淺析人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在黔東南州傳統(tǒng)村落消防安全評估體系的應(yīng)用研究

周作梅 石成遠

摘要：傳統(tǒng)村落物質(zhì)文化遺產(chǎn)和地方景觀資源豐富。黔東南州的苗鄉(xiāng)侗寨建筑以杉木為主，房屋集中成片，火災(zāi)易燒難滅。本文通過資料查詢與實地調(diào)研，提出一套適合黔東南傳統(tǒng)村落消防安全評估指標體系，搭建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)消防安全評估模型，快速有效地對黔東南傳統(tǒng)村落的消防安全現(xiàn)狀進行評估，提高村民消防安全意識與火災(zāi)自救能力。

關(guān)鍵詞：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);黔東南;消息安全;評估體系

中圖分類號：TU998.12 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）35-0174-02

黔東南傳統(tǒng)村落歷史悠久，苗侗村寨布局協(xié)調(diào)、建筑典型，傳統(tǒng)習(xí)俗保存完整、民族風情濃郁、具有民族特色或者地方特點。近年來，黔東南先后成功申報中國傳統(tǒng)村落409個（貴州省724個），數(shù)量均居全國市州第1位。黔東南州森林資源豐富，有“杉鄉(xiāng)林海”之稱。其建筑物大都就地取杉建造，耐火等級低，而且聚族簇擁而居，防火間距不滿足有關(guān)規(guī)范要求，無相應(yīng)消防通道及消防設(shè)施，一旦失火，則殃及全寨，易燒難滅。近些年，好幾個傳統(tǒng)村落在大火中付之一炬，消失的不只是古村落，還有百年的歷史和鄉(xiāng)愁。因此，及時了解傳統(tǒng)村落消防安全現(xiàn)狀與火災(zāi)隱患，為傳統(tǒng)村落提出更合理的消防安全規(guī)劃與消防安全管理，本文從黔東南傳統(tǒng)村落的特點出發(fā)，通過實地走訪與問卷調(diào)研，創(chuàng)建傳統(tǒng)村落的消防安全評估指標，然后應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論及消防安全原理，搭建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)消防安全評估模型，快速有效地對黔東南傳統(tǒng)村落的消防安全現(xiàn)狀進行評估，通過消防安全評估，促進民眾的消防安全意識與村寨的消防安全建設(shè)，全面貫徹落實消防安全的預(yù)防為主，防消結(jié)合的工作方針。

1 傳統(tǒng)村落消防現(xiàn)狀及特點

1）建筑布局及建筑材料

黔東南苗族侗寨喜歡依山群建，建筑材料主要以杉木為主，防火等級低，房屋集中成片，建筑密度大，防火間距嚴重不足，一戶失火，就會造成火燒連營之勢。

2）用電用火管理不善

傳統(tǒng)村落大多修建久遠，電氣線路陳舊老化、亂拉亂接現(xiàn)象嚴重，加之用電線未穿管保護，存在極大的安全隱患。隨著生活水平的提高，家電下鄉(xiāng)的推動，各種家電也走進了各家各戶，家用電器增多，電線老化易引發(fā)過負荷、短路、接觸電阻過大等電氣火災(zāi)。近年來，因電線或電器引起的火災(zāi)占火災(zāi)總數(shù)的40%以上。目前，黔東南州傳統(tǒng)村寨中60%的家庭還沿用老虎灶、地火爐等傳統(tǒng)的生活用火方式。在陰冷干燥的冬天，大多的家庭通過燃燒木炭或木柴取暖及熏臘肉，用火頻率增高、隨機性大、難管控。加之村民消防安全意識淡薄，科學(xué)用火用電意識不強，房連房，垛連垛，遇火星、飛火、死灰復(fù)燃等造成火災(zāi)事故的頻率較高。

3）消防基礎(chǔ)設(shè)施匱乏

黔東南傳統(tǒng)村落大多數(shù)遠離城鎮(zhèn)，建于環(huán)境幽靜的高山深谷之中，村寨依山順勢而建，加之苗侗族喜歡群居，房屋都是一片邊一片，大多的村寨消防道路不規(guī)范或者根本沒有。近年來，盡量各級政府對傳統(tǒng)村落的消防工作都非常重視，村寨的消防設(shè)施也有了一定的改善，村寨也布局有消防水池、消防栓，消防裝備等，但由于專業(yè)消防站離村寨較遠而志愿消防組織很少，很多已有的消防設(shè)備很久無人看查，很多消防水池干涸或變成臭水池。加之村民的消防安全知識薄弱，火災(zāi)自防自救能力不足，因此遠離城鎮(zhèn)的傳統(tǒng)村落一旦發(fā)生火災(zāi)，專業(yè)消防隊鞭長莫及，只有任其燃燒，直至燒完為止。

2 消防安全評價指標

為推進黔東南州傳統(tǒng)村落的消防建設(shè)，強化古村落消防安全基礎(chǔ)工作，提高人民群眾自防自救能力，有效預(yù)防和減少火災(zāi)事故發(fā)生，本文以《中華人民共和國消防法》《貴州省農(nóng)村消防管理規(guī)定（2013修訂）》《黔東南苗族侗族自治州農(nóng)村消防條例》等相關(guān)法律法規(guī)為依據(jù)，結(jié)合黔東南古村落的建筑特點，建立一套可以對農(nóng)村消防發(fā)展水平綜合量化評價的指標體系。

1）村落消防規(guī)劃

由于苗鄉(xiāng)侗寨建筑大多是木質(zhì)結(jié)構(gòu)，耐火等級低，而且聚族簇擁而居，防火間距不滿足有關(guān)規(guī)范要求，無相應(yīng)消防通道及消防設(shè)施，一旦失火，則殃及全寨，易燒難滅。因此村落消防規(guī)劃的總體情況是決定火災(zāi)蔓延速度的主要原因，消防規(guī)劃的制定與實施在消防安全里是重中之重。消防規(guī)劃主要從火災(zāi)的探測能力及滅火能力兩方面分析，各指標的權(quán)重根據(jù)村落的特點會有所不同。如火災(zāi)的探測能力會根據(jù)村落的重要建筑是否有火災(zāi)報警系統(tǒng)自動滅火系統(tǒng)、喊寨制度是否正常進行，特定的日子是否有相對應(yīng)的消防安全應(yīng)對措施，如清明期間的消防安全教育與交通要道執(zhí)勤，臘月用火旺季的消防設(shè)備定期檢查及各家各戶各點的安全隱患排查。

2）消防安全建設(shè)與消防管理

黔東南的村寨大多遠離城鎮(zhèn)，因此，志愿消防站的建設(shè)情況、消防經(jīng)費在志愿消防站的投資比例、村寨的消防安全檢查制度、消防安全宣傳教育教訓(xùn)等決定了該村寨的自防與自救能力。另外通過公眾消防安全感問卷調(diào)查，了解該村寨的消防建設(shè)情況及管理情況，對上一級消防管人員起到監(jiān)督作用。各地通過消防安全建設(shè)與消防管理，促進人防的建設(shè)與落實，真正貫徹落實安全消防中以防為主、以消為輔的基本思想，有效防止火災(zāi)事故的發(fā)生。

3）消防救援能力

由于黔東南古村落的建筑大都以杉木為主且一戶連著一戶，防火間距很小或沒有，且入戶道路也非常的狹小，在防上面大多是人防而不是物防，所以為彌補防的不足，我們更應(yīng)該在消上做足準備，有效防止火災(zāi)事故的發(fā)生，村落消防基礎(chǔ)設(shè)備配置情況及救援能力等非常重要，它是避免火災(zāi)釀成重大生命和財產(chǎn)損失的主要途徑。

3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述及消防安全評估系統(tǒng)

1）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是指利用工程技術(shù)手段模擬人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能，進行知識的表示與存儲的一種技術(shù)。其目的是使機器具有人腦那樣的感知、學(xué)習(xí)和推理功能。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種按照誤差逆向傳播算法訓(xùn)練的多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是目前應(yīng)用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。大量參考文獻表明，只要有一個隱含層的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，就可以逼近任何映射函數(shù)以完成給定的映射任務(wù)。一個三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層有m個神經(jīng)元，輸出層有n個神經(jīng)元，隱含層p有個神經(jīng)元，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本有N對，則對第k對訓(xùn)練樣本在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上的形式及意義進行說明如下。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入向量：Ak=（x1，x2，…，xm）

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)目標輸出向量：Yk=（y1，y2，…，yn）

中間層各節(jié)點輸入向量：Sk=（s1，s2，…，sP）

中間層各節(jié)點輸出向量：Bk=（b1，b2，…，bp）

輸出層各節(jié)點輸入向量：Lk=（l1，l2，…，ln）

輸出層節(jié)點輸出向量：Yk=（y1，y2，…yn）

輸入層至中間層的連接權(quán)：ωij，i=1，2，…，m，j=1，2，…，p

中間層至輸出層的連接權(quán)：υjt，j=1，2，…，p，t=1，2，…，n

中間層各節(jié)點的輸出閾值：θj，j=1，2，…，p

輸出層各節(jié)點的輸出閾值：rt，t=1，2，…，n

其中：k=1，2，…N

2）消防安全評估系統(tǒng)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能夠模擬人的大腦進行知識的表示與存儲活動，具有很強的非線性映射能力，因此將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論應(yīng)用于黔東南傳統(tǒng)村落的消防安全評價系統(tǒng)中，更能體現(xiàn)該方法的靈活性，同時能夠提高安全評價結(jié)果的準確性。本文從黔東南傳統(tǒng)村落的特點出發(fā)，結(jié)合村寨特性，創(chuàng)建適合的消防安全評估指標，然后通過實地走訪與問卷調(diào)研，通過分析整理相關(guān)資料與問卷得到大量的樣本數(shù)據(jù)，將其作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在訓(xùn)練過程中，不斷調(diào)整各層間的權(quán)值和閾值，完成測試樣本中的輸入與輸出的一一映射關(guān)系。最后將訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)作為消防安全評估模型。通過消防安全評估，促進民眾的消防安全意識與村寨的消防安全建設(shè)，提高村民消防安全意識與火災(zāi)自救能力。

4 結(jié)束語

隨著我國生活水平的提高與信息的快速傳播，傳統(tǒng)村落消防安全問題日益成為社會關(guān)注的熱點。通過定期對村落的消防安全進行評估，推動廣大群眾和相關(guān)部門認識到傳統(tǒng)村落消防問題的嚴重性，全面貫徹落實安全消防的工作方針。本文通過資料查詢與實地調(diào)研，提出了一套適合黔東南傳統(tǒng)村落安全消防評估指標，搭建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)消防安全評估模型，提高村民的消防安全意識，推動村寨的消防安全建設(shè)發(fā)展，強化村寨消防安全基礎(chǔ)工作，提高人民群眾自防自救能力，有效預(yù)防和減少火災(zāi)事故發(fā)生。

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【通聯(lián)編輯：張薇】

收稿日期：2019-09-05

基金項目：黔東南州科技計劃項目（黔東南科合J字（2017）005號）;貴州省科技廳聯(lián)合項目（黔科合LH字[2017]7160號）

作者簡介：周作梅（1984-），女，貴州黎平人，研究方向為模式識別。