CN102324064B - 基于传感带的动态火灾风险评估方法与系统 - Google Patents

Abstract

一种基于传感带的动态火灾风险评估方法与系统，所述方法包括：沿着进入火灾现场的路径，将传感带固定在火灾现场的建筑物墙壁上，所述传感带被分成多个探测段，每个探测段上设置有多种类型的传感器；每个探测段上的多种传感器实时采集火灾现场数据，并将所采集的数据发送给终端计算机；所述终端计算机接收所述火灾现场数据，对所述火灾现场数据进行处理，生成所述传感带上各个探测段的风险等级，并提示所述风险等级。本发明实施例的方法与系统，通过传感带实时采集火灾现场数据，判断火灾发生后各种风险因素的变化情况以及存在的风险，可以对现场火灾进行合理判断，为指挥人员决策提供依据。

Description

基于传感带的动态火灾风险评估方法与系统

技术领域

本发明涉及火灾风险评估技术领域，特别涉及一种基于传感带的动态火灾风险评估方法与系统。

背景技术

目前，火灾风险评估工作在国内外均有较大发展，但大部分的火灾风险评估工作是针对火灾发生可能性和潜在风险的评估，评估工作截止到火灾发生前，而对火灾发生过程中的风险研究尚没有完善的评估手段。当火灾发生时，由于现场情况复杂，如果没有有效的风险评估手段，将无法给实际救援人员的决策提供指导，导致火灾造成的损失严重。

发明内容

为了解决现有技术的缺陷，本发明实施例提供一种基于传感带的动态火灾风险评估方法与系统，以实现对火灾发生现场的风险评估。

为了实现上述目的，本发明实施例首先提供一种基于传感带的动态火灾风险评估方法，所述方法包括：沿着进入火灾现场的路径，将传感带固定在火灾现场的建筑物墙壁上，所述传感带被分成多个探测段，每个探测段上设置有多种类型的传感器；每个探测段上的多种传感器实时采集火灾现场数据，并将所采集的数据发送给终端计算机；所述终端计算机接收所述火灾现场数据，对所述火灾现场数据进行处理，生成所述传感带上各个探测段的风险等级，并提示所述风险等级。

对所述火灾现场数据进行处理，生成所述传感带上各个探测段的风险等级包括：确定动态火灾风险评估指标，所述指标中既包含所述传感带采集的多种火灾现场数据指标也包含所述建筑物固有的多种风险评估指标；对于每个探测段，根据所述火灾现场数据，确定每个火灾现场数据指标的取值；根据建筑物基本信息，确定所述建筑物固有的多种风险评估指标的取值；确定每个动态火灾风险评估指标的权重系数；根据每个动态火灾风险评估指标的权重系数和取值，生成所述传感带上各个探测段的风险等级。

确定每个动态火灾风险评估指标的权重系数的方法包括下述方法中的一种：模糊层次分析法、层次分析法、模糊综合评价分析法以及灰色评价法。

所述方法还包括：当某种传感器探测到的火灾现场数据超出设定的阈值时，对该传感器所探测到的特定风险进行报警。

为了实现上述目的，本发明实施例还提供一种基于传感带的动态火灾风险评估系统，所述系统包括至少一条传感带以及与所述传感带通过有线或无线方式连接的终端计算机：所述传感带，沿着进入火灾现场的路径，固定在火灾现场的建筑物墙壁上，所述传感带被分成多个探测段，每个探测段上设置有多种类型的传感器；每个探测段上的多种传感器实时采集火灾现场数据，并将所采集的数据发送给终端计算机；所述终端计算机，接收所述传感带传来的所述火灾现场数据，对所述火灾现场数据进行处理，生成所述传感带上各个探测段的风险等级，并提示所述风险等级。

所述终端计算机包括：数据接收单元，用于接收所述传感带传来的所述火灾现场数据；数据处理单元，用于确定动态火灾风险评估指标，所述指标中既包含所述传感带采集的多种火灾现场数据指标也包含所述建筑物固有的多种风险评估指标；对于每个探测段，根据所述火灾现场数据，确定每个火灾现场数据指标的取值；根据建筑物基本信息，确定所述建筑物固有的多种风险评估指标的取值；确定每个动态火灾风险评估指标的权重系数；根据每个动态火灾风险评估指标的权重系数和取值，生成所述传感带上各个探测段的风险等级；风险提示单元，用于提示所述风险等级。

所述终端计算机还包括：报警单元，用于当某种传感器探测到的火灾现场数据超出设定的阈值时，对该传感器所探测到的特定风险进行报警。

所述传感带包括：由阻燃材料制成的软刻度尺，所述软刻度尺上设置有多个插槽，所述插槽中安装有传感器；固定器，用于将所述软刻度尺固定于墙壁上。

所述插槽中还设置有支架，所述传感器位于所述支架内；所述固定器，具体用于在所述支架所在的位置对所述软刻度尺进行固定。

所述传感带的插槽中还安装有呼救器。

本发明的有益效果在于，本发明实施例的方法与系统，通过传感带实时采集火灾现场数据，判断火灾发生后各种风险因素的变化情况以及存在的风险，可以对现场火灾进行合理判断，为指挥人员决策提供依据。

附图说明

图1为本发明实施例的传感带结构示意图；

图2为本发明实施例利用多条传感带形成的感应网示意图；

图3为本发明实施例基于传感带的动态火灾风险评估方法的整体流程图；

图4为本发明实施例实际测得的各探测段的风险评价结果示意图；

图5为本发明实施例基于传感带的动态火灾风险评估系统的终端计算机功能框图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种基于传感带的动态火灾风险评估方法与系统。为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明对动态火灾风险评估的定义为：在火灾发生过程中，通过对现场温度、烟气浓度、风速等指标的实际监测以及对即时数据的分析整理，判断火灾的即时风险和可能造成的危害性后果，为灭火救援指挥工作提供理论依据。即火灾动态风险评估是在火灾发生后根据现场的实时数据对火灾进行实时评估的过程。

对于火场指挥员来说，建筑的基本信息对于科学、合理指挥也具有不可忽视的作用，同时建筑基本信息也存在一些动态因素(设备损坏、占用消防疏散通道、封闭安全出口等)。因此，为了得到更可靠的评估结果，本发明实施例的动态火灾风险评估不仅考虑动态监测到的火灾现场数据还考虑到建筑物本身的基本信息，来综合评价动态火灾的风险。即，通过火灾现场信息采集得到的实时数据，结合已有的建筑基本信息，选用合适的分析方法，判断火灾发生后各种风险因素的变化情况以及存在的风险，对现场火灾进行合理判断，为指挥人员决策提供依据。

首先，本发明实施例提供一种传感带，用来实时采集火灾现场的数据。传感带主要应用在比较大的火场，由战斗员带入火灾现场，并将传感带沿灭火救援路线固定在墙上。在安装传感器的过程中，可以将传感器编号及安装位置提供给与该传感带进行数据通信的终端计算机，以便终端计算机能确定每个传感器所在的具体位置。该传感带中包含了多种传感器以及呼救器等，能够将传感器接收到的信号通过无线或有线传输方式传到现场指挥部，为指挥部判断火灾形势及人员安全状况提供实时监测。

图1为本发明实施例的传感带结构示意图，如图1所示，该传感带包括：由阻燃材料制成的软刻度尺10，所述软刻度尺10上设置有多个插槽20，所述插槽中安装有传感器30；此外，还包括固定器(图中未示)，用于将所述软刻度尺10固定于墙壁上。

可选地，所述插槽20中还设置有支架40，所述传感器30位于所述支架40内；所述固定器，具体用于在所述支架40所在的位置对所述软刻度尺10进行固定。所述传感带的插槽20中还可安装呼救器、RFID(Radio FrequencyIdentification，射频识别)相关设备、微型摄像头等。

其中，RFID技术又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需在识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。如果消防人员服装上配有识别码，则可以确定消防人员位于传感带的具体位置，方便人员指挥调配。微型摄像头用于简单观察火灾现场情况。

可选地，软刻度尺10为荧光条，用于在低可见度的情况下找到传感带。软刻度尺的用途是利用其软尺的特点(能够向上下左右各个方向进行延伸)确定空间方位。本发明实施例传感带的软尺设置位置是根据传感器的安装要求确定的，传感器所处的高度对于探测效果是有影响的。对于比较大的火场，可见度较低，通过口头描述无法确定准确方位，而刻度尺中的刻度却能够判断出包括战斗员、增援力量、救援人员的准确位置。可选地，刻度软尺内设置光纤及其发射端和接收端，在软尺内间隔相同距离(在考虑到成本的情况尽量小)设置光纤传感器，用于确定传感带的延伸方向，这样在终端计算机中就可以模拟出传感带以及由多个传感带组成的感应网的实际部署情况。

设置有插槽主要是考虑到传感器设置的灵活性，同一刻度处在不同应急救援现场可以设置不同的传感器，有利于传感带在其他应急救援现场中的推广应用。可选地，可以将压力传感器设置在插槽内，如此，可通过压力传感器确定所要安装传感器在传感带中的位置。在所要安装的传感器上粘贴标签，通过RFID扫码可确定传感器的类型及型号。

本发明实施例中传感带10上设置的传感器可以包括：温度传感器、应力传感器、湿度传感器、风速传感器、可燃气体探测器等能够探测到火灾相关信息及人员生命安全情况的传感器。传感器的设置可以为同类传感器等距设置，即将软刻度尺分为若干探测段，在每一段上都设置多种传感器，然后分别估计每一段的危险程度，这样做主要是考虑到在不同刻度范围内得到相同的传感器信息进行比较，有利于判断火灾蔓延速度。在部署传感器的同时，可以将一些其他类似于紧急呼救的装置也安装在传感带10上，以便能够将除探测数据外的客观信息传达到指挥部，为指挥决策提供辅助依据。

几种主要的传感器及呼救装置的功能包括：温度传感器，主要用于测量现场的温度；烟气浓度传感器，主要用于测量现场CO等有毒烟气的浓度；呼救器，主要用于现场增援的位置提示；风速传感器，主要用于测量室外风速，针对火灾则是客观影响因素；湿度传感器，主要用于测量室内空气湿度，针对火灾则是制约因素；应力传感器，主要用于测量建筑物构件是否出现损伤，针对火灾则是探测建筑是否存在倒塌风险。

本发明实施例的传感带还包括固定器，由固定器将传感带固定在墙壁上。如，可以考虑用钉子等金属对其固定，再次参考图1，钉子仅对支架40进行固定，使传感器紧贴墙壁表面。考虑到建筑物火灾可能出现的损毁情况，本发明实施例的传感带设置有应力传感器，而应力传感器要紧贴建筑物墙壁才能准确反应损毁程度，所以对于有特殊要求的传感器而言，固定器的设置方位应与应力传感器设于同一位置，即固定器将传感带和应力传感器一同紧贴固定在墙壁上，安放应力传感器的位置就可以定为固定器的位置。

本发明实施例的传感带主要应用在比较大的火场，由首批进入现场开展火情侦查的战斗员带入现场，并将感应带沿灭火救援路线固定在墙上(距离地面1.5米以上)。之所以选择开展火情侦查的战斗员进行操作是因为进行火情侦察的战斗员进入火场最早，能够及时将传感带安装部署，在火情持续蔓延的情况下，仍能对火场内部信息进行有效的传输。

本发明实施例传感带的拓展使用方式：(1)自由添加具有其他优势功能的元器件用于其他用途的信息搜集探测。(2)多条传感带形成具有立体性、时空性的“感应网”，用于相关信息收集工作；感应网是传感带的延伸，主要可用于多点、全方位、立体性的探测，能够有效的消除盲点。图2就是利用多条传感带形成的感应网示意图。(3)不同的传感器类型可以应用于除火灾外的其他应急救援现场。如，矿难所需的传感器包括：应力传感器、压力传感器、可燃气体探测仪、红外探测器等；地震所需的传感器包括：应力传感器、压力传感器、生命探测仪、振动传感器、红外探测器等；洪水所需的传感器包括：压力传感器、应力传感器、液面传感器等。上述这些传感器所组成的传感带可以对多种应急救援现场的数据进行采集。

基于前述实施例的传感带，本发明实施例还提供一种基于传感带的动态火灾风险评估方法。首先，将传感带沿途固定在墙壁上，随后传感器会将探测到的实时信息通过无线或有线传输系统反馈到终端计算机，终端计算机根据搜集到的实时数据将探测信息反馈到模拟软件中，得出探测器各点的实时数据，结合风险评估方法得出各点所在的危险区域，为指挥员指挥提供依据。

图3为本发明实施例基于传感带的动态火灾风险评估方法的整体流程图。如图3所示，该方法包括：

S301、沿着进入火灾现场的路径，将传感带固定在火灾现场的建筑物墙壁上，所述传感带被分成多个探测段，每个探测段上设置有多种类型的传感器；

S302、每个探测段上的多种传感器实时采集火灾现场数据，并将所采集的数据发送给终端计算机；

S303、所述终端计算机接收所述火灾现场数据，对所述火灾现场数据进行处理，生成所述传感带上各个探测段的风险等级，并提示所述风险等级。

可选地，S303中，对所述火灾现场数据进行处理，生成所述传感带上各个探测段的风险等级包括：

步骤A、确定动态火灾风险评估指标，所述指标中既包含所述传感带采集的多种火灾现场数据指标也包含所述建筑物固有的多种风险评估指标；

步骤B、对于每个探测段，根据所述火灾现场数据，确定每个火灾现场数据指标的取值；根据建筑物基本信息，确定所述建筑物固有的多种风险评估指标的取值；此处“指标的取值”即后续表1中的“评估分值”一项。

步骤C、确定每个动态火灾风险评估指标的权重系数；

步骤D、根据每个动态火灾风险评估指标的权重系数和取值，生成所述传感带上各个探测段的风险等级。

由于本发明实施例的方法是为了能够为灭火救援提供参考，选择的方法主要是考虑数据能够通过简单的计算得到相应的结果，指导灭火救援行动，为能够短时间内有效得出评估结果，本发明实施例优选地采用模糊层次分析法对火灾风险进行评估，而排除了需要大量计算机模拟评估而得到结果的算法。虽然下述例子中将以模糊层次分析法为例进行说明，但是需要明确的是，本发明实施例的方法不仅限于这一种，其他类似的分析方法诸如：层次分析法、模糊综合评价分析法以及灰色评价法都可以用来计算本发明实施例中各个评价指标的权重系数。

表1为本发明实施例建筑火灾动态风险评价表示例。如表1所示，本发明实施例的评估指标体系不仅考虑到了火灾基本信息也考虑到了建筑物的基本信息。火灾基本信息的指标有6项，建筑物基本信息的指标有12项。对于每项指标的值都有对应的评估分值，通过采集到每个传感器的数值就能够根据该评估分值标准对该传感器进行赋值，如对于温度传感器来说，如果采集到的温度为40度，那么对应的评估分值是20。

表1建筑火灾动态风险评价表

下一步需要获得的是每个指标的权重系数，各个指标的权重系数相加应该等于1。对于每个探测段，将每个指标的取值乘以其对应的权重系数后得到该指标的权重分值，将每个指标的权重分值相加就得到某一探测段的风险评价结果。表2为建筑火灾动态风险分级表实例。图4为实际测得的各探测段的风险评价结果示意图。

表2建筑火灾动态风险分级表

等级	1	2	3	4	5
						指标描述	安全	比较安全	比较危险	危险	十分危险
指标分数	0-20	20-40	40-60	60-80	80-100

下面，重点描述本发明实施例各指标的权重获得方法。

本发明实施例采用模糊层次分析法来计算各指标的权重，具体步骤如下：

(1)确定评价对象集合论域U(一般为案例)：

U＝{U₁，U₂，...，U_m}(m为评价对象项目数，即对m次典型的火灾进行分析)。

(2)确定指标集合论域V(采用层次分析方法)：

V＝{V₁，V₂，...，V_n}(n为指标数，本发明实施例包括18项指标)。

(3)确定关于评价对象的模糊向量A

A＝{a₁，a₂，...，a_m}(m为评价对象项目数)

a₁，a₂，a_m为参照实际案例的火灾后果严重程度，对每个案例进行的赋值，其中a₁+a₂+...+a_m＝1。

(4)采用层次分析法对每个评价对象的指标权重进行分析，形成评判模糊矩阵R：

$R=\left[\begin{array}{c}{r}_{11},r_{12},...,r_{1n}\\ r_{21},r_{22},...,r_{2n}\\ r_{m1},r_{m2},...,r_{\mathrm{mn}}\end{array}\right]$

以第一行为例，r₁₁为第一个案例第一个指标的权重，r_1n为第一个案例第n个指标的权重，以此类推，得到m个案例中每个指标的权重。由于采用层次分析法获得案例中每个指标的权重为现有技术，在教科书中都有相关描述，此处不再详细展开其原理。

(5)进行模糊变换：

B＝A×R，其中B＝{b₁，b₂，...，b_n}(n为指标数)

(6)对模糊变换结果进行归一化，得到各指标的权重：

B’＝{b’₁，b’₂，...，b’_n}(n为指标数)

b’₁，b’₂，...，b’_n就是最终求得的每个指标的权重系数。表3为对多个案例进行模糊层次分析后得到的各指标的权重系数表，需要说明的是，这张表中的数值仅用于说明本发明实施例而并非对本发明权利要求的保护范围进行限定。因为，具体的取值还和所选取的案例情况有关。

根据表3所列的各指标的权重系数以及实际测得的各指标的评估分值就可以获得某一探测段的风险评价结果，根据多个探测段的风险评价结果就可以绘制如图4所示的各探测段的风险评价结果示意图。

表3建筑火灾动态风险权重系数表：

进一步地，为了使评价结果更具有参考价值，当某种传感器探测到的火灾现场数据超出设定的阈值时，对该传感器所探测到的特定风险进行报警。因此，即使总体的风险评价结果低，但是某一项指标的参数过高时，也会有对应的风险报警提示。如：

(1)外围温度超过400℃，存在人员灼伤风险；

(2)CO烟气浓度超过1600ppm，存在人员中毒风险；

(3)风速超过6m/s，存在飞火风险、回燃风险；

(4)固定到关键点的应力传感器出现数值浮动性变化，存在建筑物倒塌风险；

(5)燃烧区域内存有危险品、爆炸品等，存在爆炸风险。

根据以上指标的描述和评估方法的选择，可以得出火灾动态风险评估的计算数值，随着火灾的发展，该数值会发生动态变化，即火灾风险大小的区域性变化，指挥员将这些变化和实际经验相结合，可以预判火灾的相关信息，为灭火救援提供帮助。具体风险评估结果如下表所示：

表4动态火灾风险评估实时结论

对于表4有几点说明：1、表4中的时间可为火灾发生后探测器可以正常使用的任意时间；2、应力传感器的使用方式特殊，不计入风险评估，但在结果中有显示，比较不同点的应力情况，出现测量值较大变化的探测器所在处存在倒塌风险；3、火灾风险提示主要包括人员灼伤、中毒、建筑倒塌、飞火、爆炸、回燃等。

基于前述实施例的传感带以及基于传感带的动态火灾风险评估方法，本发明实施例还提供一种基于传感带的动态火灾风险评估系统，所述系统包括至少一条传感带以及与所述传感带通过有线或无线方式连接的终端计算机。该终端计算机能够接收多个传感器信息，将采集到的信号转换为数字信号，并能够在该计算机上对这些数字信号进行处理，得出火灾风险评估结果。传感带可以通过无线通信系统进行数据传输，在减少了无谓的资源浪费的同时，增加了应用范围。

具体地：传感带，沿着进入火灾现场的路径，固定在火灾现场的建筑物墙壁上，所述传感带被分成多个探测段，每个探测段上设置有多种类型的传感器；每个探测段上的多种传感器实时采集火灾现场数据，并将所采集的数据发送给终端计算机；终端计算机，接收所述传感带传来的所述火灾现场数据，对所述火灾现场数据进行处理，生成所述传感带上各个探测段的风险等级，并提示所述风险等级。

图5为终端计算机的功能框图，如图5所示，该终端计算机50包括：数据接收单元501，用于接收所述传感带传来的所述火灾现场数据；数据处理单元502，用于确定动态火灾风险评估指标，所述指标中既包含所述传感带采集的多种火灾现场数据指标也包含所述建筑物固有的多种风险评估指标；对于每个探测段，根据所述火灾现场数据，确定每个火灾现场数据指标的取值；根据建筑物基本信息，确定所述建筑物固有的多种风险评估指标的取值；确定每个动态火灾风险评估指标的权重系数；根据每个动态火灾风险评估指标的权重系数和取值，生成所述传感带上各个探测段的风险等级；风险提示单元503，用于提示所述风险等级。

可选地，所述终端计算机还包括：报警单元504，用于当某种传感器探测到的火灾现场数据超出设定的阈值时，对该传感器所探测到的特定风险进行报警。在这种情况下，即使风险提示单元所提示的风险等级为较低等级，但是如果某项指标的数值很高，超出了其阈值范围，也会发出报警信号。如前述实施例提到的，当外围温度超过400℃，存在人员灼伤风险，可以据此发出报警信号。

本发明实施例传感带的传输线路应由不燃材料包裹或统一设置在刻度软尺内，也可每个传感器均采用无线方式进行数据传输。电源应根据探测器类型进行选取，最好选用干电池。本发明实施例不排除有线传输方式，主要是考虑到在某些特定环境中，无线信号传输存在困难，无法准确有效传出所需信息，有线传输主要是将传感线路设置在刻度软尺内包裹，在刻度软尺的末端设置一个无线传输装置(末端一般设在无线信号较好的地方)，或者直接连接计算机终端。

以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种基于传感带的动态火灾风险评估系统，其特征在于，所述系统是用于在火灾发生后根据火灾现场的实时数据对火灾风险进行实时评估，所述系统包括至少一条传感带以及与所述传感带通过有线或无线方式连接的终端计算机：

所述传感带，沿着进入火灾现场的路径，固定在火灾现场的建筑物墙壁上，所述传感带被分成多个探测段，每个探测段上设置有多种类型的传感器；每个探测段上的多种传感器实时采集火灾发生过程中的火灾现场数据，并将所采集的数据发送给终端计算机；其中，所述传感带包括：由阻燃材料制成的软刻度尺，所述软刻度尺上设置有多个插槽，所述插槽中安装有传感器，所述插槽中还设置有支架，所述传感器位于所述支架内，所述传感带的插槽中还安装有呼救器；以及固定器，用于将所述软刻度尺固定于墙壁上，所述固定器具体用于在所述支架所在的位置对所述软刻度尺进行固定；

所述终端计算机，接收所述传感带传来的所述火灾发生过程中的火灾现场数据，对所述火灾现场数据进行处理，生成所述传感带上各个探测段的风险等级，并提示所述风险等级；其中，所述终端计算机包括：数据接收单元，用于接收所述传感带传来的所述火灾现场数据；数据处理单元，用于确定动态火灾风险评估指标，所述指标中既包含所述传感带采集的多种火灾现场数据指标也包含所述建筑物固有的多种风险评估指标；对于每个探测段，根据所述火灾现场数据，确定每个火灾现场数据指标的取值；根据建筑物基本信息，确定所述建筑物固有的多种风险评估指标的取值；确定每个动态火灾风险评估指标的权重系数；根据每个动态火灾风险评估指标的权重系数和取值，生成所述传感带上各个探测段的风险等级；风险提示单元，用于提示所述风险等级；报警单元，用于当某种传感器探测到的火灾现场数据超出设定的阈值时，对该传感器所探测到的特定风险进行报警。

Images