CN103679558B - 电动汽车充换电站火灾风险数据评估方法 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车充换电站火灾风险数据评估方法，包括以下步骤：运用建模工具对电动汽车充换电站内的配电室、充换电室及监控室火灾场景主体结构实际采集数据进行数值模拟，得到大量模拟数据，筛选或穷举单个房间着火后的火灾发展情况及火灾对整体充换电站的影响因素；确定评估数据范围；构建火灾风险数据层次结构模型：运用层次分析法进行各因素权重计算：火灾风险等级确定：判断火灾风险等级是否满足安全要求，如果不满足，结合步骤1模拟得到的火灾危险性及危害性，计算出改进建议数据，并根据提出的建议数据返回步骤4，重新构造判断矩阵，计算权重并进行评估，直至满足评估基准。有利于提供可靠数据，提高预测准确度。

Description

电动汽车充换电站火灾风险数据评估方法

技术领域

本发明涉及一种数据处理方法，特别是涉及一种针对现有建筑结构的数据处理方法。

背景技术

电动汽车充换电站是电动汽车发展过程中的重要基础设施，作为一种综合电气设施，包括了机油管路、高压电网、蓄电池组、以及混合的机械结构，配电室、充换电室及监控室内任一疏忽都可能造成潜在的火灾隐患。现有的火灾告警模式，往往是对固定的隐患位置进行监控，采集器环境参数进行监测，根据监测信号出发对相应位置的灭火或告警。但是常规模式未考虑能量集中的充换电站内能量转换频繁，转换位置零散，火情的出现位置可能是充换电站周围的区域内，影响到充换电站的消防安全，也可能是充换电站本身发生火灾时能够影响到周边区域，充换电站的复杂电气环境不允许出现火情的蔓延，这就需要将充换电站的火灾预警、环境评估数据进行高质量的整合，形成准确的风险评估依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车充换电站火灾风险数据评估方法，解决火灾风险评估时无法将建筑环境数据与建筑内电气结构数据有效整合，形成高质量评估数据的技术问题。

本发明的电动汽车充换电站火灾风险数据评估方法，包括以下步骤：

步骤1，运用建模工具对电动汽车充换电站内的配电室、充换电室及监控室火灾场景主体结构实际采集数据进行数值模拟，得到大量模拟数据，包括温度、能见度及CO浓度变化情况，筛选或穷举单个房间着火后的火灾发展情况及火灾对整体充换电站的影响因素，为确定评估范围、构造判断矩阵、四级指标权重调整提供数据处理依据；

步骤2，根据模拟得到的火灾蔓延范围数据及危害性数据，确定评估数据范围，包括电动汽车充换电站、充换电站周围的区域内含有可能影响到充换电站的消防安全的区域数据以及充换电站本身发生火灾时能够影响到的区域数据；

步骤3，构建火灾风险数据层次结构模型：

步骤4，运用层次分析法进行各因素权重计算：

步骤5，火灾风险等级确定：

步骤6，判断火灾风险等级是否满足安全要求，如果满足，结束评估，如果不满足，结合步骤1模拟得到的火灾危险性及危害性，计算出改进建议数据，并根据提出的建议数据返回步骤4，重新构造判断矩阵，计算权重并进行评估，直至满足评估基准。

所述步骤3包括以下步骤：

步骤3.1，确定评估范围后，专家对评估范围内各项防火因素，包括分析各项防灭火措施对火灾的影响因素、管理制度的完善及落实因素、工作人员的安全意识和日常培训因素进行采集；

步骤3.2，针对各因素采集数据，建立电动汽车充换电站火灾风险评估指标体系数据分类，将指标数据分为若干类，按照各指标的属性不同，将各指标分成若干组，划分递阶层次结构，分为目标层A——系统安全、准则层B——影响因素分类、指标层C——影响因素、方案层D——影响因素危险性。

所述步骤4包括以下步骤：

步骤4.1，结合模拟数据，逐一判断每层次上的指标对上级目标的相对权重，两两比较同一层次上各因素的权重，比较结果按Saaty 1-9标度法进行定量化，从而构造出每一层各指标的判断矩阵，分别记为W_A(目标层)、W_Bi(i为第i个准则层)、W_Cij(j为第i个准则层Bi下的第j个指标层)；

步骤4.2，根据Perron定理，计算步骤4.1各矩阵的最大特征值λ_max；

步骤4.3，根据下式检验各矩阵的一致性：

$\left\{\begin{array}{c}CI=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{max}-n}{n-1}\\ CR=\frac{CI}{RI}<0.1\end{array}\right.$

其中，CI为一致性指标，n为矩阵阶数，RI为相应的平均随机一致性指标，CR为判断矩阵一致性比率，若CR<0.1，认为矩阵具有满意的一致性，否则说明判断矩阵不具有满意的一致性，这时返回步骤(3.1)，重新对其中指标重要性进行评判量化，对矩阵作一致性调整，再重新进行权重计算和一致性检验，直至判断矩阵具有合格的一致性为止；

步骤4.4，对每一层判断矩阵进行归一化处理即得到每一层影响因素的权重向量，根据W_AX_B＝λmax X_B，得到对应λ_max的特征向量X_B，，将特征向量归一化后，得到准则层各指标相对于上级目标的权重，记为ω_Bi；其他各层指标对其上级指标的权重，在此三级指标中各元素对于二级指标的相对权重记为ω_Ci；四级指标中各元素对于三级指标的相对权重记为ω_Dij；

步骤4.5，三级指标层各元素对于总目标层A即电动汽车充换电站消防安全的组合权重为ω_ij＝ω_Bi×ω_Cj；

步骤4.6，四级指标层各元素对于总目标层A的组合权重为ω_ijk＝ω_ij×ω_Dij。

所述步骤5包括以下步骤：

步骤5.1，结合步骤1模拟得到的火灾蔓延情况及危险性，采用安全检查表法检查电动汽车充换电站各种火灾防范因素，并对四级各指标进行权重分值调整，分值为φ_Dn(n取1～四级指标层总个数)；

步骤5.2，按下式计算电动汽车充换电站火灾风险分值Φ：

$\mathrm{\&Phi;}=\underset{n=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&phi;}}_{Dn}\&times;{\mathrm{\&omega;}}_{ijk}$

其中，m为四级指标总个数；

步骤5.3，根据步骤4.4得到的火灾风险分值，参照火灾风险等级的划分标准数据，确定电动汽车充换电站火灾风险等级。

所述划分递阶层次结构，以电动汽车充换电站消防安全为目标层A；目标层A包含安全管理能力B1、系统防火能力B2、建筑防火能力B3、消防安全设施B4、外部救援力量B5共5个准则层指标；准则层B1包含消防控制中心管理C11、安全管理团队C12、火灾隐患排查与整改C13、重点部位管理C14、用火用电用气管理C15、责任人管理人能力和素质培养管理C16、站内工作人员消防安全培训C17、应急灭火疏散演练C18、消防工作经费情况C19共9个指标层指标，B2包含电池更换系统的防火能力C21、充电系统的防火能力C22、供电系统的防火能力C23、监控与通信系统的防火能力C24共4个指标层指标，B3包含充换电站位置及建筑总图位置C31、充换电站各建筑物及构筑物火灾危险性类别C32、充换电站各建筑物及构筑物耐火等级C33、充换电站内电器设备防火C34、固定火灾荷载及移动可燃物C35、防雷接地设施C36共6个指标层指标，B4包含充换电站屋内外消防系统C41、防排烟设施C42、灭火沙池及容量C43、消防专用电压配备C44、火灾自动报警及联动控制系统C45、安全撤离通道的设置C46共6个指标层指标，B5包含消防救援力量B51、内外部救援条件B52、应急指挥系统C53共3个指标层指标；

每个指标层下又可分为多个方案层，如有必要，方案层可再分为子方案层，方案层指标个数的多少取决于各因素采集数据的全面性因素和侧重点因素。

本发明的电动汽车充换电站火灾风险数据评估方法优点在于：

以电动汽车充换电站火灾数值模拟结果为基础，以层次分析法和安全检查表法为主要评估方法，实现对电动汽车充换电站的定性、定量评价和科学分析；

在了解电动汽车充换电站的设备摆放和内容可燃物分布特性的基础上，辨识站内可能存在的火灾危险源，对电动汽车充换电站的典型功能室进行计算模拟，掌握火灾发展及蔓延规律、烟气填充特点、火场温度变化情况，实现定量评价火灾危险性，从而为发现充换电站火灾防范存在的问题并提出改进措施提供了重要理论依据；

采用半定量法评价方法中的层次分析法与安全检查表法相结合，实现定性评价火灾风险性。其中，火灾模拟结果为专家在此评价过程中提供了重要参信息；

由该方法评估出电动汽车充换电站消防安全等级更加可靠，为提出消防改进措施、提高其安全性提供了重要的科学依据。

下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。

附图说明

图1为本发明电动汽车充换电站火灾风险数据评估方法的步骤流程示意图；

图2为本发明电动汽车充换电站火灾风险数据评估方法的具体递阶层次结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的火灾风险数据评估方法主要包括以下步骤：

步骤1，运用建模工具(例如FDS软件)对电动汽车充换电站内的配电室、充换电室及监控室火灾场景主体结构实际采集数据进行数值模拟，得到大量模拟数据，包括温度、能见度及CO浓度变化情况，研究(筛选或穷举)单个房间着火后的火灾发展情况及火灾对整体充换电站的影响因素，为确定评估范围、构造判断矩阵、四级指标权重调整提供数据处理依据；

步骤2，根据模拟得到的火灾蔓延范围数据及危害性数据，确定评估数据范围，包括电动汽车充换电站、充换电站周围的区域内含有可能影响到充换电站的消防安全的区域数据以及充换电站本身发生火灾时能够影响到的区域数据；

步骤3，按如下步骤构建火灾风险数据层次结构模型：

步骤3.1，确定评估范围后，专家对评估范围内各项防火因素，包括分析各项防灭火措施对火灾的影响因素、管理制度的完善及落实因素、工作人员的安全意识和日常培训因素进行采集；

步骤3.2，针对各因素采集数据，建立电动汽车充换电站火灾风险评估指标体系数据分类，将指标数据分为若干类，按照各指标的属性不同，将各指标分成若干组，划分递阶层次结构，分为目标层A——系统安全、准则层B——影响因素分类、指标层C——影响因素、方案层D——影响因素危险性。

具体的，以电动汽车充换电站消防安全为目标层A；目标层A包含安全管理能力B1、系统防火能力B2、建筑防火能力B3、消防安全设施B4、外部救援力量B5共5个准则层指标；准则层B1包含消防控制中心管理C11、安全管理团队C12、火灾隐患排查与整改C13、重点部位管理C14、用火用电用气管理C15、责任人管理人能力和素质培养管理C16、站内工作人员消防安全培训C17、应急灭火疏散演练C18、消防工作经费情况C19共9个指标层指标，B2包含电池更换系统的防火能力C21、充电系统的防火能力C22、供电系统的防火能力C23、监控与通信系统的防火能力C24共4个指标层指标，B3包含充换电站位置及建筑总图位置C31、充换电站各建筑物及构筑物火灾危险性类别C32、充换电站各建筑物及构筑物耐火等级C33、充换电站内电器设备防火C34、固定火灾荷载及移动可燃物C35、防雷接地设施C36共6个指标层指标，B4包含充换电站屋内外消防系统C41、防排烟设施C42、灭火沙池及容量C43、消防专用电压配备C44、火灾自动报警及联动控制系统C45、安全撤离通道的设置C46共6个指标层指标，B5包含消防救援力量B51、内外部救援条件B52、应急指挥系统C53共3个指标层指标；

每个指标层下又可分为多个方案层，如有必要，方案层可再分为子方案层，方案层指标个数的多少取决于各因素采集数据的全面性和侧重点，不同结构类型的充换电站方案层指标不一定完全相同，同一充换电站方案层指标也不一定完全固定；

步骤4，运用层次分析法按如下步骤进行各因素计算权重：

步骤4.1，结合模拟数据，逐一判断每层次上的指标对上级目标的相对权重，两两比较同一层次上各因素的权重，比较结果按Saaty 1-9标度法进行定量化，从而构造出每一层各指标的判断矩阵，分别记为W_A(目标层)、W_Bi(i为第i个准则层)、W_Cij(j为第i个准则层B_i下的第j个指标层)；

步骤4.2，根据Perron定理，计算步骤4.1各矩阵的最大特征值λ_max；

步骤4.3，根据下式检验各矩阵的一致性：

$\left\{\begin{array}{c}CI=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{max}-n}{n-1}\\ CR=\frac{CI}{RI}<0.1\end{array}\right.$

其中，CI为一致性指标，n为矩阵阶数，RI为相应的平均随机一致性指标，CR为判断矩阵一致性比率，若CR<0.1，认为矩阵具有满意的一致性，否则说明判断矩阵不具有满意的一致性，这时返回步骤3.1，重新对其中指标重要性进行评判量化，对矩阵作一致性调整，再重新进行权重计算和一致性检验，直至判断矩阵具有合格的一致性为止；

步骤4.4，对每一层判断矩阵进行归一化处理即得到每一层影响因素的权重向量。以准则层指标为例，根据W_AX_B＝λmax X_B，得到对应λ_max的特征向量X_B，将特征向量归一化后，得到准则层各指标相对于上级目标的权重，记为ω_Bi。同理，可得其他各层指标对其上级指标的权重，在此三级指标中各元素对于二级指标的相对权重记为ω_Ci；四级指标中各元素对于三级指标的相对权重记为ω_Dij；

步骤4.5，三级指标层各元素对于总目标层A即电动汽车充换电站消防安全的组合权重为ω_ij＝ω_Bi×ω_Cj；

步骤4.6，四级指标层各元素对于总目标层A的组合权重为ω_ijk＝ω_ij×ω_Dij；

步骤5，火灾风险等级按如下步骤确定：

步骤5.1，结合步骤1模拟得到的火灾蔓延情况及危险性，采用安全检查表法检查电动汽车充换电站各种火灾防范因素，并对四级各指标进行权重分值调整，分值为φ_Dn(n取1～四级指标层总个数)；

步骤5.2，按下式计算电动汽车充换电站火灾风险分值Φ：

$\mathrm{\&Phi;}=\underset{n=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&phi;}}_{Dn}\&times;{\mathrm{\&omega;}}_{ijk}$

其中，m为四级指标总个数；

步骤5.3，根据步骤4.4得到的火灾风险分值，参照火灾风险等级的划分标准数据，确定电动汽车充换电站火灾风险等级；

步骤6，判断火灾风险等级是否满足安全要求，如果满足，结束评估，如果不满足，结合步骤1模拟得到的火灾危险性及危害性，提出改进措施建议，并根据提出的改进措施建议返回步骤4，重新构造判断矩阵，计算权重并进行评估。

根据上述步骤，一种具体的实施方式如下。

1、在了解电动汽车充换电站的设备摆放和内容可燃物分布特性的基础上，辨识站内可能存在的火灾危险源并划分主要功能区域。经分析，电动汽车充换电站主要危险源为电缆、电池及装饰材料等，这些可燃物主要处在配电室、充换电室及监控室等场所。因此，选取典型结构的配电室、充换电室及监控室这三处功能区域，采用火灾动力学模拟软件FDS对其进行火灾危险性数值模拟，从烟气蔓延规律、温度分布情况、能见度分布情况及CO分布情况，研究单个房间着火后火灾发展情况及单个房间着火后对电动汽车充换电站整体建筑的影响。根据仿真结果，了解电动汽车充换电站消防安全情况，检查存在的问题，定量地评价电动汽车充换电站火灾危险性；

2、风险评估专家小组结合模拟仿真结果，分析电动汽车充换电站本身及所处区域的危险性情况，从而确定评估范围。评估范围要全面，因此评估区域除包含电动汽车充换电站本身外，还包含周围可能含有影响到充换电站消防安全的区域及充换电站本身发生火灾时能够影响到的区域；

3、专家组在考察电动汽车充换电站各种防火灭火情况如充换电站自身防火、各项防火灭火措施对火灾的影响、管理制度、管理制度的完善与落实、工作人员的安全意识和日常培训等情况后，进行多次讨论与探索，几经修改及论证，秉着合理、科学、有效的原则，建立电动汽车充换电站火灾风险评价的多层次结构模型，明确各层评估指标，按照指标属性不同，将指标分为若干层，一般分为目标层、准则层及方案层。目标层只有一个元素，就是该问题要达到的目标或理想结果；准则层中的元素为实现决策目标所采取的措施、政策、准则等，准则层不见得只有一层，可以根据问题规模的大小和复杂程度，再分为子准则层；方案层为实现目标可供选择的方案。按照此结构划分，电动汽车充换电站火灾风险评估层次结构模型如图1所示，该评估体系共有4级，一级指标为目标层；二级指标为准则层；三级指标为准则层的子准则层，有时也称为指标层；四级指标为方案层，通常四级指标数目较多，取决于专家组考察的侧重点和全面性。各级指标依次编号为A、B、C、D，其中共有5个二级指标、28个三级指标，每个三级指标下又分为若干个四级指标；

4、运用层次法计算权重包括构造判断矩阵、检验矩阵的一致性及各层指标对总目标的相对权重：

a)构造判断矩阵

结合火灾模拟仿真得到的不同因素导致火灾危险程度的不同，由专家评判，逐一判断每层次上指标对其上级目标的相对重要程度，两两比较同一层次上各因素的重要性，比较结果按Saaty提出的1-9标度法进行定量化，如表1所示，从而构造出每一层指标的判断矩阵，目标层记为W_A，准则层记为W_B1、W_B2、…、W_Bi，指标层记为W_C11、W_C12、…、W_C1j、W_C21、W_C22、…、W_C2j、…、W_Cij，再根据Perron定理，计算步骤各矩阵的最大特征值λ_max；

表1因素重要度比较标度值

b)检验矩阵的一致性

由于客观事物的复杂性会造成人为的判断具有主观性和片面性。专家们在构造判断矩阵时，对其风险因素作用大小的判断需要具备多方面的知识。另外，判断主体认识的不同偏好，加之可能对调查问卷回答的时间跨度较长，风险因素间相对重要度判断可能会出现误差或者前后判断不一致的情形。因此需要对判断矩阵的一致性进行检验，防止因判断矩阵的不一致性而计算有偏差的特征向量，进而形成错误的风险因素重要度判断结果，对电动汽车充换火灾风险评估造成误导作用。

令CI为一致性指标，n为矩阵阶数，RI为相应的平均随机一致性指标，如表2所示，则根据下式检验各矩阵的一致性：

$\left\{\begin{array}{c}CI=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{max}-n}{n-1}\\ CR=\frac{CI}{RI}<0.1\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，CR为判断矩阵一致性比率，若CR<0.1，认为矩阵具有满意的一致性，否则说明判断矩阵不具有满意的一致性，这时要求专家重新对其中指标重要性进行评判量化，对矩阵作一致性调整，风险评估人员重新进行权重计算和一致性检验，直至判断矩阵具有满意的一致性为止；

表2平均随机一致性指标RI查询表

n	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
												RI	0	0	0.58	0.90	1.12	1.24	1.32	1.41	1.45	1.49	1.51

c)计算各层指标对总目标的相对权重

对每一层判断矩阵进行归一化处理即得到每一层影响因素的权重向量。以准则层指标为例，根据W_AX_B＝λ_maxX_B，得到对应λ_max的特征向量X_B＝{X_B1，X_B2，…，X_Bi}，将特征向量归一化后，得到准则层各指标相对于上级目标的权重，记为ω_B＝{ω_B1，ω_B2，…，ω_Bi}。同理，可得其他各层指标对其上级指标的权重，在此三级指标中各元素对于二级指标的相对权重记为ω_C1＝{ω_C11，ω_C12，…，ω_C1j}、ω_C2＝{ω_C21，ω_C22，…，ω_C2j}、…、ω_Ci＝{ω_Ci1，ω_Ci2，…，ω_Cij}；四级指标中各元素对于三级指标的相对权重记为，ω_D11＝{ω_D111，ω_D112，…，ω_D11k}、ω_D12＝{ω_C121，ω_C122，…，ω_C12k}、…、ω_D1j＝{ω_D1j1，ω_D1j2，…，ω_D1jk}、ω_D21＝{ω_D211，ω_D212，…，ω_D21k}、…、ω_D2j＝{ω_D2j1，ω_D2j2，…，ω_D2jk}、…、ω_Dij＝{ω_Dij1，ω_Dij2，…，ωDijk}。则三级指标层各元素对于总目标层A即电动汽车充换电站消防安全的组合权重向量为

$\left\{\begin{array}{c}{W}_{1j}={\mathrm{\&omega;}}_{B1}\&times;{\mathrm{\&omega;}}_{C1}=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{\&omega;}}_{11},& {\mathrm{\&omega;}}_{12},...,& {\mathrm{\&omega;}}_{1j}\end{array}\right\}\\ W_{2j}={\mathrm{\&omega;}}_{B2}\&times;{\mathrm{\&omega;}}_{C2}=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{\&omega;}}_{21},& {\mathrm{\&omega;}}_{22},...,& {\mathrm{\&omega;}}_{2j}\end{array}\right\}\\ .\\ .\\ .\\ W_{ij}={\mathrm{\&omega;}}_{Bi}\&times;{\mathrm{\&omega;}}_{Cj}=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{\&omega;}}_{i1},& {\mathrm{\&omega;}}_{i2},...,& {\mathrm{\&omega;}}_{ij}\end{array}\right\}\end{array}\right.---\left(2\right)$

四级指标层各元素对于总目标层A的组合权重向量为

$\left\{\begin{array}{c}{W}_{11k}={\mathrm{\&omega;}}_{11}\&times;{\mathrm{\&omega;}}_{D11}=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{\&omega;}}_{111},& {\mathrm{\&omega;}}_{112},...,& {\mathrm{\&omega;}}_{11k}\end{array}\right\}\\ W_{12k}={\mathrm{\&omega;}}_{12}\&times;{\mathrm{\&omega;}}_{D12}=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{\&omega;}}_{121},& {\mathrm{\&omega;}}_{122},...,& {\mathrm{\&omega;}}_{12k}\end{array}\right\}\\ .\\ .\\ .\\ W_{1jk}={\mathrm{\&omega;}}_{1j}\&times;{\mathrm{\&omega;}}_{D1j}=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{\&omega;}}_{1j1},& {\mathrm{\&omega;}}_{1j2},...,& {\mathrm{\&omega;}}_{1jk}\end{array}\right\}\\ W_{21k}={\mathrm{\&omega;}}_{21}\&times;{\mathrm{\&omega;}}_{D21}=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{\&omega;}}_{211},& {\mathrm{\&omega;}}_{212},...,& {\mathrm{\&omega;}}_{21k}\end{array}\right\}\\ .\\ .\\ .\\ W_{2jk}={\mathrm{\&omega;}}_{2j}\&times;{\mathrm{\&omega;}}_{D2j}=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{\&omega;}}_{2j1},& {\mathrm{\&omega;}}_{2j2},...,& {\mathrm{\&omega;}}_{2jk}\end{array}\right\}\\ .\\ .\\ .\\ W_{ijk}={\mathrm{\&omega;}}_{ij}\&times;{\mathrm{\&omega;}}_{Dij}=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{\&omega;}}_{ij1},& {\mathrm{\&omega;}}_{ij2},...,& {\mathrm{\&omega;}}_{ijk}\end{array}\right\}\end{array}\right.---\left(3\right)$

5、参考火灾模拟仿真得到的火灾蔓延情况及危险性，专家采用安全检查表法检查电动汽车充换电站各种火灾防范情况，发现其中的问题，并按照评定细则对四级各指标采用百分制进行打分，0～100分，分值为φ_Dn(n取1～四级指标层总个数)，分值越高，表示该评估单元的风险越低，消防安全水平越高。则电动汽车充换电站火灾风险得分根据计算：

$\mathrm{\&Phi;}=\underset{n=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&phi;}}_{Dn}\&times;{\mathrm{\&omega;}}_{ijk}---\left(4\right)$

其中，m为四级指标总个数。参照公安部消防局关于火灾风险等级的划分标准，如表3所示，从而确定电动汽车充换电站火灾风险等级；

表3风险分级量化和特征描述

6、判断火灾风险等级是否满足安全要求，如果满足，结束评估，如果不满足，结合火灾模拟仿真得到的火灾危险性及危害性而发现的问题及专家现场勘查发现的问题，提出改进措施建议，对改进措施后的评估对象重新构造判断矩阵、计算权重并进行评估。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种电动汽车充换电站火灾风险数据评估方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，运用建模工具对电动汽车充换电站内的配电室、充换电室及监控室火灾场景主体结构实际采集数据进行数值模拟，得到大量模拟数据，包括温度、能见度及CO浓度变化情况，筛选或穷举单个房间着火后的火灾发展情况及火灾对整体充换电站的影响因素，为确定评估范围、构造判断矩阵、四级指标权重调整提供数据处理依据；

步骤2，根据模拟得到的火灾蔓延范围数据及危害性数据，确定评估数据范围，包括电动汽车充换电站、充换电站周围的区域内含有可能影响到充换电站的消防安全的区域数据以及充换电站本身发生火灾时能够影响到的区域数据；

步骤3，构建火灾风险数据层次结构模型：

步骤4，运用层次分析法进行各因素权重计算：

步骤5，火灾风险等级确定：

步骤6，判断火灾风险等级是否满足安全要求，如果满足，结束评估，如果不满足，结合步骤1模拟得到的火灾危险性及危害性，计算出改进建议数据，并根据提出的建议数据返回步骤4，重新构造判断矩阵，计算权重并进行评估，直至满足评估基准；

所述步骤3包括以下步骤：

步骤3.1，确定评估范围后，专家对评估范围内各项防火因素，包括分析各项防灭火措施对火灾的影响因素、管理制度的完善及落实因素、工作人员的安全意识和日常培训因素进行采集；

步骤3.2，针对各因素采集数据，建立电动汽车充换电站火灾风险评估指标体系数据分类，将指标数据分为若干类，按照各指标的属性不同，将各指标分成若干组，划分递阶层次结构，分为目标层A——系统安全、准则层B——影响因素分类、指标层C——影响因素、方案层D——影响因素危险性；

所述步骤4包括以下步骤：

步骤4.1，结合模拟数据，逐一判断每层次上的指标对上级目标的相对权重，两两比较同一层次上各因素的权重，比较结果按Saaty 1-9标度法进行定量化，从而构造出每一层各指标的判断矩阵，分别记为W_A、W_Bi，i为第i个准则层、W_Cij，j为第i个准则层Bi下的第j个指标层；

步骤4.2，根据Perron定理，计算步骤4.1各矩阵的最大特征值λ_max；

步骤4.3，根据下式检验各矩阵的一致性：

$\left\{\begin{array}{c}CI=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{max}-n}{n-1}\\ CR=\frac{CI}{RI}<0.1\end{array}\right.$

其中，CI为一致性指标，n为矩阵阶数，RI为相应的平均随机一致性指标，CR为判断矩阵一致性比率，若CR<0.1，认为矩阵具有满意的一致性，否则说明判断矩阵不具有满意的一致性，这时返回步骤3.1，重新对其中指标重要性进行评判量化，对矩阵作一致性调整，再重新进行权重计算和一致性检验，直至判断矩阵具有合格的一致性为止；

步骤4.4，对每一层判断矩阵进行归一化处理即得到每一层影响因素的权重向量，根据W_AX_B＝λmax X_B，得到对应λ_max的特征向量X_B，将特征向量归一化后，得到准则层各指标相对于上级目标的权重，记为ω_Bi；其他各层指标对其上级指标的权重，在此三级指标中各元素对于二级指标的相对权重记为ω_Ci；四级指标中各元素对于三级指标的相对权重记为ωD_ij；

步骤4.5，三级指标层各元素对于总目标层A即电动汽车充换电站消防安全的组合权重为ω_ij＝ω_Bi×ω_Cj；

步骤4.6，四级指标层各元素对于总目标层A的组合权重为ω_ijk＝ω_ij×ω_Dij。

2.根据权利要求1所述的电动汽车充换电站火灾风险数据评估方法，其特征在于：所述步骤5包括以下步骤：

步骤5.1，结合步骤1模拟得到的火灾蔓延情况及危险性，采用安全检查表法检查电动汽车充换电站各种火灾防范因素，并对四级各指标进行权重分值调整，分值为φ_Dn，n取一～四级指标层总个数；

步骤5.2，按下式计算电动汽车充换电站火灾风险分值Φ：

$\mathrm{\&Phi;}=\underset{n=1}{\overset{m}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&phi;}}_{Dn}\&times;{\mathrm{\&omega;}}_{ijk}$

其中，m为四级指标总个数；

步骤5.3，根据步骤4.4得到的火灾风险分值，参照火灾风险等级的划分标准数据，确定电动汽车充换电站火灾风险等级。

3.根据权利要求2所述的电动汽车充换电站火灾风险数据评估方法，其特征在于：所述划分递阶层次结构，以电动汽车充换电站消防安全为目标层A；目标层A包含安全管理能力B1、系统防火能力B2、建筑防火能力B3、消防安全设施B4、外部救援力量B5共5个准则层指标；准则层B1包含消防控制中心管理C11、安全管理团队C12、火灾隐患排查与整改C13、重点部位管理C14、用火用电用气管理C15、责任人管理人能力和素质培养管理C16、站内工作人员消防安全培训C17、应急灭火疏散演练C18、消防工作经费情况C19共9个指标层指标，B2包含电池更换系统的防火能力C21、充电系统的防火能力C22、供电系统的防火能力C23、监控与通信系统的防火能力C24共4个指标层指标，B3包含充换电站位置及建筑总图位置C31、充换电站各建筑物及构筑物火灾危险性类别C32、充换电站各建筑物及构筑物耐火等级C33、充换电站内电器设备防火C34、固定火灾荷载及移动可燃物C35、防雷接地设施C36共6个指标层指标，B4包含充换电站屋内外消防系统C41、防排烟设施C42、灭火沙池及容量C43、消防专用电压配备C44、火灾自动报警及联动控制系统C45、安全撤离通道的设置C46共6个指标层指标，B5包含消防救援力量B51、内外部救援条件B52、应急指挥系统C53共3个指标层指标；

每个指标层下又可分为多个方案层，如有必要，方案层可再分为子方案层，方案层指标个数的多少取决于各因素采集数据的全面性因素和侧重点因素。