徐一旻 李津

摘 要：針對體育場館可能存在的消防安全問題，對影響體育場館消防安全的主要因素進(jìn)行分析、篩選，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建“靜態(tài)”與“動態(tài)”指標(biāo)結(jié)合的消防安全評估體系，運(yùn)用層次分析法和模糊綜合評價法，結(jié)合實(shí)例計(jì)算武漢市某體育場館消防安全評估得分與風(fēng)險(xiǎn)等級，根據(jù)評估結(jié)果提出整改建議，研究表明，該方法能推進(jìn)體育場館的消防能力改善，控制火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，有助于消防安全建設(shè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：體育場館;消防安全評估;指標(biāo)體系;層次分析法;模糊綜合評價法

0 引言

火災(zāi)，作為災(zāi)害事故頻發(fā)的重要源頭之一，日漸受到世界各國政府的高度重視。我國作為世界大國，人口密度大，建筑種類多，火災(zāi)隱患頻繁。近十年來，全國共接報(bào)亡人火災(zāi)案件10815起，有15193人在火災(zāi)中遇難，造成財(cái)產(chǎn)損失高達(dá)81.7億元人民幣。體育場館作為各類文娛活動的承載體，內(nèi)部設(shè)施繁多，人流量大，空間密閉，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，人員素質(zhì)參差不齊，防火防災(zāi)意識薄弱，安全隱患時刻存在。因此，構(gòu)建科學(xué)有效的消防安全評估方法對體育場館的消防安全工作顯得十分必要。國內(nèi)外對體育場館消防安全評估的研究均取得一定成果，美國、澳大利亞、日本等結(jié)合建筑具體情況，將性能化防火方法運(yùn)用于體育場館消防安全評估中，李梅玲、姜峰等通過構(gòu)建指標(biāo)體系，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行體育場館消防安全評估，但這些研究大多局限于對指標(biāo)體系及評估算法的改變或整合，指標(biāo)項(xiàng)大多為“靜態(tài)”指標(biāo)（建筑結(jié)構(gòu)、建筑規(guī)模、應(yīng)急預(yù)案等），缺少對體育場館內(nèi)部消防設(shè)施（自動噴淋滅火系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)等）“動態(tài)”實(shí)時狀況的反應(yīng)。因此，本研究結(jié)合新興的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過物聯(lián)感知設(shè)備的在線監(jiān)測能力，整合體育場館內(nèi)部消防設(shè)施的實(shí)時數(shù)據(jù)作為評估指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對體育場館消防安全的實(shí)時評估新模式。

1 體育場館消防安全指標(biāo)體系構(gòu)建

由于體育場館火災(zāi)的危險(xiǎn)性及風(fēng)險(xiǎn)性，為預(yù)防與減少火災(zāi)發(fā)生可能，需將體育場館火災(zāi)由事后“滅火救援”向事前“評估預(yù)防”轉(zhuǎn)移，提前發(fā)現(xiàn)和預(yù)判場館內(nèi)火災(zāi)隱患并及時整改。因此，運(yùn)用科學(xué)、先進(jìn)、合理的消防安全評估方法對預(yù)防體育場館火災(zāi)的發(fā)生顯得尤為重要。

1.1 基于物聯(lián)網(wǎng)的消防安全評估

傳統(tǒng)的消防安全評估方式為人工檢測評估。由專業(yè)人員根據(jù)體育場館運(yùn)管人員的需求，進(jìn)行數(shù)據(jù)的現(xiàn)場采集與記錄，經(jīng)檢測并分析總結(jié)后，將檢測時段的消防安全評估結(jié)果報(bào)告給場館方，供運(yùn)管人員進(jìn)行消防隱患排查與整改。該方式流程簡便、直觀且成本較低，但在評估時效、評估作用、評估時間等方面存在局限性。

基于物聯(lián)網(wǎng)的消防安全評估是運(yùn)用物聯(lián)感知設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)，將分布于體育場館內(nèi)的消防設(shè)備設(shè)施聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)感知設(shè)備是對各消防子系統(tǒng)控制柜狀態(tài)、水壓、液位等各類消防數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，物聯(lián)感知設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)主要如表1。

通過物聯(lián)感知設(shè)備對各類消防設(shè)施數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測功能，結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)對人員動態(tài)的實(shí)時監(jiān)測，將獲取的各項(xiàng)數(shù)據(jù)通過有線/無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)平臺，運(yùn)用AHP-FCE法對所得數(shù)據(jù)的計(jì)算，得到的評估結(jié)果反饋給消防運(yùn)管人員，實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時消防安全評估，系統(tǒng)還能對消防運(yùn)管人員進(jìn)行隱患告警提示，并對各類設(shè)備設(shè)施進(jìn)行遠(yuǎn)程控制?；谖锫?lián)網(wǎng)的消防安全評估流程如圖1所示。

與傳統(tǒng)人工消防安全評估方式相比，基于物聯(lián)網(wǎng)的消防安全評估方式存在如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）體育場館消防安全實(shí)時評估。依據(jù)各物聯(lián)感知設(shè)備對場館內(nèi)部消防設(shè)施的監(jiān)測，實(shí)時獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)體育場館消防安全的實(shí)時評估。

（2）體育場館火災(zāi)提前預(yù)警。基于對體育場館內(nèi)消防設(shè)備設(shè)施狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測能力，根據(jù)分析數(shù)據(jù)的變化情況，一旦監(jiān)測數(shù)據(jù)超過設(shè)定的閾值范圍，可第一時間發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患，并及時進(jìn)行排查整改，防范火災(zāi)事故于未然。

（3）體育場館消防安全評估流程快速響應(yīng)。在消防安全評估的過程中，從數(shù)據(jù)的采集、分析處理到反饋應(yīng)用，均經(jīng)過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能化響應(yīng)，且當(dāng)存在火災(zāi)隱患時，系統(tǒng)會自動進(jìn)行預(yù)警，極大提高了評估響應(yīng)時間與處理效率。

當(dāng)前體育場館內(nèi)部消防設(shè)施設(shè)備大多處于信息孤島狀態(tài)，互不連通，且傳統(tǒng)的消防安全評估效率低下，不利于體育場館的火災(zāi)預(yù)防工作。需從新的角度與思維方式探索，構(gòu)建科學(xué)高效的消防安全管理方法，研究滿足體育場館消防安全評估的新模式。因此，運(yùn)用基于物聯(lián)網(wǎng)的消防安全評估方式，將分散于體育場館內(nèi)的消防設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)及人員動態(tài)信息聯(lián)網(wǎng)匯集在一起，構(gòu)建“靜態(tài)”與“動態(tài)”指標(biāo)結(jié)合的消防安全評估新模式。

1.2 指標(biāo)體系

靜態(tài)指標(biāo)基于傳統(tǒng)人工方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，指在體育場館一定周期內(nèi)數(shù)據(jù)通常不會發(fā)生變化的指標(biāo)。根據(jù)前文分析，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，靜態(tài)指標(biāo)體系如表2所示。

動態(tài)指標(biāo)是基于物聯(lián)網(wǎng)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，指在一定時間內(nèi)數(shù)據(jù)會產(chǎn)生變化的指標(biāo)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將場館內(nèi)消防設(shè)施及人員動態(tài)等實(shí)時數(shù)據(jù)匯集至消防管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測的目的。動態(tài)指標(biāo)體系如表3所示。

2 基于AHP-FCE的消防安全評估計(jì)算

層次分析法是20世紀(jì)70年代中期由美國知名運(yùn)籌學(xué)家Thomas.L，Satty教授提出的系統(tǒng)性分析方法，是一種定性與定量結(jié)合的方法，具體流程如圖2。

2.1 構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型

指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)分為三層，即目標(biāo)層，準(zhǔn)則層，方案層。由前文指標(biāo)體系可知，體育場館消防安全評估層次結(jié)構(gòu)模型如圖3所示。

2.2 構(gòu)造判斷矩陣

通過專家打分法，兩兩比較同層級指標(biāo)之間的重要程度，衡量各指標(biāo)對上一層級指標(biāo)影響的大小程度，并進(jìn)行賦值，將1～9標(biāo)度表作為賦值依據(jù)。

其他指標(biāo)的判斷矩陣同理。

2.3 權(quán)重的計(jì)算

本研究運(yùn)用求和法計(jì)算權(quán)重，權(quán)重ω體現(xiàn)各指標(biāo)對體育場館消防安全的影響程度大小。首先對判斷矩陣A按列歸一化，得到矩陣按行相加后再次歸一化處理，求得指標(biāo)權(quán)重ωi。如建筑固有安全性ωi=（0.0833，0.1932，0.7235）。

2.4 一致性檢驗(yàn)

檢驗(yàn)判斷矩陣的賦值是否合理，具體公式如下：

當(dāng)CR<0.1時，則符合一致性，權(quán)重計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確。

2.5 模糊綜合評價法計(jì)算流程

運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)中的最大隸屬度原則，對受到多種因素影響的目標(biāo)進(jìn)行綜合考慮并做出總體評價，是一種將定性轉(zhuǎn)變?yōu)槎康脑u價方法?；静襟E為：

（1）確定評價目標(biāo)影響因素集U={u1，u2，…，un}，其中ui，i=1，2，…，n為評價因素，n是同一層次上單個因素的個數(shù)。

（2）給出評價集V={v1，v2，…，vm}，其中vj，j=1，2，…，m是評價結(jié)果，m是評價因素。

（3）確定隸屬度矩陣，假定對第i個因素ui進(jìn)行模糊評價，可得一個關(guān)于vj的模糊向量：

Ri=（ri1，ri2，…，rij），i=1，2，…，n，j=1，2，…，m。

（4）計(jì)算對象集評判結(jié)果。通過ω到C的模糊變換，C=ω*R可得對象集的評判結(jié)果。其中ω為前文層次分析法所求得的指標(biāo)權(quán)重。

本文邀請多位專家，經(jīng)過專家商議將體育場館消防安全評估風(fēng)險(xiǎn)等級及對應(yīng)分值做如表7的劃分。

3 武漢市某體育館消防安全評估

根據(jù)上述基于物聯(lián)網(wǎng)的消防安全評估方法，通過各類物聯(lián)感知設(shè)備在線監(jiān)測的實(shí)時指標(biāo)數(shù)據(jù)，結(jié)合層次分析法與模糊綜合評估法，評估武漢市某體育館的消防安全評估分?jǐn)?shù)及風(fēng)險(xiǎn)等級。

根據(jù)第3節(jié)的計(jì)算方法可得，各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果見表1-9。利用專家打分法對獲取的體育館“靜態(tài)”“動態(tài)”指標(biāo)進(jìn)行評判，依照眾數(shù)原則對10位專家的評估結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，各項(xiàng)指標(biāo)隸屬度矩陣如表8。

由前述可知，體育場館消防安全評估五個等級的量化值依次為95、85、75、65、55分，據(jù)此可求得各項(xiàng)二級指標(biāo)的得分。如建筑結(jié)構(gòu)A11的計(jì)算結(jié)果為：A11=（0.1，0.6，0.3，0.0，0.0）（95，85，75，65，55）=83。

同理可求得其他所有指標(biāo)評估得分結(jié)果，再根據(jù)指標(biāo)權(quán)重，從下層級往上層級類推計(jì)算，得到消防安全評估最終結(jié)果，具體如表9。

經(jīng)過層次分析法對權(quán)重的確定以及模糊綜合評價法對得分的計(jì)算，該體育館消防安全評估的最終得分為83.93分，處于比較安全的風(fēng)險(xiǎn)等級。

根據(jù)上述評估結(jié)果，盡管處于風(fēng)險(xiǎn)等級為比較安全，仍存在不合格的指標(biāo)項(xiàng)，即電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)下的溫度正常率，得分為59分。在基于物聯(lián)網(wǎng)的消防管理系統(tǒng)出現(xiàn)溫度正常率不合格的告警后，消防運(yùn)管人員前往現(xiàn)場找尋隱患，經(jīng)過排查發(fā)現(xiàn)，由于2樓配電柜內(nèi)線路間排列緊密，導(dǎo)致線路散熱差，引起溫度升高;而1樓消防控制室內(nèi)部分線路老化，線路護(hù)套出現(xiàn)破損，導(dǎo)致絕緣性能變差、絕緣電阻降低，引起線路溫度升高。需對2樓線路走線進(jìn)行重新調(diào)整排布，保證充足散熱，對1樓老化線路進(jìn)行更換，防止漏電、短路。

4 結(jié)論

本研究結(jié)合基于物聯(lián)網(wǎng)的消防安全評估方式，將互聯(lián)網(wǎng)、消防物聯(lián)設(shè)施、管理人員等通過新的方式聯(lián)在一起，形成物與物、人與物相連，結(jié)合層次分析法與模糊綜合評價法的評估計(jì)算，得到體育場館消防安全評估得分與風(fēng)險(xiǎn)等級，并對問題進(jìn)行及時整改，形成一張多維度的消防安全監(jiān)控網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對體育場館消防安全狀況的實(shí)時監(jiān)測、提前預(yù)警。

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