火灾与消防工程研究所-安全科学与工程学院

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火灾与消防工程研究所

阅读次数：发布时间：2011-09-25

特色消防研究基地—南京工业大学火灾与消防工程研究所的建立和发展

鉴于国家公共安全特别是消防安全问题的严重性和对科技需求的迫切性，2009年4月，南京工业大学在城市建设与安全工程学院组建了依托学校、面向时代消防需求、追踪消防前沿技术、突破重大特殊火灾防治和应急处置关键技术、立足江苏的特色消防科学技术研究基地—火灾与消防工程研究所。

1 建立背景

消防是防止火灾发生和（或）限制其影响以及熄灭或阻止物质燃烧的措施。根据美国消防工程师协会（SFPE）的定义，消防工程是应用科学和工程原理保护人类及其环境免受火灾灾害的科学和技术体系，包括：火灾危险性分析；通过科学设计、建设、布局和使用建筑、材料、结构、工业过程以及交通系统来减轻火灾损失；火灾探测、灭火和通讯系统的设计、安装和维护；火灾调查和分析。可见，这一科技体系具有丰富的理论和实践双重内涵。消防工程的产生，是20世纪科学技术发展的结果，也是人类追求安全生存环境的必然需要。在当今的21世纪，随着科学技术的进一步发展、人们安全意识的提高以及经济建设的多元化快速发展，消防安全与经济建设和社会发展的关系必将更加紧密，消防工程在整个科学技术体系里的地位必将越来越重要。新形势下火灾事故呈现出特殊性、突发性、隐蔽性、规模化和耦合化等一系列新型特点，往往超出当前对火灾灾害的科学认知和防治水平，也不断要求消防工程体系自身完成防治理论和实践的双重完善，与时俱进。国家层面上为消防工程的进一步发展提供了良好的政策支持。根据国务院2006年2月7日发布的“2006-2020年国家中长期科学和技术发展规划纲要”，公共安全在“重点领域及其优先主题”部分被明确列为一大项（第十大项），在其中提到的4条发展思路中写到“重点研究…重大火灾…等应急救援技术”，在其中的6大优先主题中写到“开发燃烧、爆炸...等重大工业事故防控与救援技术及相关设备”、“重点研究开发...高层和地下建筑消防技术与设备...以及现场处置防护技术与装备”、“重点研究开发...森林火灾...等重大灾害的监测预警技术以及重大自然灾害综合风险分析评估技术”，这些政策反映了新时代消防形势的严峻性，从另一方面说明了发展消防工程的必要性和紧迫性。在这些背景和形势下，经过战略性思考，南京工业大学基于已有的城市建设与安全工程学院、安全工程研究所、江苏省城市与工业安全重点实验室、铁道部危险化学品安全检测中心、城市建设与安全工程实验教学中心、“安全工程”国家特色专业建设点、江苏省“安全技术及工程”重点学科、、“矿业工程”博士后科研流动站以及“安全技术及工程”、“安全工程”、“矿业工程”、“建筑环境与设备工程”和“消防工程”等本硕博学位授予点，通过优势提炼和重组优化，建立了富有时代特色的火灾和消防工程研究所。

2 国内相关研究机构现状

目前，国内专注于消防基础和应用研究的研究所类机构约有10余所，其中包括中国公安部的四个研究所及其国家消防工程技术研究中心、三所大学共建类研究所以及两所省部级或市级研究所。具体信息如表1所示。

表1 国内代表性消防科技研究院所

名称	所在地	级别	研究方向	机构设置
公安部天津消防研究所	天津	省部级	工程消防领域研究（各种自动灭火系统的开发研究与应用研究、消防化工产品和应用技术的开发）；火灾基础理论（室内火灾实体试验，气体、液体蒸汽和固体火灾与爆炸危险性参数研究，爆炸泄压研究，火灾过程的数学模化与计算机处理的研究）与火因分析技术（木材、混凝土、玻璃、金属、油品等火灾现场勘查与分析技术）；标准化领域研究（各类自动灭火系统设计规范和消防行业国家标准与行业标准制、修订工作）；新开发领域（参与编制逐步淘汰臭氧耗损物质国家方案）	下辖科研科室：火灾基础理论研究室、消防管理规范研究室、火灾原因技术鉴定中心、消防信息研究室、灭火药剂研究室、工程消防研究室、耐火构件研究室和《消防科学与技术》编辑部。另有国家消防工程技术研究中心、公安部消防局火灾物证鉴定中心和职能处室等机构。
公安部四川消防研究所	四川成都	省部级	建筑火灾理论；建筑结构防火技术；建筑防火性能化设计和评估技术；建筑火灾烧损鉴定技术；高层建筑防排烟技术；自动喷水灭火技术；防火保护及阻燃技术	下辖业务处室：建筑防火室（烟气毒性实验室、SBI实验室、房间墙角火灾实验室、锥形量热计实验室、耐火构配件实验室、地下商业街火灾实验室和高层实验塔）、消防规范研究室、材料阻火室（涂料实验室、合成实验室、塑料实验室、纳米材料实验室和火灾物证技术鉴定实验室）和中心防火建材检验室。另有国家消防工程技术研究中心、公安部消防局四川火灾物证鉴定中心等机构。
公安部沈阳消防研究所	辽宁沈阳	省部级	火灾成因与预防技术；火灾调查与物证鉴定技术；火灾特性与信息识别技术；火灾探测报警技术；消防联动控制技术；特殊场所及工业火灾探测报警与消防系统集成技术；消防设施远程监控技术；消防通信与指挥技术；消防电子产品检测技术；消防标准化；消防系统工程应用技术	下辖业务处室的二十余个实（试）验室：消防电子产品功能试验室；消防电子产品环境试验室；城市消防通信指挥系统模拟实验室；初期火灾燃烧试验室；可燃气体探测报警试验室；电磁兼容性（EMC）试验室；阻燃材料性能检测试验室；火焰探测器试验室；超早期火灾特性研究实验室；火灾探测性能评估实验室；大空间火灾模拟实验室；火灾物证鉴定宏观检验实验室；火灾物证鉴定物理分析实验室；火灾物证鉴定化学分析实验室；电气火灾再现性实验室；实体火灾模拟实验室；消防应急照明产品试验室；光学试验室；建筑消防设施综合性能评估实验室。另有国家消防工程技术研究中心、公安部消防局沈阳火灾物证鉴定中心、国家消防电子产品质量监督检验中心和职能处室等机构。
公安部上海消防科学研究所	上海	省部级	高层建筑、地下工程、石油化工、能源交通等领域内的消防装备高新技术的研究和开发	国家消防工程技术研究分中心。
中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室	安徽合肥	国家级	火灾动力学演化；火灾防治关键技术的研究；火灾安全工程理论及方法学的研究。	下辖业务处室：建筑火灾研究室、森林与城市火灾安全研究室、工业火灾研究室、火灾风险评估研究室、火灾化学研究室、火灾监测监控研究室、清洁高效灭火研究室、计算机模拟研究室。另有火灾科学编辑部、实验条件部和职能处室等机构。
国家消防工程技术研究中心	天津	国家级	消防高新技术成果进行系统化、配化、工程化研究开发；国家、部门重点建设项目的消防设计审查、检测和验收试验；重大的高难度的消防工程项目方案论证	下辖公安部上海、沈阳、四川消防科学研究分中心。
上海防灾救灾研究所	上海	市级	消防理论、城市消防规划、火灾风险评估与对策、建筑防火、消防灭火技术、火灾与火灾蔓延理论、火灾调查与分析、火灾中人员疏散	下辖火灾与消防工程研究室、公共安全与灾害管理研究室等13个业务处室。
中国建筑科学研究院建筑防火研究所	北京	省部级	建筑物消防系统设计、施工和维修综合技术；建筑构件耐火性研究和测试技术；火灾后建筑损伤鉴定及加固技术；建筑材料对火反应特性研究及测定技术；建筑防火设备综合功能的测试与研究；性能化的防火设计和安全评估	隶属于中国建筑科学研究院。
中南大学防灾科学与安全技术研究所	湖南长沙	校级	火灾科学及数值模拟；城市消防规划与管理；工程结构抗火原理及防火技术；性能化防火设计及火灾安全评估；火灾探测、报警与消防自动化技术；重大突发公共事件演化与控制	下辖防灾减灾实验室。
北京清华消防科学技术研究所	北京	校级	消防教育；消防应用科学研究；消防标准规范研究；消防性能化设计研究；高科技消防产品研发；消防工程项目管理；消防工程施工；消防安全管理和消防文化传播	隶属于北京清华城市规划设计研究院，下辖清华消防所技术研发中心；北京海安高科消防技术有限公司；清大安质消防安全管理质量评价（北京）中心；北京清大东方消防技术培训中心；安众消防文化传媒（北京）有限公司；北京清大海安消防建设工程项目管理有限公司；振安消防设施安装工程有限公司等机构。

从中可见，这些研究所的研究内容丰富多样，基本涵盖了消防基础理论、防治关键技术、标准规范建设、成果转化和产品开发等整个链条。然而，这些机构的研究各有侧重点，且多从传统消防工程需求着手，仍不能满足对复杂多变条件下和新形势下不断变化的火灾形势掌控的要求。南京工业大学火灾与消防工程研究所将瞄准江苏省内甚至全国重大新型火灾安全需求，开展特色基础和应用研究，势必对消防科技和工程的发展起到积极作用。

3 建立宗旨和目标

立足江苏，依托南京工业大学，面向江苏及国内火灾安全重大需求，从实际火灾事故案例中凝练源头性科学问题，重点研究重大工业和工程火灾、突发性和恶性火灾以及以火灾为诱因的耦合灾害的成灾机理、防治关键技术和应急处置技术，率先在国内建立特色消防研究基地和成果转化中心，培养优秀人才，为新时代消防工程的发展提供源头性的创新贡献，为江苏省乃至全国的持续性安全发展保驾护航。

4研究方向设置

根据国务院“2006-2020年国家中长期科学和技术发展规划纲要”和“国家中长期科学和技术发展规划纲要”，拟建消防工程研究所将以“源头创新、突出特色、重点跨越、支撑发展、引领未来”为科技工作指导方针，以缓解新时代新形势下重大工业和工程火灾、突发性和恶性火灾以及以火灾为诱因的耦合灾害等安全问题为关键需求，坚持应用基础研究方面形成特色和优势，服务于国家和地方社会、经济建设发展的需要。据此，设置六大主要研究方向。

4.1 建（构）筑物消防安全理论与技术

建（构）筑物消防安全理论与技术主要研究新型、特型建筑空间（如超高层建筑和宽大扁平建筑等）中的火灾成灾机理、消防设计和关键防治技术，并致力于建立一个“以性能为基础的建筑防火设计方法”体系（“性能化设计”）。

4.2 工业火灾成灾机理与关键防控技术

鉴于江苏省化工能源等各种工业集中，拟对物资仓库火灾、储备能源火灾、石油库罐区火灾、液化石油气罐站火灾和石油化工装置火灾等大型工业火灾在复杂条件下的演变行为（次生、衍生、耦合、变异、扩大）及物化机理进行研究，发展有针对性的主动和被动防治关键技术（复合型探测报警、生态高效灭火和生态消抑材料）。

4.3 交通火灾成灾机理与关键防控技术

鉴于江苏省交通形式多样、各类交通空间共存，拟对交通运输工具火灾、公路隧道和江面火灾的发生、演化和成灾机理进行研究，发展具有针对性、灵活性和高效性的防治关键技术，实现原位保护。

4.4 突发及恶性火灾成灾机理与应急处置技术

针对建筑、工业和交通火灾中的突发性及恶性事故的演变机理进行研究，寻求与发展节点对应的关键参数或影响因素，发展应急处置技术，形成科学预测、有效防控与高效应急的技术体系。

4.5 特殊火灾及耦合灾害成灾机理与关键防控技术

拟针对特殊环境和场所（古建筑、计算中心、图文档案信息中心、邮电通讯枢纽、集成电路生产车间、核电站、大型现代化调度控制中心、智能建筑控制中心和现代医疗机构等空间大、设备先进的重要经济和生活场所）中的火灾，以及特殊条件下由火灾诱发的耦合灾害（如火灾与风灾），探讨其成灾机理与影响因素，发展关键的防控技术。

4.6 火灾消抑材料的设计与应用

针对以上各种火灾过程，利用纳米复合技术、有机-无机杂化技术以及各种无机和有机合成技术，制备先进的新型事故消抑材料，研究其消抑机理及有效性。

5已有科研条件

5.1 科研用房

目前，火灾与消防工程研究所共有涉及火灾及消防工程的科研实验用房面积共计900m²，现有实验室的具体情况见表2。

表2 火灾与消防工程研究所已有科研用房

序号	实验室名称	面积（m²）
1	多功能风洞实验室	250
2	建筑火灾大空间实验室	400
3	材料燃烧特性测试中心	150
4	液相气相色谱实验室	50
5	傅立叶红外实验室	50

5.2 仪器设备

目前，火灾与消防工程研究所用于火灾及消防工程科学研究的大型、精密、贵重仪器设备情况如表3所示。

表3 火灾与消防工程研究所已有消防科研设备

序号	仪器设备名称	型号，厂家	单价（万元）
1	傅立叶红外光谱仪	Nicolet 6700，美国尼高力	29
2	高效液相色谱	HP1100，美国安捷伦	42
3	傅立叶红外-拉曼光谱系统	Nexus 670，美国尼高力	106
4	气相色谱	美国安捷伦	25
5	热重/差热分析仪	STA449C/6/F，德国	37
6	热导式自动量热仪	RD-1	15
7	红外热像仪	FLIR T200 红外热像仪	15
8	同步热分析仪	Q600	32
9	高速摄像仪	Phantom V7.3	55.5
10	多功能风洞实验系统	自建	75
11	消防系统实验装置	自制	15

6 科研队伍状况

新组建的火灾与消防工程研究所将优先依托现有的“安全工程”、“安全技术及工程”和“消防工程”学科队伍进行运转。目前，这些学科拥有一支朝气蓬勃、素质优秀、年龄知识结构合理、整体突出、具有较高水平的学术队伍，现有教学、科研人员30多名，其中有教育部“青年骨干教师计划”1名、教育部“新世纪优秀人才支持计划”2名、江苏省“333高层次人才培养工程”首批中青年科技领军人才2名，江苏省普通高校跨世纪学术带头人1名，江苏省普通高校“青蓝工程”骨干教师3名；45岁以下专任教师比例为89.5%，具有研究生学历的比例为96.5%，具有博士学位的比例为46.4%。

7 前期科研基础

7.1 科研项目

2002年以来，在消防科技方面承担了多项国家及省部级科技项目，如国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目，科技部“十一五”科技支撑计划项目、江苏省自然科学基金项目、江苏省高校自然科学基金项目、江苏省青年科技基金项目，以及一大批企事业单位委托的技术服务项目，获得了包括国家科技进步奖、中国石油与化学工业协会科技进步奖、中国安全生产监督管理局总局安全科技进步奖、江苏省人民政府科学技术进步奖等在内的多种奖项。其中国家及省部级重大科研任务经费到款共计130多万元，获得省部级以上科研成果和奖励4项。具体情况分别如表4和表5所示。

表4 火灾与消防工程研究所前期科研项目情况

序号	项目、课题名称	项目来源	项目起讫时间	科研经费（万元）
1	典型危险化学品火灾事故物证分析关键技术研究	科技部	2008—2009	45
2	含硫油品储罐自燃火灾机理及其动力学过程研究	国家自然科学基金	2008-2010	32
3	高层建筑火灾烟气扩散数值模拟研究	江苏省科技厅	2008-2010	10
4	池火灾动力学演化及其环境下储罐系统热响应行为研究	国家自然科学基金	2003~2005	24
5	高层建筑防烟空气幕特性与应用研究	公安部消防科技	2003-2005	7
6	城市地铁站火灾烟气控制研究	江苏省科技厅	2003-2005	7
7	高层建筑防烟空气幕的特性与实验研究	江苏省科技厅	2002-2003	5

表5 火灾与消防工程研究所前期代表性科研成果和奖励

序号	获奖项目名称	获奖名称、等级，时间
1	高层建筑火灾防烟空气幕特性与实验研究与应用	建设部华夏科技进步二等奖，2007年
2	地铁站与高层建筑火灾防烟与安全疏散评价	南京市科技进步一等奖，2007年
3	高层建筑火灾防烟空气幕研究	南京市科技进步三等奖，2003年
4	防烟气扩散与控制烟风洞实验装置	江苏省教育系统自制实验仪器二等奖，2002年

7.2学术成果

2002年以来，在消防科技方面共计获得发明专利和实用新型专利5项，在国家重要（核心以上级）刊物上发表学术论文72篇，在国家部门级出版社出版学术著作3部。具体情况如表6-表8所示。

表6 火灾与消防工程研究所前期获得专利情况

序号	专利名称	专利类型，专利号（申请号），时间
1	外加动力火灾防烟空气幕系统	发明专利，ZL2004100149756，2008年
2	离心式火灾防烟空气幕	发明专利，ZL200410014974.1，2008年
3	消防安全多功能风洞综合实验装置	实用新型专利，ZL 200620074703.X，2007年
4	消防安全多功能实验系统	发明专利，200610088223.3，2006年申请
5	高层建筑火灾防烟空气幕装置	实用新型专利，ZL 01 2 73155.2，2002年

表7 火灾与消防工程研究所前期代表性论文

序号	论文名称	发表刊物	备注
1	Full-scale experiment research and theoretical study for fires in tunnels with roof openings	Fire Safety Journal, 2009,44(3)： 339-348	SCI、EI
2	地铁站台层结构对火灾烟气扩散与控制的影响	解放军理工大学学报(自然科学版)，2008，9（6）：681-686	EI
3	半敞开式隧道火灾的理论分析	解放军理工大学学报(自然科学版)，2009，10（1）：43-48	EI
4	半敞开式隧道火灾试验	解放军理工大学学报(自然科学版)，2008，6（3）：248-254	EI
5	高层建筑火灾中防烟空气幕实验(英文)	南京航空航天大学学报（英文版），2008，25（3）：224-229	EI
6	地铁车站火灾时不同站台层结构的烟气扩散与控制	中国铁道科学，2008，29（6）：126-131	EI
7	单室火灾烟气运动的双层区域模拟	东南大学学报（自然科学版），2008，38（3）：449-453	EI
8	高层建筑火灾时烟气在横向疏散通道内的扩散	南京航空航天大学学报，2007，39（3）：412-416	EI
9	西藏古建筑中装饰织物的燃烧特性研究	中国科学技术大学学报，2007，37（3）：284-289	EI
10	自然环境中硫化铁的自燃机理及影响因素	燃烧科学与技术，2007，13（5）：443-447	EI
11	Combustion Properties of Textiles Applied in Tibet Ancient Buildings and Their Clean Flame Retarding Designs	东华大学学报(英文版)，2006，23（5）：135-140	EI
12	水喷淋作用下烟气层稳定性的判据研究	中国科学技术大学学报，2006，36（12）：1325-1330	EI
13	The Model of Thermal Response of Liquefied Petroleum Gas Tanks Partially Exposed to Jet Fire	Chinese Journal of Chemical Engineering, 2004，12（5）：639-646	SCI、EI
14	Experimental study of boilover in small scale hydrocarbon pool fire	Progress in Safety Science and Technology， 2004，4, ：1469-1475	EI
15	Analysis of fire-induced failure of LPG tanks	Progress in Safety Science and Technology， 2004，4, ： 1932-1936	EI
16	Mathematical model for smoke-preventing air curtain	Progress in Safety Science and Technology， 2004，4, ： 1130-1135	EI
17	The Model of Deflagration of LPG in Closed Vessel	Theory and Practice of Enegetic Materials，2003， 5： 866-870	EI

表8 火灾与消防工程研究所前期出版的代表性著作

序号	著作名称	出版单位，时间
1	聚合物材料火灾危险性分析与评估	化学工业出版社，2007年
2	事故调查与分析技术	化学工业出版社，2004年
3	建筑消防技术	科学出版社，2001年

8 前期人才培养

在火灾与消防工程研究所建立之前，城市建设与安全工程学院已培育了多位消防科学和技术方面的专业人才。从2004年开始至今的短短几年间，先后培养工程硕士、学历硕士和博士30余名，培养本科毕业生200多名。其中，学历硕士和博士培养情况见表9。

表9 火灾与消防工程研究所前期人才培养情况

序号	论文题目	学位	毕业时间
1	火灾环境中液化气储罐热响应行为的数值分析	硕士	2004年
2	油罐沸溢火灾的小尺度实验研究	硕士	2004年
3	工业罐区池火灾灾害过程的数值模拟研究	硕士	2005年
4	池火灾沸溢早期特性数值模拟研究	硕士	2006年
5	地铁站火灾烟气扩散及控制的研究	硕士	2005年
6	地铁站火灾安全疏散模糊综合评价系统的开发与应用	硕士	2007年
7	高层民用建筑火灾疏散安全的灰关联改进评价模型	硕士	2008年
8	火灾环境下液化气储罐热响应动力过程的研究	博士	2004年
9	含硫油品储罐腐蚀及自燃机理研究	博士	2006年
10	城市公路隧道火灾烟气扩散及控制技术研究	博士	2008年
11	高层建筑火灾烟气控制技术研究	硕士	在读
12	地铁站火灾烟气扩散数值模拟研究	博士	在读
13	隧道火灾高温烟气层预测及控制技术研究	博士	在读

9 预期建设目标及工作规划

9.1 预期目标和水平

根据火灾学科在城市与工业安全领域的发展现状与趋势，以及江苏省的经济和社会发展情况，本着有所为、有所不为，有限目标、突出重点的原则，形成研究优势和特色，使我校火灾及消防工程技术研究在全省乃至全国处于领先地位。

在工业和建筑火灾、突发性和恶性火灾等优势研究领域，重视该领域基础理论研究，保持学术上的领先优势；同时开展应用基础研究，开发出新的火灾消抑材料及突发火灾应急处置技术，探索消防科学技术产学研工作。在特殊火灾及耦合灾害成灾机理与关键防控技术等方面重点开展基础理论研究，为工程实践提供理论支撑，逐渐形成学术优势。

9.2 工作规划

（1）加强优势研究领域、确立品牌方向

在江苏省城市与工业安全重点实验室的基础上，使优势研究领域得到进一步加强，逐步形成火灾及消防安全的特色方向。

（2）加强队伍梯队建设和人才培养

要着力构建一支以著名火灾及消防安全专家为学术带头人，以中青年博士生导师、海外归国博士、年轻博士为主体的骨干研究队伍。树立更多有名望的教授，培养更多的科研骨干，加强对研究生的培养，为全国、特别是江苏的消防工程事业输送大量合格的高级人才。

（3）致力于自主知识产权新技术开发

尽管现有科研团队已经在一些优势领域，例如工业火灾事故后果预测、高层建筑及隧道火灾防排烟等取得了较为丰富的成果，并应用到地方经济建设中，取得了显著的经济和社会效益；但随着世界范围内对知识产权的日益重视，如何开发出具有自主知识产权，并具有竞争力的新技术及相关消防装备，是确保自身优势的一个重要方面，为此在进行科技研究过程中必须有计划、有步骤地进行科技创新研究，积极争取国家、各部委、省市重点项目的支持，并积极做好科技成果的转化工作。

（4）进一步加强学术交流和合作研究工作

通过组织学术会议等多种形式联系更多的国内和国外的专家、学者和同行到实验室开展学术交流活动；通过主持或参与国际、国家重大科研课题，吸引更多高层次研究人员到研究所工作；吸纳高水平客座研究人员利用研究所的先进科研条件进行合作研究。

（5）加强与重点企业合作

充分利用研究所具有的人才优势、仪器设备和研究手段等方面的优势加强与南京消防器材股份有限公司、扬子石化等重点工业企业的合作，开展工业火灾预测、预防和城市火灾监控、报警、扑救等方面的合作研究与开发，并为企业培养和培训高级专业人才，为江苏省的重点企业的快速发展和有序的城市进程保驾护航。

综上所述，依托于南京工业大学的优势学科和研究基础，顺应国家的中长期政策，抓住难得的发展机遇，发展具有自主知识产权的重大工业火灾、恶性火灾及其耦合灾害的高效防治和应急处置技术，以及在公安部消防局、江苏省消防局、南京市消防局、各级公安消防部队、高等院校和有关科研院所、消防科技企业等多方的关心、支持和合作下，火灾与消防工程研究所必将在未来大有作为！