基于物聯(lián)網(wǎng)的體育場館消防安全評估研究

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)”指標結(jié)合的消防安全評估體系，運用層次分析法和模糊綜合評價法，結(jié)合實例計算武漢市某體育場館消防安全評估得分與風險等級，根據(jù)評估結(jié)果提出整改建議，研究表明，該方法能推進體育場館的消防能力改善，控制火災(zāi)風險，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，全國共接報亡人火災(zāi)案件10815起，有15193人在火災(zāi)中遇難，造成財產(chǎn)損失高達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)建指標體系，運用數(shù)學方法進行體育場館消防安全評估，但這些研究大多局限于對指標體系及評估算法的改變或整合，指標項大多為“靜態(tài)”指標（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)施的實時數(shù)據(jù)作為評估指標，實現(xiàn)對體育場館消防安全的實時評估新模式。

1 體育場館消防安全指標體系構(gòu)建

由于體育場館火災(zāi)的危險性及風險性，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，運用科學、先進、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)體育場館運管人員的需求，進行數(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)果報告給場館方，供運管人員進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用物聯(lián)感知設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(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)的實時監(jiān)測，將獲取的各項數(shù)據(jù)通過有線/無線網(wǎng)絡(luò)實時傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)平臺，運用AHP-FCE法對所得數(shù)據(jù)的計算，得到的評估結(jié)果反饋給消防運管人員，實現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的實時消防安全評估，系統(tǒng)還能對消防運管人員進行隱患告警提示，并對各類設(shè)備設(shè)施進行遠程控制?；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：

（1）體育場館消防安全實時評估。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，實時獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)體育場館消防安全的實時評估。

（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)，且當存在火災(zāi)隱患時，系統(tǒng)會自動進行預(yù)警，極大提高了評估響應(yīng)時間與處理效率。

當前體育場館內(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)”指標結(jié)合的消防安全評估新模式。

1.2 指標體系

靜態(tài)指標基于傳統(tǒng)人工方式進行數(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。根據(jù)前文分析，結(jié)合相關(guān)文獻和標準規(guī)范，靜態(tài)指標體系如表2所示。

動態(tài)指標是基于物聯(lián)網(wǎng)的方式進行數(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，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)等實時數(shù)據(jù)匯集至消防管理系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程實時監(jiān)測的目的。動態(tài)指標體系如表3所示。

2 基于AHP-FCE的消防安全評估計算

層次分析法是20世紀70年代中期由美國知名運籌學家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

指標層次結(jié)構(gòu)分為三層，即目標層，準則層，方案層。由前文指標體系可知，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之間的重要程度，衡量各指標對上一層級指標影響的大小程度，并進行賦值，將1～9標度表作為賦值依據(jù)。

其他指標的判斷矩陣同理。

2.3 權(quán)重的計算

本研究運用求和法計算權(quán)重，權(quán)重ω體現(xiàn)各指標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

檢驗判斷矩陣的賦值是否合理，具體公式如下：

當CR<0.1時，則符合一致性，權(quán)重計算結(jié)果準確。

2.5 模糊綜合評價法計算流程

運用模糊數(shù)學中的最大隸屬度原則，對受到多種因素影響的目標進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險等級及對應(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)測的實時指標數(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數(shù)及風險等級。

根據(jù)第3節(jié)的計算方法可得，各項指標權(quán)重計算結(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)”指標進行評判，依照眾數(shù)原則對10位專家的評估結(jié)果進行統(tǒng)計，各項指標隸屬度矩陣如表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)此可求得各項二級指標的得分。如建筑結(jié)構(gòu)A11的計算結(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評估得分結(jié)果，再根據(jù)指標權(quán)重，從下層級往上層級類推計算，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，處于比較安全的風險等級。

根據(jù)上述評估結(jié)果，盡管處于風險等級為比較安全，仍存在不合格的指標項，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樓線路走線進行重新調(diào)整排布，保證充足散熱，對1樓老化線路進行更換，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算，得到體育場館消防安全評估得分與風險等級，并對問題進行及時整改，形成一張多維度的消防安全監(jiān)控網(wǎng)，實現(xiàn)對體育場館消防安全狀況的實時監(jiān)測、提前預(yù)警。

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