消防科学与技术

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环境温度对锂离子电池老化及热安全的影响

王志鹏, 谢松

2026 (8): 1-6. doi: 10.20168/j.1009-0029.2026.08.0001.06

摘要 ( 73 )

PDF(2628KB) ( 75 )

随着我国新能源汽车的应用推广，其冬季低温环境下锂离子电池老化与热安全性能的研究对于电池的安全应用具有重要意义。本文选用30 Ah方形LiFePO4电池作为试验样品，探究了环境温度（25、10、0 ℃）对锂离子电池老化与热安全性能的影响。结果表明，低温老化会导致电池容量显著衰减。电化学表征、X-ray CT和SEM-EDS分析表明，电池内部析锂、电极材料损伤以及产气是造成电池循环性能衰退的主要因素。在热安全性能方面，低温老化将加剧电池的热失控行为，其安全阀开启时间和热失控触发时间显著提前。此外，通过对热失控过程中电池表面多点温度变化趋势的分析，证明了电池底部表面温度（TBot）更适用于电池热安全状态的准确监测。该工作可为不同环境温度下锂离子电池安全评估与预警模型的构建提供理论参考和数据支撑。

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配电柜绝缘材料热解粒子浓度规律及探测参量优化研究

范孝勇, 邹凯予, 谢佳, 陆守香

2026 (8): 7-15. doi: 10.20168/j.1009-0029.2026.08.0007.09

摘要 ( 38 )

PDF(2004KB) ( 68 )

为研究配电柜典型电气绝缘材料起火早期的热解粒子数量浓度规律及热解粒子探测参量的选取优化，本研究搭建了配电柜3种典型绝缘材料的热解粒子探测试验平台，模拟了电气材料的低温热解过程，获取了0.3～10.0 μm的粒子数量浓度及PM0.5、PM1.0和PM2.5粒子质量浓度规律，建立了热解粒子数量浓度数据集，并基于此数据集，采用随机森林算法获取了不同粒径范围的粒子数量浓度对于早期热解的重要程度，优化热解粒子探测参量选取。结果表明：3种热解材料均出现了明显热解固体颗粒的粒子数量浓度变化，热解粒子数量浓度趋势为先保持基值，后增长，再饱和或下降；粒子质量浓度呈现先增长后降低的趋势；粒径分布主要集中在1.0 μm粒径范围以内；相对于ABS和FR-4环氧树脂材料，PVC更易产生大粒径颗粒物。在热解粒子探测设计中，可优选粒径大于0.3 μm的粒子数量浓度为单一探测参量，粒径大于1.0 μm粒子数量浓度与PM2.5质量浓度的搭配为双探测参量。本研究可为电气火灾监测系统中测量热解粒子式电气火灾探测技术的应用提供依据。

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氮气掺混对氢气射流火焰燃烧特性影响的试验研究

沙海伟, 韩倩倩

2026 (8): 16-23. doi: 10.20168/j.1009-0029.2026.08.0016.08

摘要 ( 34 )

PDF(2390KB) ( 35 )

氢能作为清洁燃料应用前景广阔，但其燃烧剧烈、稳定性差，易诱发安全隐患，氮气掺混调控氢气火焰燃烧特性是提升氢能安全利用的关键技术。本研究通过试验探究了氮气掺混对氢气射流火焰燃烧特性的影响，系统分析了不同氮气掺混比例对火焰的温度场、稳定燃烧时间及形态演化的影响规律。结果表明：随着氮气掺混比例增加，火焰最高温度显著降低，垂直火焰纯氢火焰最高温度达842.8 ℃，掺混30%时降至726.5 ℃，降幅为13.8%，水平火焰则从859.3 ℃降至706.0 ℃，降幅达17.8%。氮气掺混体积分数达到40%时，混合气体无法维持连续燃烧，达到了稳定性临界值。火焰稳定燃烧时间随掺混比例呈非线性缩短，纯氢火焰可持续15.58 s，掺混30%时锐减至2.61 s。掺混氮气后，火焰亮度明显降低，水平火焰射流呈现细长射流状传播。氮气掺混可有效调控氢气火焰的核心区域温度与燃烧强度。

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宽度和引燃位置对XPS保温板火蔓延影响试验研究

禄利刚, 季经纬, 朱楠

2026 (8): 24-29. doi: 10.20168/j.1009-0029.2026.08.0024.06

摘要 ( 28 )

PDF(2744KB) ( 54 )

为研究试样宽度和引燃位置对XPS保温板火蔓延行为的影响，搭建了相应的试验装置，并通过重复性试验验证了其可靠性。针对不同宽度的B2级XPS试样，分别在上部和下部进行全宽度线性引燃，获取了相关的燃烧及火蔓延参数。结果表明，在顺流火蔓延条件下，随试样宽度增加，全时最高火焰温度波动幅度增大；而在逆流火蔓延条件下，该温度保持稳定。瞬时火焰高度在顺流火中随宽度增加呈先减小后增大的趋势，与时间关联性较弱；在逆流火中，瞬时火焰高度随时间推移呈波动增大趋势，随后趋于稳定，且相同宽度下逆流火的平均火焰高度显著高于顺流火。在火蔓延速率方面，顺流火条件下，各宽度试样的线性拟合蔓延速率与宽度变化无明显相关性；逆流火条件下，线性拟合蔓延速率与试样宽度呈正相关，且逆流火瞬时速率的波动范围和均值均小于顺流火。在相同宽度下，顺流火蔓延的平均速率约为逆流火的3.6±0.3倍。在燃烧行为方面，顺流火中熔融物滴落频繁；逆流火中熔融物则黏附于火焰，并引发突发的火焰竖向传播，两种现象均可能导致严重火灾。

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面向抽蓄电站的隧道洞室群火灾安全风险监测技术综述

王文龙, 朱月琴, 刘爱春, 张佳庆, 刘畅

2026 (8): 30-40. doi: 10.20168/j.1009-0029.2026.08.0030.11

摘要 ( 37 )

PDF(894KB) ( 60 )

隧道洞室群火灾安全风险监测是保障地下交通、能源、电力设施建设施工和安全运行的关键环节。本文系统回顾了面向抽水蓄能电站的隧道洞室群火灾燃烧特性、监测技术及智慧化防控体系的研究现状。通过分析典型火灾案例，总结了隧道火灾隐蔽性强、烟气毒性高、疏散救援困难等特征，梳理了气体探测、感烟探测、火焰探测、感温探测及视频探测等单参量火灾探测技术的原理与应用场景。指出了单火灾参数传感器误报漏报率高、复杂场景下数据融合效率低等问题，探讨了多传感器组网通信技术与信息融合算法在提升监测精度与抗干扰能力中的作用。未来亟须结合数字孪生与人工智能技术构建“感知-决策-控制”一体化智慧监测体系，推动隧道火灾监测从“被动预警”向“主动防控”转型，为地下空间安全运维提供理论支撑与技术保障。

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融合知识元和聚合K近邻算法的客舱火灾案例检索研究

吴煜, 经理晗, 解江

2026 (8): 41-48. doi: 10.20168/j.1009-0029.2026.08.0041.08

摘要 ( 72 )

PDF(1314KB) ( 105 )

为实现对民航客舱火灾情景的准确描述和快速响应，本文构建了融合知识元和聚合K近邻算法的客舱火灾案例检索模型。通过挖掘客舱火灾的属性特征，作数值转换和预处理，进行相似案例检索和等级预测。结果表明：基于灾害要素解构理论可将客舱火灾案例解构为含致灾因子、承灾体、孕灾环境和应急处置的四维知识元框架，结合火灾事件特点，将客舱火灾的灾害形成、发展及应对的全过程细分为8类子知识元和12个属性特征；同时，计算随机预测目标案例与全量案例的欧式距离，采用多数投票法和聚合子模型得到最终预测值，构建1 500条仿真案例数据集进行训练、验证和调优，选取24条真实案例进行测试，利用留一法交叉验证得出最佳K值为3，模型预测准确率达到0.916 7。基于准确率、精确率、召回率和F1分数设置多模型对比评估显示，所提出的聚合K近邻模型显著优于其他模型。因此，提出的客舱火灾案例检索模型，可为民航客舱火灾等级预测及应急决策提供支撑。

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隧-棚-隧结构下火灾烟气蔓延特性及排热效率研究

黄红亚, 李涛, 刘欣昊, 王尔御安, 张玉春

2026 (8): 49-56. doi: 10.20168/j.1009-0029.2026.08.0049.08

摘要 ( 30 )

PDF(1677KB) ( 50 )

为探究隧-棚-隧结构在火灾情况下烟气蔓延特性及棚洞结构的排热效率，本文开展了数值模拟研究，分析了棚洞结构的开口方式、开口率及棚洞长度等因素对烟气蔓延特性与排热效率的影响。研究表明，顶开棚洞结构与侧开棚洞结构在排热效率上存在明显差异。侧开棚洞结构下，开口率对排热效率的影响较小，排热效率最高仅为10%；随着棚洞长度的增加，其排烟效果有所增强，但顶棚下方烟气浓度依然较高。顶开棚洞结构下，开口率显著影响隧道群的排烟能力，排热效率最高可达85%；随着棚洞长度的增加，棚洞顶部的烟气浓度呈现下降趋势。本研究为控制隧道群火灾、降低灾害损失与严重程度提供科学依据，并为今后的隧道建设提供技术指导。

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基于改进YOLO11n的水下前视声呐人体目标检测算法

展杰, 胡斌, 孟冠辰

2026 (8): 57-63. doi: 10.20168/j.1009-0029.2026.08.0057.07

摘要 ( 31 )

PDF(2255KB) ( 27 )

在水域应急救援任务中，受水体浑浊度、光照衰减等影响，光学成像设备可视距离极短甚至失效，前视声呐（FLS）成为探测水下遇难人员的关键设备。然而，声呐图像存在严重的散斑噪声及多径效应，且人体声学数据极度稀缺，导致现有通用目标检测算法在人体声呐图像小数据量条件下漏检率高、泛化能力差。针对人体声呐成像特征，本文面向小样本场景提出一种基于物理引导的改进YOLO11n水下前视声呐人体目标检测算法。首先，在主干网络引入基于小波的下采样模块（WDB），利用离散小波变换实现频域噪声抑制与轮廓保留；其次，提出声学阴影感知注意力模块（SHAA），联合建模高亮回波与声学阴影，在深层特征上显式注入声呐成像物理先验；最后，设计动态声学上下文模块（DACM），通过双分支几何建模自适应捕捉人体目标形态。在自制水下人体数据集的小样本训练设置下，与YOLO11n基线模型相比，改进算法的mAP50最高提升了35.6%，同时模型参数量仅增加了3.1%，在保持实时性的前提下显著降低了漏检和误检，为水域应急救援中的水下人体目标快速探测提供了一种有效方案。

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移动应急火炬热噪复合暴露下安全距离与防护策略研究

陈洪亮, 沈建国

2026 (8): 64-70. doi: 10.20168/j.1009-0029.2026.08.0064.07

摘要 ( 26 )

PDF(1372KB) ( 29 )

为了研究移动应急火炬热辐射与噪声复合作用对安全距离的影响以及人员防护策略，采用工程化模拟和理论分析相结合的方法，探究了某规格火炬在不同工况下的热辐射和噪声影响范围，并提出了基于作业时间的最小安全距离定量划定方法和人员分类防护策略。结果表明，无防护下的火炬噪声安全距离远大于热辐射安全距离。最小安全距离可根据作业时间判定：长时作业时，85 dB（A）噪声影响距离为最小安全距离；中时作业时，等效噪声接触限值的影响距离为最小安全距离；短时作业时，下风向热辐强度1.58 kW/m2对应的安全距离为最小安全距离。在非安全距离内，需知悉所处位置的热辐射强度与噪声声压级，再根据对应停留时间长短判定防护重点和策略。因此，根据热噪复合影响范围和作业时间划定火炬安全距离，并制定分区域、分类别的防护措施，可有效降低现场人员受伤害风险。

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基于5G的消防水带智能干燥控制系统设计

宋垲, 季旭, 张恒源, 冯怡然

2026 (8): 71-79. doi: 10.20168/j.1009-0029.2026.08.0071.09

摘要 ( 32 )

PDF(2954KB) ( 40 )

为解决消防员在火场任务后消防水带干燥收卷的难题，本研究开发了一种智能化消防水带干燥装置，结合温湿度传感器和光线传感器的检测特性，利用5G技术构建了涵盖信息层、控制层和设备层的终端监控与调控分析云平台。通过烘干模拟试验和光照特性试验，明确了传感器数据与烘干控制系统之间的关联关系，提出了光照强度与电压的拟合函数曲线。试验结果表明，该智能化消防水带干燥装置及其控制系统可将水带的平均干燥效率提升至传统晾晒方式的7.14倍。经试验验证，该装置能够提高水带的干燥效率，规范晾晒流程，降低水带的磨损与消耗，延长其使用寿命，为进一步提升消防救援工作专业化水平提供了技术保障。

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不同干燥工况对消防水带干燥系统性能的影响

王子心, 刘龙, 刘豪, 徐世龙

2026 (8): 80-86. doi: 10.20168/j.1009-0029.2026.08.0080.07

摘要 ( 23 )

PDF(1794KB) ( 50 )

消防水带在火灾救援中直接影响灭火效率和救援安全，及时干燥能延长使用寿命，提高可靠性并节约成本。本研究针对传统干燥方式能耗高、周期长的问题，提出红外辐射与空气源热泵协同干燥的技术方案。通过设计4组对比试验（红外干燥、热泵-红外分段干燥、红外-热泵分段干燥、红外-热泵联合干燥），建立包含耗电量、SMER、MER的量化评价体系，探究不同运行参数对干燥效率的影响机制。试验数据表明，采用热泵-红外分段干燥模式（红外温度35 ℃、模式转换时间1.5 h）时，系统综合性能最优，总能耗降至4.74 kWh，SMER提升至1.35 kg/kWh，MER达到2.56 kg/h，较传统热泵干燥节能27.3%。本研究提出的参数优化方案可降低消防水带干燥系统运行成本，促进消防水带可持续利用，具有良好的节能环保价值。

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基于多元参数融合的火灾探测判定阈值模型及试验研究

刘兆科, 黄晓家, 卢金锁, 谢水波, 刘广阳, 李自茹

2026 (8): 87-97. doi: 10.20168/j.1009-0029.2026.08.0087.11

摘要 ( 32 )

PDF(2895KB) ( 27 )

为了提高火灾探测的判定精度，本研究提出了一种基于多元数据融合的火灾判定模型，融合风速、温度及火灾规模参数，突破传统单一参数限制。首先，对感烟、感温和火焰探测器的判定原理及响应阈值进行分析，明确了各类探测器的应用特点与局限性。随后，在净高3 m的空间内，开展了多种点火方式和不同点火位置的木垛火灾试验。研究结果表明，探测器的响应时间与火源距离相关，即距离越远，响应时间越慢，而点火方式对响应时间的影响较小。感烟探测器在临界风速0.15 m/s时能准确判定火灾，感温探测器在环境温度达到67 ℃时触发报警。最后基于层次分析法构建了火灾判定数学模型，将试验结果代入公式中，得到了试验场景的综合火灾判定阈值为Y=0.781，当实际值超过此阈值时判定为火灾。该公式综合了风速、温度和火灾规模参数，并验证了其误差范围在15%以内。本研究为火灾探测器性能的综合评估及早期精准报警提供了新的方法和依据，对综合评价探测器性能具有重要意义。

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燃料类型和载荷对上坡地表火蔓延特性影响研究

孙龙, 齐振博, 郭瀚文

2026 (8): 98-106. doi: 10.20168/j.1009-0029.2026.08.0098.09

摘要 ( 26 )

PDF(3175KB) ( 28 )

地表火是森林火灾蔓延的主要形式。现有地表火的研究多集中于低坡度和风速耦合作用对地表火蔓延特征的影响，关于载荷和坡度耦合作用对地表火蔓延特征影响的研究较为欠缺。本试验基于可调节坡度的地表火蔓延试验平台，开展了不同坡度（0°、20°、30°、40°）、载荷（0.8、1.0、1.2 kg/m2）和燃料种类（红松、蒙古栎）的火蔓延对比试验。系统分析了火线形态演变、火几何特征参数、蔓延速率及火羽流温度等关键指标的变化规律。试验发现，在变坡度地表火蔓延过程中，火线夹角形态从初始状态过渡到稳定状态所需时间与坡度呈反比关系；当坡度≤30°时，火焰倾角随坡度的增加而减小，而坡度>30°时，坡度对火焰倾角的影响略微降低。此外，不同燃料种类也会对蔓延速率和火焰长度产生影响：在相同工况下，红松的火焰长度和蔓延速率均优于蒙古栎。当坡度>30°时火焰蔓延速率显著增加。此外，通过相关性分析，评估坡度、载荷等因素对火蔓延特征参数的影响，发现坡度对火焰倾角、火焰长度、火蔓延速率以及火线夹角具有显著影响；燃料载荷主要决定火焰长度、蔓延速率以及燃烧温度。

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森林草原风力灭火机发展综述

朱国庆, 张雨蝶, 陈凡宝

2026 (8): 107-114. doi: 10.20168/j.1009-0029.2026.08.0107.08

摘要 ( 38 )

PDF(1626KB) ( 29 )

在全球森林草原火灾频发的背景下，风力灭火机凭借其良好的便携性与地形适应性，已成为我国基层森林消防的重要装备，但仍面临复燃难以控制、振动噪声大、续航受限等瓶颈。本文系统梳理了风力灭火机的灭火机理、装备演进及未来发展方向。研究表明，风力灭火的机制可概括为“高速气流移除可燃挥发物、中断热量供应、终止燃烧反应”3个阶段，但其定量化研究存在参数标准不统一、复杂场景下普适性模型缺失等问题，难以为装备优化提供精准支撑。我国风力灭火机的发展历经功能实现、集成拓展和性能优化3个阶段，在机身结构、灭火剂协同以及减振降噪方面取得了一定进展，但在系统集成与技术研发方面仍存在不足。未来技术突破应聚焦电池供能升级、气凝胶等新型高效灭火介质的协同创新，同时补齐定量化研究与工程化应用的薄弱环节。本文旨在为风力灭火技术创新与工程化应用提供技术路径参考，助力提升森林草原火灾防控效能。

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基于数字孪生理念的森林火灾精细化仿真研究

宋洋, 刘泽宏

2026 (8): 115-122. doi: 10.20168/j.1009-0029.2026.08.0115.08

摘要 ( 30 )

PDF(2789KB) ( 27 )

森林火灾是全球范围内的重大自然灾害，对生态环境和人类生命财产造成了严重威胁。为更有效地应对森林火灾，引入数字孪生理念，运用火灾动态仿真模拟软件PyroSim，耦合火源点、坡度、风速、相对湿度和环境温度5个因素，以云南某地松林为研究对象，构建微观森林火灾场景进行精细化仿真，探究各因素对森林火灾蔓延的影响，并对火灾动态过程进行仿真分析。针对固定环境参数与初始火源条件下模拟仿真的滞后性，提出了一种切片化动态仿真方法。研究结果表明，数字孪生驱动的切片化动态仿真能够更加真实、高效地反映实际森林火灾的行为特征，为森林灭火策略研究提供了重要参考。

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影响消防员寻路任务表现的心理因素研究

仲夏, 王婧一, 闫宇, 左云, 葛光, 赵锦祯

2026 (8): 123-128. doi: 10.20168/j.1009-0029.2026.08.0123.06

摘要 ( 29 )

PDF(1010KB) ( 47 )

随着建筑结构日益复杂，消防员在建筑内部救援任务中面临更高的寻路挑战。本研究旨在探讨方向感、空间焦虑、空间导航策略及心理旋转能力等心理因素对消防员寻路任务表现的影响，为优化消防员选拔与训练提供理论依据。选取上海、江苏两地58名一线男性消防员为研究对象，采用《圣巴巴拉方向感量表（SBSOD）》《空间焦虑量表（SAS）》《空间导航策略量表（WSS）》及《心理旋转能力测验（MRT）》测量心理特征，并通过自主开发的虚拟迷宫任务评估寻路表现。数据分析采用独立样本t检验、方差分析和线性回归模型。结果表明，方向感显著影响寻路表现，高方向感组完成任务用时更短；空间导航策略中，定向策略组表现最优，路线策略组最差；空间焦虑对寻路表现无显著影响；心理旋转能力对寻路表现具有显著正向作用。方向感、定向策略和心理旋转能力是提升消防员复杂环境寻路效率的关键心理因素，而空间焦虑的影响受情境特异性限制。建议在消防员选拔中纳入空间认知评估，并通过针对性训练强化定向策略运用。

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消防员烟热训练心理生理状态影响因素研究

陶鹏宇, 宋文琦, 姜芊叶, 高锐

2026 (8): 129-133. doi: 10.20168/j.1009-0029.2026.08.0129.05

摘要 ( 32 )

PDF(2921KB) ( 27 )

为分析影响消防员在烟热训练中心理生理状态的潜在因素，采用消防员智能化烟热训练装置，借助特征数据关联分析模型，通过采集100名消防员烟热训练时的心率、脑电、HRV等16个指标，对消防员烟热训练心理生理状态影响因素进行了研究。研究结果表明，年龄和消防员日常心理焦虑状态与烟热训练时心理焦虑状态p值均小于0.01，年轻消防员更容易产生训练时的焦虑问题，调节消防员日常心理状态可以缓解消防员烟热训练时的心理压力。而工龄与消防员烟热训练时的心理焦虑状态p值大于0.5，两者关联显著性较小。工龄与训练耗时的p值为0.054，回归系数为-19.494，表明工龄长的消防员具有更短的训练耗时。静息心率与训练时耗氧量的p值仅为0.016，回归系数为-0.128，表明静息时较低心率的消防员具有更少量的耗氧量。体重与训练耗时的p值大于0.5，两者关联显著性较小。

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台风灾害应急物资需求预测研究

贾洪琛, 陈钦佩, 王皓轩, 罗昊

2026 (8): 134-139. doi: 10.20168/j.1009-0029.2026.08.0134.06

摘要 ( 50 )

PDF(851KB) ( 77 )

针对台风灾害初期数据信息不全、传统预测方法依赖性强所导致的应急物资需求预测难题，本文对基于案例推理的预测模型进行了创新优化。首先，融合熵权法与主成分分析法确定灾害特征属性的权重，并通过加权距离实现案例相似度计算；其次，引入随机森林回归模型，结合人口与经济社会指标，构建基于事件后果的案例修正机制；进而采用多案例加权综合推理方法实现灾情后果预测，并整合物资需求标准进行需求总量估算。结果表明，该方法能够在数据有限的条件下有效预测应急物资需求，具有操作简便、适应性强的优势，可为灾害初期应急决策与物资调配提供可靠支撑。

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数智赋能消防执法的理念革新与路径优化

马艺轩

2026 (8): 140-146. doi: 10.20168/j.1009-0029.2026.08.0140.07

摘要 ( 33 )

PDF(750KB) ( 55 )

基于消防救援机构的职能定位，围绕深化消防执法改革要求，聚焦政务执法，以2020年《消防执法营商环境评估报告》中建立的消防执法营商环境评估指标体系为分析来源，结合各地调研访谈，发现目前还存在消防审批智能性弱、案件办理规范性弱、火灾调查科学性弱、监督检查规范性弱等制约优化营商环境的问题。通过对不同消防业务特点进行分析，结合消防执法工作实际，提出应推动行政许可数字化变革、建构案件办理规范化流程、强化火灾调查全流程规范、创新技术赋能监管检查，坚持法治理念革新与数智时代变革相适应，为优化营商环境贡献消防力量。

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