的热敏电阻传感器，实现更加广泛的应用。

（三）半导体式气体传感器

半导体式气体传感器利用气体在半导体的表面发生某些化学反应，致敏感元件的组织发生改变。它对锂离子电池进行安全检测的过程中具有响应时间快，检出浓度低，因此具有很好预警效果。但同时半导体式气体传感器也存在检测精度较低、气体交叉干扰复杂等问题。作为一种新型的锂离子电池安全检测传感器，下一步研究可以往以下两个方面进行深化：①开发精度更高、识别种类更多的气体传感器以满足传感器的不同类型电池所释放出的特征气体进行定性或定量的识别；②研究气体传感器技术跟电压监测、温度监测等技术的适配性及互补性，各种传感器技术相互协调并取长补短，在对锂离子电池的热失控预警中做到更加及时、准确。（资料来源：交通信息与安全，供稿人：宣教中心 陈柯衡）

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适用应急救援的无人飞艇搭载5G基站

重庆首个搭载5G基站的无人飞艇近日试飞成功。从中国移动重庆公司（以下简称重庆移动）获悉，该无人飞艇由重庆移动联合上海交通大学重庆临近空间创新研发中心共同研发，是基于飞艇浮空器的空地一体化5G应急保障系统。

据了解，该系统通过飞艇搭载5G基站通信设备、应急保障设备、环境监测设备等，联动飞艇与地面两大平台，实现了通信保障、环境监测、高清云瞰、应急救援四项应急保障功能。区别于传统的小型无人机基站，飞艇浮空器具有“驻空时间长、无噪音、能耗低、载重量大”的特点。

图7  重庆首个搭载5G基站的无人飞艇

该系统不仅适用于应急救援，还可为偏远大型施工现场的临时通信保障、大型户外监控保障、森林防护、智慧农业、应急交通等多场景提供更多支持。下一步，重庆移动将持续进行技术创新，与高校深度协同，联合研发便携式一体化飞艇，推进天空地一体化救援通信技术落地，不断拓展5G通信保障的生态应用场景。（资料来源：中国机器人网，供稿人：科技与信息中心 张兴）

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专攻高层火灾救援的无人机泡沫消防车

当前，全球高楼大厦每年以惊人的数字进行增长，很多国家一二线的城市摩天大楼和高层写字楼等比比皆是。然而，高层楼房虽然解决了人口居住的难题，但也存在着安全隐患——高层大楼消防灭火——是目前各国政府所困扰的事情。

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图8  灭火救援无人机泡沫消防车

TH-XFC-50 I型无人机泡沫消防车兼具常规压缩空气泡沫消防车与无人机装备车的运输、指挥与物资保障能力。整车采用模块化设计理念，主要由TH-MJ-50 I型灭火救援无人机系统、机舱、水罐、泡沫系统、独立多功能指挥舱及配件舱构成。TH-XFC-50 I型泡沫车采用闭环模糊控制策略，可实现2台消防无人机系留DN40超轻水带在4级风速、120米高度空间内进行灭火作业，保障整个系统安全、稳定、高效地运行。

TH-XFC-50 I型无人机泡沫消防车将灭火救援消防无人机与压缩空气泡沫消防车两大先进技术进行深度融合，创新形成可协同举高喷射消防车，补充应用于高层火灾扑救的全新消防主战装备。（资料来源：网易新闻，供稿人：研发中心(院士办) 韩波）

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中国首台救援掘进机

2022年9月22日，中国首台救援掘进机——“天和一号”成功通过了应急管理部组织的专家验收。该装备后期将列入国家应急救援装备名录，进入全面推广及应用阶段，改写目前山岭隧道、矿洞坍塌等事故救援大都采用人工施救或是传统机械挖掘等方式的历史，让此类救援变得更加精准、高效、快速、安全。

专家组指出，此前世界上还没有有效的井下（隧道）救援装备，我国研制的“天和一号”救援掘进机，国内外未见相同的设计和制造，在应急救援掘进技术方向，可以说是走在了世界的前列，前景十分广阔。

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图9  “天和一号”救援掘进机现场工作图

RESEARCH

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地震、泥石流等自然灾害及地下工程施工、山岭隧道坍塌、矿洞坍塌等造成人员困阻，由于埋深大、空间小等原因，原有的一般救援装备难以在72小时黄金救援时间内实施救援,且次生事故及传统的大型救援装备会造被救人员的二次伤害，并危及施救人员的安全。

根据快速、安全、高效救援的原则，研制的“天和一号”救援掘进机重量55吨、利用普通货车就可运输至事故现场，最大破岩能力达200兆帕, 油缸推力达240吨、救援掘软土进速度可达5米/小时、排土可达12立方米/小时、总推进深度可达50米、单节筒体2米，自行走速度达10-12米/分钟、爬坡角度达15度,可以快速到救援面，并能在复杂地质环境中展开救援。

采用的复合刀盘旋转设计，让刀具可对废墟中的各种可能的物体进行振捣、切割，并将切下的混凝土、钢筋、木材、岩石等碎块排到螺旋输送机内运出掘进机；采用的可伸缩复合刀盘设计可以保证在掘进到预定位置时，快速抽出内套筒和刀盘，短时间内形成逃生通道，通道内径达800毫米，被救援人员可通过该通道逃生或救援人员通过该通道进入事故发生现场展开救援；采用的多功能螺旋叶片型钻杆设计能实现长距离大扭矩传输，保证刀盘开挖面的快速切削，快速将渣土输出；考虑到灾害现场地质复杂，存在碎石、破碎带，易发生二次坍塌等因素，为保证管道支护安全，“天和一号”救援掘进机采用钢管套顶推装置设计，确保在破碎带、砂卵石地层的安全、精准顶推；采用的远距离控制系统设计，可让该装备自行走到事故坍塌面，操作人员可在安全区内开展事故救援；采用的折臂吊机构可实现在有狭小空间内展开救援操作，折臂吊机吊装360度无死角，吊装范围3—7米、吊装重量达5吨。

此前“天和一号”救援掘进机在建筑废墟、复合地层等不同的地质环境中进行了多次模拟救援试验，并均取得成功。（资料来源：环球网，供稿人：科技与信息中心 李子晴）

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首家省级城市轨道交通运营

安全服务支撑平台揭牌

10月26日，江苏省城市轨道交通运营安全技术研究中心（以下简称城市轨道安全中心）揭牌仪式在南京举行，这是全国首家致力于保障城市轨道交通运营安全的省级专业平台。省交通运输厅厅长吴永宏，省安全生产委员会办公室常务副主任、省应急管理厅一级巡视员沈仲一共同为城市轨道安全中心揭牌。省交通运输厅副厅长、城市轨道安全中心管理委员会主任梅正荣主持揭牌仪式。

近年来，江苏省城市轨道交通快速发展，已开通线路33条、运营里程高达994公里，开通运营城市数量位居全国首位，运营里程排名第二。城市轨道交通专业性强、客运量大、社会影响面广，出现安全问题的损失和影响都十分巨大。

城市轨道安全中心由省交通运输厅、省应急管理厅指导，南京地铁集团、苏州轨道交通集团、苏交科集团及省内各城市轨道交通企业、相关高校等联合组建。该中心以服务保障城市轨道交通安全运行为目标，整合资源搭建科技支撑服务平台，致力于打造城市轨道交通行业监管服务支撑平台、关键技术攻关阵地、产业孵化基地、人才培养园地、对外交流中心，以科技驱动城市轨道交通安全运营事业发展，在城市轨道交通运营安全、疫情防控、运营服务质量、资源统筹协调等方面发挥重要作用，为群众提供更为安全、可靠、便捷、舒适、经济的出行服务。（资料来源：江苏省交通运输厅，供稿人：科技与信息中心 张兴）

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