武照人

摘要：目前我國消防站的選址及建設(shè)存在許多問題，包括選址不科學(xué)憑經(jīng)驗判斷、消防站數(shù)量不足無法滿足適當(dāng)責(zé)任區(qū)的要求。這里我們將探討消防站的選址模型，來優(yōu)化城市消防站的選址方法。本文通過研究各種覆蓋模型并對其進(jìn)行優(yōu)化，為消防站選址的方法提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：消防站；覆蓋模型；模型優(yōu)化

1引言

當(dāng)前我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人民生活水平不斷提供，城市規(guī)模也在隨之不斷擴(kuò)大，但與此同時我國的消防規(guī)劃卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，大部分城市都存在許多問題，比較集中的問題有，消防站數(shù)量不足，責(zé)任區(qū)劃分不當(dāng)，選址無科學(xué)依據(jù)等，這些都將造成群眾無法得到有效的消防保障。因此，布局科學(xué)的城市消防站對于減少火災(zāi)危害具有重要的意義。

2消防站選址的覆蓋模型

根據(jù)城市消防站必須全面覆蓋需求點(diǎn)的特點(diǎn)，提出兩階段的層級選址過程。

2.1集合覆蓋模型

首先第一階段采用集合覆蓋模型。假設(shè)設(shè)施點(diǎn)集合J、需求點(diǎn)集合K，J K； 為二元值變量，當(dāng)設(shè)施點(diǎn)j被選中時， ，沒被選中時 ； 為二元值系數(shù)，當(dāng)設(shè)施點(diǎn)j能夠覆蓋需求點(diǎn)k時， ，不能覆蓋 。能夠覆蓋所有需求點(diǎn)的最少設(shè)施數(shù)量及其位置通過下列模型求得：

目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

上式中，目標(biāo)函數(shù)使得設(shè)施數(shù)目最少，約束條件保證消防站覆蓋所有需求點(diǎn)至少一次。

2.2最大覆蓋模型

第二階段采用經(jīng)典最大覆蓋模型，第一階段求得的設(shè)施點(diǎn)通過模型再次選擇，從而需求點(diǎn)的價值總和能夠最大。設(shè) 為二元值系數(shù)，需求點(diǎn)k在第一階段被選中時， ，沒有的話 ； 為二元值變量，需求點(diǎn)k能被覆蓋時， ，反之 ； 為需求點(diǎn)k的權(quán)數(shù)（常用火災(zāi)風(fēng)險，人口等）。

目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

上式中，目標(biāo)函數(shù)為需求點(diǎn)價值總和最大，通過約束條件能夠保證覆蓋到需求點(diǎn)而且設(shè)施數(shù)量為制定值。

2.3廣義最大覆蓋模型

廣義最大模型目標(biāo)同樣是使加權(quán)的總和最大，但是這里提出部分覆蓋的概念，每個需求點(diǎn)將得到不同程度的覆蓋，也就是說變最大覆蓋模型中二元化覆蓋度假設(shè)為多元化假設(shè)。

目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

上式中， 為需求點(diǎn)i相對于供應(yīng)點(diǎn)j的覆蓋度，一般與距離相關(guān)； 為二元變量，且

覆蓋度的確定，國內(nèi)無明確標(biāo)準(zhǔn)，參照英國標(biāo)準(zhǔn)，最高1級火災(zāi)風(fēng)險有4—5 min的響應(yīng)時間，2級火災(zāi)風(fēng)險有5—8min的響應(yīng)時間，3級火災(zāi)風(fēng)險有8—12min的響應(yīng)時間。覆蓋度采用分段函數(shù)表示將二元覆蓋度變?yōu)槎嘣采w度：

供應(yīng)點(diǎn)到需求點(diǎn)的行車時間為t，響應(yīng)時間的上限 ，響應(yīng)時間下限 。

3模型的優(yōu)化

城市消防站布局優(yōu)化模型是建立在區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險基礎(chǔ)上的一種改進(jìn)模型，通過消防站節(jié)點(diǎn)到各個火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn)的區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險總和最小這一原則來確定消防站的位置。根據(jù)火災(zāi)風(fēng)險的定義，火災(zāi)風(fēng)險R 火災(zāi)損失L火災(zāi)發(fā)生概率P三者之間的關(guān)系為R = L×P。區(qū)域 j 內(nèi)的火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn)i有：

火災(zāi)損失L與時間t之間有一定的關(guān)系，通過火災(zāi)損失的時間函數(shù)來表示：

進(jìn)而假設(shè)消防站設(shè)立在節(jié)點(diǎn)k 上，那么有：

根據(jù)消防站選址的原則，可以將上式轉(zhuǎn)化為：

符號說明：

I —需求點(diǎn)集合；J —候選點(diǎn)集合； —火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn) i 的火災(zāi)損失隨時間變化的參數(shù)； —節(jié)點(diǎn) j 到達(dá)火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn) i 的時間； —火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn) i 到達(dá)最大損失所需時間； —節(jié)點(diǎn) k 接到報警后到達(dá)火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn) i 所需時間； —火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn) i 的最大損失； ???—節(jié)點(diǎn) k 自接到報警到達(dá)風(fēng)險點(diǎn) i 這一時間段內(nèi)的火災(zāi)損失。

4結(jié)論

覆蓋模型屬于離散定位模型的一種典型形式，能夠較好的解決實(shí)際中城市消防站選址問題。廣義最大覆蓋模型與傳統(tǒng)最大覆蓋模型比起來，能夠達(dá)到消防站在不同程度上為所有需求點(diǎn)進(jìn)行覆蓋的目的。

本文利用消防站到火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn)之間的火災(zāi)風(fēng)險總和最小這一選址原則，建立了優(yōu)化模型，具有實(shí)際應(yīng)用意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 龔嘯. 城市消防規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 中南大學(xué)， 2007.

[2] 張靜， 劉茂. 廣義最大覆蓋模型在消防站優(yōu)化選址中的應(yīng)用[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報， 2009， 9（1）：169-172.

[3] 吳軍. 消防站優(yōu)化布局方法與技術(shù)研究[J]. 消防科學(xué)與技術(shù)， 2006， 25（1）：100-102.

[4] 郝巖. 城市消防站布局的優(yōu)化模型[D]. 沈陽航空工業(yè)學(xué)院， 2010.

摘要：目前我國消防站的選址及建設(shè)存在許多問題，包括選址不科學(xué)憑經(jīng)驗判斷、消防站數(shù)量不足無法滿足適當(dāng)責(zé)任區(qū)的要求。這里我們將探討消防站的選址模型，來優(yōu)化城市消防站的選址方法。本文通過研究各種覆蓋模型并對其進(jìn)行優(yōu)化，為消防站選址的方法提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：消防站；覆蓋模型；模型優(yōu)化

1引言

當(dāng)前我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人民生活水平不斷提供，城市規(guī)模也在隨之不斷擴(kuò)大，但與此同時我國的消防規(guī)劃卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，大部分城市都存在許多問題，比較集中的問題有，消防站數(shù)量不足，責(zé)任區(qū)劃分不當(dāng)，選址無科學(xué)依據(jù)等，這些都將造成群眾無法得到有效的消防保障。因此，布局科學(xué)的城市消防站對于減少火災(zāi)危害具有重要的意義。

2消防站選址的覆蓋模型

根據(jù)城市消防站必須全面覆蓋需求點(diǎn)的特點(diǎn)，提出兩階段的層級選址過程。

2.1集合覆蓋模型

首先第一階段采用集合覆蓋模型。假設(shè)設(shè)施點(diǎn)集合J、需求點(diǎn)集合K，J K； 為二元值變量，當(dāng)設(shè)施點(diǎn)j被選中時， ，沒被選中時 ； 為二元值系數(shù)，當(dāng)設(shè)施點(diǎn)j能夠覆蓋需求點(diǎn)k時， ，不能覆蓋 。能夠覆蓋所有需求點(diǎn)的最少設(shè)施數(shù)量及其位置通過下列模型求得：

目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

上式中，目標(biāo)函數(shù)使得設(shè)施數(shù)目最少，約束條件保證消防站覆蓋所有需求點(diǎn)至少一次。

2.2最大覆蓋模型

第二階段采用經(jīng)典最大覆蓋模型，第一階段求得的設(shè)施點(diǎn)通過模型再次選擇，從而需求點(diǎn)的價值總和能夠最大。設(shè) 為二元值系數(shù)，需求點(diǎn)k在第一階段被選中時， ，沒有的話 ； 為二元值變量，需求點(diǎn)k能被覆蓋時， ，反之 ； 為需求點(diǎn)k的權(quán)數(shù)（常用火災(zāi)風(fēng)險，人口等）。

目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

上式中，目標(biāo)函數(shù)為需求點(diǎn)價值總和最大，通過約束條件能夠保證覆蓋到需求點(diǎn)而且設(shè)施數(shù)量為制定值。

2.3廣義最大覆蓋模型

廣義最大模型目標(biāo)同樣是使加權(quán)的總和最大，但是這里提出部分覆蓋的概念，每個需求點(diǎn)將得到不同程度的覆蓋，也就是說變最大覆蓋模型中二元化覆蓋度假設(shè)為多元化假設(shè)。

目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

上式中， 為需求點(diǎn)i相對于供應(yīng)點(diǎn)j的覆蓋度，一般與距離相關(guān)； 為二元變量，且

覆蓋度的確定，國內(nèi)無明確標(biāo)準(zhǔn)，參照英國標(biāo)準(zhǔn)，最高1級火災(zāi)風(fēng)險有4—5 min的響應(yīng)時間，2級火災(zāi)風(fēng)險有5—8min的響應(yīng)時間，3級火災(zāi)風(fēng)險有8—12min的響應(yīng)時間。覆蓋度采用分段函數(shù)表示將二元覆蓋度變?yōu)槎嘣采w度：

供應(yīng)點(diǎn)到需求點(diǎn)的行車時間為t，響應(yīng)時間的上限 ，響應(yīng)時間下限 。

3模型的優(yōu)化

城市消防站布局優(yōu)化模型是建立在區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險基礎(chǔ)上的一種改進(jìn)模型，通過消防站節(jié)點(diǎn)到各個火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn)的區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險總和最小這一原則來確定消防站的位置。根據(jù)火災(zāi)風(fēng)險的定義，火災(zāi)風(fēng)險R 火災(zāi)損失L火災(zāi)發(fā)生概率P三者之間的關(guān)系為R = L×P。區(qū)域 j 內(nèi)的火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn)i有：

火災(zāi)損失L與時間t之間有一定的關(guān)系，通過火災(zāi)損失的時間函數(shù)來表示：

進(jìn)而假設(shè)消防站設(shè)立在節(jié)點(diǎn)k 上，那么有：

根據(jù)消防站選址的原則，可以將上式轉(zhuǎn)化為：

符號說明：

I —需求點(diǎn)集合；J —候選點(diǎn)集合； —火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn) i 的火災(zāi)損失隨時間變化的參數(shù)； —節(jié)點(diǎn) j 到達(dá)火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn) i 的時間； —火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn) i 到達(dá)最大損失所需時間； —節(jié)點(diǎn) k 接到報警后到達(dá)火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn) i 所需時間； —火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn) i 的最大損失； ???—節(jié)點(diǎn) k 自接到報警到達(dá)風(fēng)險點(diǎn) i 這一時間段內(nèi)的火災(zāi)損失。

4結(jié)論

覆蓋模型屬于離散定位模型的一種典型形式，能夠較好的解決實(shí)際中城市消防站選址問題。廣義最大覆蓋模型與傳統(tǒng)最大覆蓋模型比起來，能夠達(dá)到消防站在不同程度上為所有需求點(diǎn)進(jìn)行覆蓋的目的。

本文利用消防站到火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn)之間的火災(zāi)風(fēng)險總和最小這一選址原則，建立了優(yōu)化模型，具有實(shí)際應(yīng)用意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 龔嘯. 城市消防規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 中南大學(xué)， 2007.

[2] 張靜， 劉茂. 廣義最大覆蓋模型在消防站優(yōu)化選址中的應(yīng)用[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報， 2009， 9（1）：169-172.

[3] 吳軍. 消防站優(yōu)化布局方法與技術(shù)研究[J]. 消防科學(xué)與技術(shù)， 2006， 25（1）：100-102.

[4] 郝巖. 城市消防站布局的優(yōu)化模型[D]. 沈陽航空工業(yè)學(xué)院， 2010.

摘要：目前我國消防站的選址及建設(shè)存在許多問題，包括選址不科學(xué)憑經(jīng)驗判斷、消防站數(shù)量不足無法滿足適當(dāng)責(zé)任區(qū)的要求。這里我們將探討消防站的選址模型，來優(yōu)化城市消防站的選址方法。本文通過研究各種覆蓋模型并對其進(jìn)行優(yōu)化，為消防站選址的方法提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：消防站；覆蓋模型；模型優(yōu)化

1引言

當(dāng)前我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人民生活水平不斷提供，城市規(guī)模也在隨之不斷擴(kuò)大，但與此同時我國的消防規(guī)劃卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，大部分城市都存在許多問題，比較集中的問題有，消防站數(shù)量不足，責(zé)任區(qū)劃分不當(dāng)，選址無科學(xué)依據(jù)等，這些都將造成群眾無法得到有效的消防保障。因此，布局科學(xué)的城市消防站對于減少火災(zāi)危害具有重要的意義。

2消防站選址的覆蓋模型

根據(jù)城市消防站必須全面覆蓋需求點(diǎn)的特點(diǎn)，提出兩階段的層級選址過程。

2.1集合覆蓋模型

首先第一階段采用集合覆蓋模型。假設(shè)設(shè)施點(diǎn)集合J、需求點(diǎn)集合K，J K； 為二元值變量，當(dāng)設(shè)施點(diǎn)j被選中時， ，沒被選中時 ； 為二元值系數(shù)，當(dāng)設(shè)施點(diǎn)j能夠覆蓋需求點(diǎn)k時， ，不能覆蓋 。能夠覆蓋所有需求點(diǎn)的最少設(shè)施數(shù)量及其位置通過下列模型求得：

目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

上式中，目標(biāo)函數(shù)使得設(shè)施數(shù)目最少，約束條件保證消防站覆蓋所有需求點(diǎn)至少一次。

2.2最大覆蓋模型

第二階段采用經(jīng)典最大覆蓋模型，第一階段求得的設(shè)施點(diǎn)通過模型再次選擇，從而需求點(diǎn)的價值總和能夠最大。設(shè) 為二元值系數(shù)，需求點(diǎn)k在第一階段被選中時， ，沒有的話 ； 為二元值變量，需求點(diǎn)k能被覆蓋時， ，反之 ； 為需求點(diǎn)k的權(quán)數(shù)（常用火災(zāi)風(fēng)險，人口等）。

目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

上式中，目標(biāo)函數(shù)為需求點(diǎn)價值總和最大，通過約束條件能夠保證覆蓋到需求點(diǎn)而且設(shè)施數(shù)量為制定值。

2.3廣義最大覆蓋模型

廣義最大模型目標(biāo)同樣是使加權(quán)的總和最大，但是這里提出部分覆蓋的概念，每個需求點(diǎn)將得到不同程度的覆蓋，也就是說變最大覆蓋模型中二元化覆蓋度假設(shè)為多元化假設(shè)。

目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

上式中， 為需求點(diǎn)i相對于供應(yīng)點(diǎn)j的覆蓋度，一般與距離相關(guān)； 為二元變量，且

覆蓋度的確定，國內(nèi)無明確標(biāo)準(zhǔn)，參照英國標(biāo)準(zhǔn)，最高1級火災(zāi)風(fēng)險有4—5 min的響應(yīng)時間，2級火災(zāi)風(fēng)險有5—8min的響應(yīng)時間，3級火災(zāi)風(fēng)險有8—12min的響應(yīng)時間。覆蓋度采用分段函數(shù)表示將二元覆蓋度變?yōu)槎嘣采w度：

供應(yīng)點(diǎn)到需求點(diǎn)的行車時間為t，響應(yīng)時間的上限 ，響應(yīng)時間下限 。

3模型的優(yōu)化

城市消防站布局優(yōu)化模型是建立在區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險基礎(chǔ)上的一種改進(jìn)模型，通過消防站節(jié)點(diǎn)到各個火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn)的區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險總和最小這一原則來確定消防站的位置。根據(jù)火災(zāi)風(fēng)險的定義，火災(zāi)風(fēng)險R 火災(zāi)損失L火災(zāi)發(fā)生概率P三者之間的關(guān)系為R = L×P。區(qū)域 j 內(nèi)的火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn)i有：

火災(zāi)損失L與時間t之間有一定的關(guān)系，通過火災(zāi)損失的時間函數(shù)來表示：

進(jìn)而假設(shè)消防站設(shè)立在節(jié)點(diǎn)k 上，那么有：

根據(jù)消防站選址的原則，可以將上式轉(zhuǎn)化為：

符號說明：

I —需求點(diǎn)集合；J —候選點(diǎn)集合； —火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn) i 的火災(zāi)損失隨時間變化的參數(shù)； —節(jié)點(diǎn) j 到達(dá)火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn) i 的時間； —火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn) i 到達(dá)最大損失所需時間； —節(jié)點(diǎn) k 接到報警后到達(dá)火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn) i 所需時間； —火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn) i 的最大損失； ???—節(jié)點(diǎn) k 自接到報警到達(dá)風(fēng)險點(diǎn) i 這一時間段內(nèi)的火災(zāi)損失。

4結(jié)論

覆蓋模型屬于離散定位模型的一種典型形式，能夠較好的解決實(shí)際中城市消防站選址問題。廣義最大覆蓋模型與傳統(tǒng)最大覆蓋模型比起來，能夠達(dá)到消防站在不同程度上為所有需求點(diǎn)進(jìn)行覆蓋的目的。

本文利用消防站到火災(zāi)風(fēng)險點(diǎn)之間的火災(zāi)風(fēng)險總和最小這一選址原則，建立了優(yōu)化模型，具有實(shí)際應(yīng)用意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 龔嘯. 城市消防規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 中南大學(xué)， 2007.

[2] 張靜， 劉茂. 廣義最大覆蓋模型在消防站優(yōu)化選址中的應(yīng)用[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報， 2009， 9（1）：169-172.

[3] 吳軍. 消防站優(yōu)化布局方法與技術(shù)研究[J]. 消防科學(xué)與技術(shù)， 2006， 25（1）：100-102.

[4] 郝巖. 城市消防站布局的優(yōu)化模型[D]. 沈陽航空工業(yè)學(xué)院， 2010.