时间：2023-02-19 20:21:58
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇安全工程导论论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
安全学科自20世纪50年代建立本科专业发展至今，国内众多学者就相应的人才培养模式开展了广泛交流和深入研究。当前关于该专业的培养模式主要存在两种观点，即培养通才式安全科技人才和培养行业性安全科技人才。前者要求毕业生掌握适用于各个行业的通用安全科学理论和实务处理方法，以适应大社会的需求；后者仅要求学生掌握某个特定行业领域的安全科技知识。鉴于历史原因，安全工程专业大多设置在能源矿业、石油化工、交通运输、土木建筑等专业特色鲜明的工科类院校；中南财经政法大学、首都经济贸易大学等少数文科类高校也有开办此专业。由于当前国内安全生产现状的严峻性及国家对安全工作的重视，全国现有130余所高校开办了安全工程本科专业，该专业在发展过程中仍存在一系列问题。例如，培养模式上主要采取传统的教学理念，课程教学只注重相应课程知识点的讲解，未考虑该门课程在整个专业培养方案中的作用；偏重理论教学而忽视实践教学环节；多门课程之间存在教学内容的重复，如安全系统工程、安全评价、安全学原理三门课程的部分内容；多采取大班制生产实习方式，局限于认知层面的观摩与参观；学生动手能力比较弱，普遍反映所学知识“泛”而不“精”。再者，现今的本科生都出自90后，多为家庭的独生子女，个性较强，团队协作能力欠缺。培养安全工程专业学生的工程实践能力是一项系统工程，需要采取系统化的教学模式。作为一门实践性较强的学科，有必要借鉴CDIO工程教育理念加强该专业培养模式的创新改革，将理论知识与社会实践紧密结合，以培养出满足社会需求的安全类应用型人才。
二、CDIO理念下的安全工程教学改革
（一）基于CDIO理念的课程体系建设
课程体系与专业培养模式息息相关，构建合理的课程体系是培养安全工程高素质人才的关键。在此，我院拟结合安全工程专业的自身特点，以学生个性化发展为核心，以未来职业规划为导向，基于CDIO理念构建相应的课程体系，形成一、二、三级课程群。安全工程专业的课程体系见图2。其中，一级项目为安全工程导论课（安全科学发展动态）及毕业论文（设计），学生能够从中受到构思、设计、实现、运作的系统训练。二级项目由公共基础类课程、专业基础类课程、专业类课程、专业特色课程等组成，专业类课程又可以进一步归类为安全管理类、安全技术类；各门课程之间相互联系，针对具体课程开设课程设计；三大实习包括认识实习、生产实习、毕业实习，旨在促进安全理论知识和工程实践的融会贯通。二级项目主要以专业学习过程中的实践、创新、综合能力培养为目标，鼓励学生参与各类创新创业项目。三级项目在二级项目下进行拓展，为加强核心课程与二级项目而设立的相应课程群，如安全管理类课程包括管理学概论、安全管理与安全法学、安全心理学、保险与安全经济学等。 CDIO理念下的安全工程课程体系区别于传统的重理论而轻实践的教学模式，重在培养学生的创新意识、团队协作精神和理论联系实际的综合能力。通过采取实验课程的研究性教学、特定专业课程设计的设置、创新创业项目资助来贯穿相应的核心课程，学生可望提高学习的积极性。
（二）实验课的研究性教学
研究性教学是引导学生从自然、社会和生活中选择并确定与专业相关的课题开展研究，主动思考，主动实践，从中吸收知识、运用知识、解决问题，从而提高综合素质的一种实践活动。实验教学作为本科教学的重要组成部分之一，体现出综合性、直观性等特点，能够激发学生的创造性思维，有利于提高学生的实践能力。将研究性教学理念引入安全工程专业的实验课程教学中，完全相符CDIO工程教育理念。安全工程专业的研究性实验教学内容可区分为基础性、综合设计性、创新性三大类。基础性实验教学主要为强化专业理论理解和培养基本的实验技能、动手能力；综合性实验教学旨在培养学生综合运用所学理论和专业知识，分析、处理工程和前沿课题中的安全问题；创新性实验是整个实验教学的核心，由学生自发组建研究小组，围绕教师的研究项目或学术前沿课题，通过查阅文献、搭建实验平台、收集数据等，达到良好的实践效果。因此，CDIO工程教育模式要求高校应加大安全工程专业的综合设计性和创新性实验的扶植力度。此外，高校应该大力建设开放性实验室，向全体本科生开放，为学生参加各类学科竞赛、自主实验、参与创新项目、参与教师科研项目提供平台。开放性实验室可成为学生备赛的训练场，自己动手，积极性增加，也提高了实验设备的利用率。学生借助该平台选定实验课题、选择仪器设备、拟定实验方案、处理实验数据和分析实验结果。指导老师和实验室管理人员在实验室开放、实验资料、解答实验问题等方面为学生提供全方位服务，给学生创造一个研究型的学习环境。同时，实验室还为全校学生创造了一个交友的平台，许多获过奖项的学生在这里可以起到很好的示范作用，高年级引导低年级，研究生指导本科生。安全工程专业实验室必须加大相应的经费投入。各高校可以结合本校特色，设置安全系统工程实验、安全人机工程实验、工业通风实验、矿井通风与除尘实验、火灾爆炸实验、机械安全实验、安全检测实验、电气安全实验、锅炉与压力容器实验、地下工程安全防治实验、软件模拟仿真实验等。
（三）多样化的实习教学模式
认识实习是让学生了解安全工程专业的主要知识点及职业特性，为后续的专业学习奠定基础；通过共建校外产学合作认识实习基地，采取教学参观与专题讲座相结合的实习模式，加深学生对安全工程专业的认识。生产实习是在系统掌握安全工程专业基础课与专业课程后实施，实习地点尽量满足多样化，如港口码头、建筑施工现场、火电厂、变电站、化工厂、造船厂、矿山等。毕业实习单位可由学生自主与就业单位取得联系，或由指导老师推荐。毕业实习的内容可以涉及机械制造、石油化工、矿山、核电、建筑、道路交通、港口、酒店消防、地铁施工、金融保险、安监部门等多个领域，与地区经济建设、生产实况、科研现状紧密结合。依据CDIO教育理念，必须加强校企合作，建立长期稳定的实习基地，以保障各类实习基地的有效性与延续性。
（四）课程设计与毕业设计的多样性
课程设计主要以专业知识为基础，是安全工程专业人才培养的重要实践环节，有助于学生深入理解和灵活应用所学的专业知识，并且可以进一步提高学生的综合应用能力与团队协作能力。当前课程设计普遍存在一些不足之处，如课程设计题目偏少、时间安排不充足、教师重视程度不够、考核方式不科学等，这是高校需要共同解决的一个问题。毕业设计是安全工程本科教学计划的重要组成部分，其目的在于培养学生具有系统运用所学理论知识和技能分析和解决实际安全问题的能力，能够从事安全技术与管理、安全科学研究及安全工程师的工作。安全工程专业毕业论文（设计）的选题应该紧扣学生的毕业实习单位，以便让学生更早融入工程实践中，适应新的社会环境。学生也可以根据未来的就业方向及科研兴趣进行毕业设计题目的选择，按照“导师—学生”双向选择的原则确定指导教师。保证毕业论文（设计）的选题尽量满足工程设计需要，与实习项目相吻合。毕业设计题目类型多样化，可涉及核电项目、建筑施工、公路隧道、煤矿水害、船舶重工、消防灭火、石油化工、银行保险、矿山等多个行业的安全问题。
（五）科研训练项目的设立
安全工程作为具有高度社会责任感的特色专业，要求毕业生在工作中要有较高的创新性思维和动手能力。开展科研训练是遵循CDIO工程教育理念的重要手段之一，有利于创建良好的创新型学习环境。为提高本科生的科研能力、创新能力和实践动手能力，了解安全学科发展的前沿和动态，可以组织和实施校级本科生科研训练计划项目。同时，专业教师还应该鼓励学生积极申请国家级、省级大学生创新创业项目；学生也可以直接参与专业教师的在研课题。福州大学安全工程专业本科生近年获批的立项课题涉及企业安全文化体系构建、煤矿水害防治、建筑施工用电风险管理、学生公寓人机不安全因素辨识、校园安全风险分析、大学生职业安全健康素质调研、手机人机界面设计、建筑工程安全培训模式构建、防火涂料研制等。学生通过参与各类科研训练，由此贯穿项目构思、设计、实施、运行的全过程，不仅拓宽了安全工程领域的科学知识，而且有助于培养自身的工程设计能力和团队协作能力。
（六）教学团队的建设
为更好地贯彻CDIO工程教育理念，必须建立一支优秀的教学团队。当前从事安全工程专业教育的多数教师是在本科毕业后直接深造而走上教学岗位的，生产现场的实践经验比较缺乏。各个高校可以有计划地安排青年专业教师深入工矿企业一线挂职锻炼，并建立相应的奖励制度；或主动聘请在各类企业中专门从事安全管理与安全技术的优秀工程科技人员到高校任教，弥补专职师资队伍工程经验不足的缺陷。安全工程专业教师要有终身学习的能力，不断提高自身的工程实践能力，以便及时将企业最新的技术进展反馈给本专业的学生。改革安全工程专业教师的考核方式，不能仅以论文为指标，还需注重教师的教学能力、工程实践能力、团队协作能力、人际交往能力和终身学习能力的综合评价。实行本科生导师制。每个专业教师负责若干名学生的学业辅导，定期与学生进行直接交流，加强学生在职业道德、诚信和职业素质等方面的指引。
三、结论
关键词：油池火灾 羽流中心线温度 数值模拟
0 引言
火羽流是火灾的初始基本形态,在竖直方向上,火羽流可分为3个较为明显的区域,即连续火焰区、间歇火焰区和浮力羽流区。羽流中心线温度和羽流中心线速度是火羽流的重要特征参数,因而一直是人们关注和研究的热点。目前，许多学者对此做了大量的实验研究[1-8]，其中McCaffrey[2]通过实验将羽流中心线上的平均温度随高度的变化和平均速度随高度的变化分为了三个区域，即稳定火焰区、间歇火焰区和浮力羽流去。并且随着随着经济的发展，现有的消防规范无法适应现代的各种特殊建筑，性能化建筑防火分析与设计应运而生，（Fire Dynamics Simulator）作为建筑火灾发展过程计算模拟的主要工具，也得到了越来越广泛的应用。本文通过采用模拟油池火，并将模拟的结果和McCaffrey模型进行对比分析，主要分析了火焰中心线上的平均温度和平均速度。
2 理论基础
2.1 虚点源
Heskestad的理论模型中认为虚点源的表达式为
式中，D为火源直径或当量直径，m;Q为火源的热释放速率，KW。
2.2 自由扩散火焰的平均火焰高度
间歇性函数I(z)的值随着高度的增大而由恒定值I逐渐减少，最终为零。平均火焰高度指的是间歇性函数I(z)的值降为0.5时所对应的可燃物表面以上的火焰高度。Heskestad等分析了多种来源的实验数据，给出了如下描述无量纲火焰高度表达式为：
对于标准状态下的火焰高度表达式为
(3)
式中L、D的单位为m；的单位为KW。上式的适用范围为7
2.3 自由扩散羽流中心线上平均温度
许多学者对火焰上方的浮力羽流进行了实验研究，发现中心线上的平均温度和平均速度遵循下列关系。
不同热释放速率下火焰中心线上的温度和垂直速度的实验值与理论值对比图如图1和图2所示。
3 FDS模拟计算
3.1 数值模拟
随着计算机技术的快速发展，数值模拟技术也随之不断的发展。由于隧道火灾的实验研究过程受限，要进行全尺寸实验或缩小尺寸的模型实验都需要消耗大量的人力和物力，进而使得数值模拟技术在隧道火灾方面的应用也越来越广，为隧道火灾的研究提供了一种有效的方法。目前主要的火灾发展模型有区域模拟、网络模拟和场模拟。本文中采用5.0来实现对隧道火灾的模拟。其中5.0为美国国家标准研究所（NIST：National Institute of Standards and Technology）建筑火灾研究实验室（Building and Fire Research Laboratory）开发的模拟火灾中流体运动的计算流体动力学软件。该软件采用数值方法求解受火灾浮力驱动的低马赫数流动的NS方程，重点计算火灾中的烟气和热传递过程。
3.2 计算模型
如图3所示，本文中采用的火源为0.4×0.4m的正方形火源，单位面积火源单位面积火源功率分布取57.5KW。计算区域为1.8×1.8×3.0m，火源位于计算区域底部中心，尺寸为0.4×0.4×0.1m，网格大小为0.02m。计算时间为90s，结果取10~90s的平均值。顶部与四周均为开口，环境风速为0。
即虚点源位于可燃物表面下方0.2574m的位置。
火焰高度采用计算公式
结合FDS的温度分布图如图 可以看出，计算出来的火焰高度和模拟的火焰高度几乎一致。
4.2 羽流中心线温度分布
按照火羽流中心线上平均温度与环境温度之差随高度的变化的计算公式为：
其中Z为0到3m，为对流热流量，假设=0.7Q=6.44KW，=-0.2574m,T单位为℃。采用matlab编程可以得到火羽流中心线上的平均温度分布图，如图6所示。其中图4、5为FDS模拟的羽流中心线上的平均温度分布图。通过理论计算和数值分析可以看出在火焰的上方随着高度的增高，羽流中心线上的温度有所降低。由FDS模拟的情况和理论模型计算的情况大致相同。只是通过理论计算的最大温度大于FDS模拟的温度，通过FDS模拟的最大温度为597.920C，而理论模型计算的最大温度为8100C.这可能是由于模拟中还存在一些影响因素在模拟的过程中还没有加以考虑。
7火羽流中心线上平均温度随高度的变化
4.3 羽流中心线速度分布
火羽流中心线上的平均速度随高度的变化的计算公式为:
其中Z为0到3m，为对流热流量，假设=0.7Q=6.44KW，=-0.2574m,T单位为℃。采用matlab编程可以得到火羽流中心线上的平均温度分布图，如图10所示。其中图8、9为FDS模拟的羽流中心线上的平均速度分布图。通过理论计算和数值分析可以看出在火焰的上方随着高度的增高，羽流中心线上的速度有所降低。FDS模拟的结果表面在羽流区间先是速度有所增加，接着速度开始随着高度的增加而降低。
将数值模拟的结果，通过无量纲化可以得出火羽流中心线上平均温度随高度的变化图，如图7所示。其中横坐标采用，纵坐标为，均采用对数坐标轴。可以看出与温度分布类似，火焰结构也可以大致分为三个区域：连续区、间隙区和羽流区，由于油池火燃烧的过程中是需要考虑很多因素的，但是在FDS中并未全部考虑进去，所以模拟的情况和真实值还是存在一定的差值。
5 结论
通过利用火灾动力学模拟软件(FDS)软件对油池火灾中火羽流特性进行了模拟分析。采用Heskestad提出的计算方法，对火羽流的虚点源、火焰高度、火羽流中心线上的平均温度以及平均速
度等进行了计算发觉计算的平均火焰高度和模拟的结果基本一致，羽流中心线上的温度随高度的分布和羽流中心线上的速度随高度的分布和FDS模拟的趋势是一致的，但是理论情况中的羽流中心线上的最大温度比FDS模拟的结果更大一些。与此同时与基于实验的McCaffrey模型进行对比分析了火羽流中心线上的平均温度和平均速度随高度的变化，发觉同样呈现出三个区域即稳定火焰区、间歇火焰区和浮力羽流区。
参考文献:
[1] Hasemi Y,NishataM.Fuel shape effect on the deterministic properties of turbulent diffusion flames [C]/ /Proceeding of the Second International Symposium,Fire Safety Science.1989:275-284.
[2] McCaffrey B J.Purely Buoyant Diffusion Flames:Some Experimental Results[M].Washington DC:National Bureau of Standards,1979.
[3] 霍然,胡源,李元洲.建筑火灾安全工程导论[M].合肥:中国科学技术大学出版社,1999.
[4] Karlsson B,Quintiere J G.Enclosure Fire Dynamics [M].Florida:CRC Press LLC,2000.
[5] Heskestad G.Fire Plume SFPE Handbook of Fire Protection Engineering[M]. Massachusetts:National Fire Protection Association,1995.
[6] 陈志斌,胡隆华,霍然等.基于图像亮度统计分析火焰高度特征[J].燃烧科学与技术,2008, 14(6):557-561
[7] DavisWilliam parison of Algorithms to Calculate Plume Centerline Temperature and Ceiling Jet Temperature with Experiments [M].Washington DC:National Bureau of Standards,1979.
[8] 程远平,陈亮,张孟君.火灾过程中羽流模型及其评价[J].火灾科学, 2002,11(3):132-136
关键词：大空间火灾 火灾探测器 感烟探测器
1、引言
火灾是一种在时间和空间上失去人为控制并制造一定损害的燃烧过程，灾害中发生最频繁且极具毁灭性。自建国以来，我国火灾形势持续严峻，不仅给国民经济造成巨大损失，而且给社会带来了很大的负面影响。
与建筑结构抗火这种被动的防御方式相比，火灾探测意义更为重大。在火灾发展早期，针对烟雾这一火灾信息重要参量进行接触式分析识别并预警响是目前应用最为广泛的火灾探测技术之一。与一般建筑空间不同，大空间火早期烟雾运动会发生弥散、沉降、分层等特殊现象，不利于感烟探测器的及时响应。
因此，在大空间建筑消防系统的安装使用中，火灾探测器的选择就显得尤为重要。本文将重点讨论火灾探测器在大空间建筑中的选型和应用。
2、大空间火灾特点
对于感烟探测而言，室内建筑空间长、宽、高这三个几何尺寸的比例差异是影响火灾早期烟雾发展路径和形态的重要因素，从而对各种探测器的工作性能造成影响。因此针对这三个几何尺寸的比例，可以将室内大空间分为以下三类：
1）占地面积非常大但不是很高的大面积建筑。平面面积可达成千上万平米，但层高一般在8米以下。例如：图书馆书库、大型商场、地铁站等；
2）有一定的占地面积且空间尺寸较高的细高型建筑。面积为几十到上百平米，高度大多为几十米。例如：高层建筑的中庭；
3）占地面积大且又有一定高度的大体积建筑。平面面积往往有数百上千平米，高度一般为10～20米。例如：机场、体育馆、影剧院、大会堂、会展中心、火车站、大型货物仓库等。对于感烟探测而言，第一类大空间虽然平面尺寸较大，但若将大的平面划分为若干个防火区间，则在每个防火区间内由于顶棚高度较低，烟气在其内的流动规律和普通建筑空间较为类似：火灾早期烟气上升遇到顶棚天花板受阻，贴着顶棚射流状横向扩散，布置在顶棚下方的点型或者空气采样探测器均能有效工作。第二类和第三类大空间由于竖直方向上尺度较大，烟气流动规律和普通建筑空间差异较大，主要会产生烟雾稀释、探测迟滞、热障效应，这会使得探测器的灵敏度下降，火灾探测失效。
3、大空间火灾探测器的选用
根据《火灾自动报警系统设计规范》规定点型感温火灾探测器不适用于顶棚高度超过8m的建筑空间而点型感烟火灾探测器不适用于顶棚高度超过10m的建筑空间。对于空间高度（顶棚高度）超过12m的大空间通常采用如下几种火灾探测技术：
1）空气采样式火灾探测技术
空气采样式烟雾探测系统运用高灵敏度的感烟探测器对被监控设备或区域内吸取的空气样品进行连续分析，以检测其中是否有烟雾成份。一般火灾的发展可分为4个阶段：
①预燃阶段；②可见烟雾阶段；③出现火焰阶段；④剧烈燃烧阶段。传统探测器一般都在火灾发展到后3个阶段时才发出报警，即使发现火警也往往为时已晚。而空气采样式烟雾探测系统却能在火灾的预燃阶段（提前30～120 min）发出报警，从而赢得宝贵的救火时间。空气采样式烟雾探测器通常安装在天花板下或上部，在每根管道的合适间隔上钻有取样孔。通过空气泵或吸气机连续地将空气吸取到探测器，探测器对空气样品中的烟雾浓度与一组预先标定的烟雾临界值进行比较，如果烟雾浓度超过临界值，则探测器启动报警。
虽然空气采样式火灾探测技术改变常规感烟探测器被动接收烟雾的形式，可实现早期火灾报警，但对灰尘识别技术、自动比较功能要求比较高。系统可抗灰尘但“正对着”的纤维或大量灰尘可能会导致误报，且需经过一段时间的比较，确信烟雾的稳定变化再发出警报，避免由于环境的异常变化造成的误报。
2）线型光束感烟火灾探测器
线型光束感烟探测器的现有应用型式和方法，主要有下述三种：
第一种是线型光束感烟探测器。其两端都设有电源。每个电源都要有主电和备电，还设有一个低电平控制器。该系统需要定期维护和检查。因而其成本或造价较高。
第二种是线型光束感烟探测器的红外发光器由红外收光器供电。这意味着发光器发出的红外脉冲与收光器收到的红外脉冲同步，从而可以最大限度的免除外部光源的干扰，其优点是红外发光器直接由该探测区域上的通用电源供电，不需要外部电源。
第三种是由收发光器和反光板组成的线型光束感烟探测器，收发光器和反光扳者之间的安装距离在5到100米，收发光器发光源部分发出的红外光束撞到反光板上后，便返回到收发光器的收光部分，二者之间无信号传输线路。
红外光束感烟探测器技术成熟，性能稳定，灵敏度高，线型光束感烟探测器内置性能卓越的单片机，可自动完成系统的调试及对外界环境参数变化的补偿、火警的判断和故障的判断。探测器全面兼容数字化总线技术具有信息上传速快、内容丰富的优点。探测器的灵敏度可通过电子编码器进行现场设置，这降低了探测器对现场环境洁净程度的要求，也拓宽了线型光束感烟探测器的应用场所。
4、工程实例
本案例为上海市某地块仓库新建工程项目，其中01、02子项为两个对称的仓库。该物流仓库为钢筋混凝土预应力框架结构，地上2层，每层带局部夹层。01子项总建筑面积29 068.86m2，02子项总建筑面积30 978.51m2，建筑高度21.00m。建筑储存物品的火灾危险性为丙类2级，为中转仓库且货物中转周期不长于7天，耐火等级为一级，采用自然排烟，同时采用自动喷淋灭火系统。系统所采用的探测器以空气采样式烟雾探测器及智能式感烟探测器为主，其中空气采样式烟雾探测器设置于仓储区域。同时，系统通过输入模块接入水流指示器、湿式报警阀等设备的信号，并通过控制模块对相关设备进行控制。在消防控制室可直接启停消防泵，并显示其运行状态和故障情况。空气采样式烟雾探测系统设计内容：仓库分2层，高度均为10 m，按照防火分区的划分对每个防火分区进行独立保护。每台空气采样式烟雾探测主机配有单独的极早期火灾预警专用不间断电源（电源输入220V，输出DC24V），每台探测主机至少提供2段以上的报警干接点，联动火灾报警主机。如果出现火情，空气采样设备预警信号通过输入模块传送至消防控制室的火灾报警主机。
5、结论
大空间建筑火灾由于烟雾稀释、探测迟滞、热障效应的特性决定了一般的火灾探测器不能达到提前预测火灾的目的。于是新型的大空间火灾探测技术的完善和发展将成为未来火灾探测器发展的方向，本文介绍的空气采样式探测技术和线型光束感烟探测技术只是这些新技术的一种，在今后的研究中应加大大空间火灾探测技术研究的力度，积极采用新技术、新工艺来进行大空间火灾探测，有效合理的解决大空间火灾探测问题，力争做到安全性和经济性相统一，为人民的生命财产安全保驾护航。
参考文献
[1]霍然，胡源，李元洲.建筑火灾安全工程导论[M].安徽：中国科学技术大学出版社，1999.
[2]陈南.火灾监控技术[M].北京：国际文化出版公司，2001：106-113
[3]梅志斌，方俊，王爱中.高大空间建筑火灾探测的集成设计[J].火灾科学与消防工程.
