CN109543955A - 基于智慧城市的区域火灾风险评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智慧城市的区域火灾风险评估方法，其包括如下步骤：S1，确定评估范围，划分评估单元；S2，构建火灾风险评估指标体系；S3，计算各级因素指标权重；S4，构建火灾风险评估参数量化模型，对三级指标中的火灾风险评估参数进行量化；S5，计算各评估单元的火灾风险指数，对各评估单元进行火灾风险评估；S6，根据各评估单元的火灾风险评估结果，绘制城市火灾风险水平分布地图，对评估范围进行火灾风险评估。本发明通过构建具有层次结构的火灾风险评估指标体系，在不同层次反应评估单元在各个方面的情况，并对火灾风险评估参数进行量化，可对实评估单元形成系统的、科学的、客观的评估。

Description

基于智慧城市的区域火灾风险评估方法

技术领域

本发明涉及火灾风险评估的技术领域，特别涉及一种基于智慧城市的区域火灾风险评估方法。

背景技术

随着信息化技术的快速发展，智慧城市的建设已逐渐成为当今世界城市发展的趋势。其中，智慧公共安全是智慧城市建设的重要内容之一，消防作为智慧公共安全的建设重点，受到广泛关注，准确认识火灾风险，可便于对应做出降低或控制火灾风险的相关决策，有效应对突发事件。

目前，我国对风险及其评价方面的研究相对较晚，各领域在该方面的研究存在较大差异，加之统计数据不完善，很难从统计资料获得科学、合理、可信的事故发生概率。为了确定和消除火灾风险，需进一步研究火灾风险评估技术。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提供一种基于智慧城市的区域火灾风险评估方法，旨在对评估范围内的区域进行系统、科学的火灾风险评估，形成可量化的评估标准，提高火灾风险评估的客观性。

为实现上述目的，本发明提出的基于智慧城市的区域火灾风险评估方法，其包括如下步骤：

S1，确定评估范围，根据城市街道分布将评估范围划分为若干评估单元；

S2，构建火灾风险评估指标体系，其构建过程：

S21，对评估单元内的火灾危险源进行辨析，分别选取与火灾危险源关联的风险类因素指标和风险控制类因素指标；其中，所述风险类因素指标与风险控制类因素指标均包括若干一级指标、若干二级指标以及若干三级指标，所述二级指标为一级指标的下级指标，所述三级指标为二级指标的下级指标；

S22，绘制因素指标层次结构图，并根据所述因素指标层次结构图，将各评估单元的风险类因素指标与风险控制类因素指标汇总为一二维表，构建因素数据表；

S3，计算各级因素指标权重；

S4，构建火灾风险评估参数量化模型，并根据量化模型对三级指标中的火灾风险评估参数进行量化；

S5，计算各评估单元的火灾风险指数，对各评估单元进行火灾风险评估；

S6，根据各评估单元的火灾风险评估结果，绘制城市火灾风险水平分布地图，对评估范围进行火灾风险评估。

具体地，所述步骤S3中，计算各级因素指标权重包括如下步骤：

S31,确定一级指标的相对权重系数q_i、二级指标同一层次内的相对权重系数q_j、三级指标同一层次内的相对权重系数q_k；

S32，计算二级指标的合成权重q_ij，q_ij＝q_iq_j；

S33，计算三级指标的合成权重q_ijk，q_ijk＝q_iq_jq_k。

具体地，所述步骤S4中，采用归一法构建火灾风险评估参数量化模型，量化模型如下：

正向型指标量化模型：

逆向型指标量化模型：

其中，为原始数据，表示原始数据中所有样本的最大值，表示原始数据中所有样本的最小值，x_ijk表示量化标准值，且x_ijk∈[0，1]；

具体地，所述步骤S5中，计算各评估单元的火灾风险指数的过程为：

S51，计算评估单元中各三级指标的指标风险值p_ijk＝x_ijkq_ijk；其中，x_ijk为三级指标的火灾风险量化标准值，q_ijk为该指标对应的权重；

S52，计算评估单元的火灾风险指数P＝∑p_ijk＝∑x_ijkq_ijk。

本发明的技术方案将评估范围划分为若干评估单元，通过对每个评估单元进行火灾风险评估，进而绘制城市火灾风险水平分布地图，确定城市消防保护薄弱环节，以便制定降低城市火灾风险的对策和处置城市火灾风险的具体方案；通过构建具有层次结构的火灾风险评估指标体系，可以在不同层次来反应评估单元在各个方面的情况，对评估单元形成系统、科学的评估，同时，对火灾风险评估参数进行量化，可提高对评估单元的火灾风险评估的客观性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是火灾风险评价指标体系层次结构图；

图2是火灾风险评估因素数据表；

图3是火灾风险评估具体实施流程图；

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本发明提出一种基于智慧城市的区域火灾风险评估方法。

在本发明实施例中，该基于智慧城市的区域火灾风险评估方法，其包括如下步骤：

S1，确定评估范围，根据城市街道分布将评估范围划分为若干评估单元。在本实施例中，评估单元的划分是根据城市行政区划界限、重点单位分布以及现状用地和发展地区情况进行划分。如智慧城市建设分为四级，包括市、区、街道、社区，选取街道作为评估单元，分别对各街道所包含的区域进行火灾风险评估。由此，根据评估结果在评估单元内做出相关调整(如调整危化品生产或零售点位置、增加消防力量等)，以降低和控制对应评估单元的火灾风险。

S2，构建火灾风险评估指标体系，其构建过程：

S21，对评估单元内的火灾危险源进行辨析，分别选取与火灾危险源关联的风险类因素指标和风险控制类因素指标，风险类因素指标与风险控制类因素指标均包括若干一级指标、若干二级指标以及若干三级指标。分析各因素指标之间的逻辑关系，对二级指标、三级指标进行归类，将二级指标归类至其对应的一级指标中，将三级指标归类至其对应的二级指标中。例如，风险控制类因素指标包括社会消防管理、消防救援能力、消防站数量和种类、消防站、消防给水、消防站责任区面积、消防站最长到达时间等，其中，消防站、消防给水可归类至消防救援能力，消防站数量和种类、消防站责任区面积、消防站最长到达时间可归类至消防站。

S22，如图1所示，根据步骤2中对因素指标的归类情况，绘制因素指标层次结构图。如图2所示，根据所述因素指标层次结构图，将各评估单元的风险类因素指标与风险控制类因素指标汇总为一二维表，构建因素数据表。其中，因素数据表中的数据可以分为定量数据和定性数据两类。定量数据是通过采集、统计或计算得到的量化数据，如加油/加气站个数、消防站责任区面积等。定性数据指难以量化只能采用自然语言定性表述的特性，如消防管理是否到位、消防宣传是否充分、民众的消防安全意识等。

在本发明实施例中，通过采用层次结构构建火灾风险评估指标体系时，对于指标的选取，需要满足以下四个要求：一、有充分的科学基础，每个指标要相对稳定和独立，能反映建筑物火灾安全某一方面的问题，能度量火灾安全的程度；二、指标简单明确，数据能够量化且可以获取；三、指标应具有层次性，能反映多个子系统，分出几个层次；四、指标体系应该完整，能充分反映各方面的情况。

同时，选择评估指标时应遵循下列原则：

1)目的性原则：反映评价对象，具有较强的目的性，能反映系统的消防安全性；

2)可行性和实用性原则：考虑到评价指标数据收集及综合评价模型使用时的方便、快捷和实用；

3)时效性原则：能反映一定时期内火灾安全性的变化，具有适时性。

4)系统性原则：应当广泛而系统，能充分反映评价对象的优劣水平。

5)独立性原则：应能说明被评价对象某一方面的特征，指标之间应尽量不相互联系；

6)定性和定量相结合原则：指标体系应尽量选择可量化指标，难以量化的重要指标可以采用定性描述指标，但为了参与计算，必须以某种方式将其量化；

7)可比性原则：与其它指标体系有可比性。指标体系层次分明、简明科学。

S3，计算各级因素指标权重，具体地，计算过程如下：

S31,确定一级指标的相对权重系数q_i、二级指标同一层次内的相对权重系数q_j、三级指标同一层次内的相对权重系数q_k。

在建立因素数据表后，通过向专家和市民发放指标权重调查问卷，采用绝对评价方法对各层次指标同时进行评价打分，赋予对应的指标权重，确定各级指标的相对权重。其中，市民打分结果仅作咨询参考，最终权重分配由专家决策。此外，根据实际应用场景，还可对权重作进一步优化。

在本发明实施例中，指标权重调查问卷在设计和调查过程中满足以下条件：1)匿名性：消除专家互相之间的影响；2)结果的统计特征：可采用统计法对问卷结果进行处理。

S32，得到各层次中每个因素指标的相对权重后，计算二级指标的合成权重q_ij，计算公式为：q_ij＝q_iq_j；

S33，计算三级指标的合成权重q_ijk，计算公式为：q_ijk＝q_iq_jq_k。

在步骤S3中，各级因素指标的指标权重确定后，可直接录入计算机内部，以便计算各层的因素指标对整体系统目标的综合合成权重，进而开展区域火灾风险指数的定量计算。

S4，构建火灾风险评估参数量化模型，并根据量化模型对三级指标中的火灾风险评估参数进行量化。具体地，采用归一法构建火灾风险评估参数量化模型，量化模型如下：

正向型指标量化模型：

逆向型指标量化模型：

其中，为原始数据，表示原始数据中所有样本的最大值，表示原始数据中所有样本的最小值，x_ijk表示量化标准值，且x_ijk∈[0，1]。

为保证对风险评估参数量化的客观性，在本发明实施例中，对不同的火灾风险评估参数采用不同的量化方法。具体地，对于具有相关设计规范中的要求和建议值的火灾风险评估参数，如火灾风险评估参数中的定性数据，参考相关设计规范中的要求和建议值，制定指标量化的评分标准，确定每个评估对象各因素指标的火灾风险标准量化值。对于未达到设计规范参考值的三级指标，其标准量化值取1，对于达到设计规范参考值的三级指标，则征求专家建议适当调整，其标准量化值的取值在0到1之间，最小取0。

对于缺少参考资料的因素指标，则采用量化模型进行量化赋值。

对于指标数据缺失的情况，一律按照该指标评价产生的最大火灾风险值计算。

S5，计算各评估单元的火灾风险指数，对各评估单元进行火灾风险评估。具体地，各评估单元的火灾风险指数的计算过程如下：

S51，计算评估单元中各三级指标的指标风险值p_ijk＝x_ijkq_ijk；其中，x_ijk为三级指标的火灾风险量化标准值，q_ijk为该指标对应的权重；

S52，计算评估单元的火灾风险指数P＝∑p_ijk＝∑x_ijkq_ijk。其中，P值越大，表明该单元发生火灾的风险越大，P值越小，则表明该单元的发生火灾的风险越小。

S6，根据各评估单元的火灾风险评估结果与评估单元的划分，绘制城市火灾风险水平分布地图，对评估范围进行火灾风险评估。

本发明的技术方案将评估范围划分为若干评估单元，通过对每个评估单元进行火灾风险评估，进而绘制城市火灾风险水平分布地图，确定城市消防保护薄弱环节，以便制定降低城市火灾风险的对策和处置城市火灾风险的具体方案；通过构建具有层次结构的火灾风险评估指标体系，可以在不同层次来反应评估单元在各个方面的情况，对评估单元形成系统、科学的评估，同时，对火灾风险评估参数进行量化，可提高对评估单元的火灾风险评估的客观性。

为更好的理解并实施本技术方案，以下做进一步说明本发明的具体实施方式：

如图3所示，本发明的具体实施方式包括如下步骤：

(1)以深圳市为评估范围，根据深圳市的行政区域划分，深圳市下辖10个区，共74个街道，将这74个街道作为对深圳市进行区域火灾风险评估的评估单元。

(2)调研深圳市用地布局和消防安全现状，参照火灾风险评估因素数据表，调研各街道的火灾基本情况、用地布局和消防安全现状，收集各火灾风险评估单元的主要火灾隐患、区域特征、城市建筑状况、消防队的建设情况及社会环境状况等数据。

(3)向专家和市民发放指标权重调查问卷，通过调查问卷形式进行市民咨询和专家决策，确定每级各项因素指标的相对权重，并计算每级各项指标在火灾风险评估中的综合合成权重。

以三级指标“用水压力”的综合合成权重计算为例，假设通过调查问卷进行市民咨询和专家决策后，得到“用水压力”指标项对应的一级指标“消防救援能力”在所有一级指标中所占相对权重为25％，对应的二级指标“消防给水”在一级指标“消防救援能力”下的所有二级指标中所占相对权重为50％，“用水压力”在二级指标“消防给水”下的所有三级指标中所占相对权重为20％，则三级指标“用水压力”的综合合成权重通过三级相对权重系数相乘计算为2.5％。

(4)根据步骤S4中给出的火灾风险评估参数量化方法，对每项火灾风险评估参数进行定量化赋值，填写因素数据表。

以供水压力和消防取水点为例，对于供水压力，《建筑设计防火规范》GB50016-2006中要求室外消防给水管道的直径不应小于100mm，当采用低压给水系统时,室外消火栓栓口处的水压从室外设计地面算起不应小于0.1Mpa，考虑到消防供水压力与火灾风险值负相关，即消防供水压力越大，火灾风险越低，在量化这一指标的火灾风险值时，将供水压力分为四个等级：小于0.10MPa、0.10MPa-0.15MPa、0.15MPa-0.20MPa、大于0.20MPa，分别对应的火灾风险值为1分、0.7分、0.4分、0.1分，若某评估单元的供水压力数据缺失，则对该项指标赋值为1分，认为该评估单元的供水压力具有最大火灾风险；对于消防取水点，以数量作为量化的依据，考虑到消防取水点个数与火灾风险值负相关，为了比较各评估单元间的火灾风险，将所有评估单元中消防取水点数量最少者评为1分，最多者评为0分，其余评估单元在区间内采用极差正规法进行归一化后进行评分。

(5)计算获得各评估单元的火灾风险指数。

以“用水压力”为例，三级指标“用水压力”的综合合成权重为2.5％，对于某一评估单元，若其三级指标“用水压力”的标准化分值为0.7，则该评估单元的“用水压力”项火灾风险指数为0.0175，将同层各指标的标准化分值与该指标对应的综合权重相乘后累计相加，即可求得该评估单元的火灾风险指数。

(6)评估单元火灾风险评估结果分析，根据各评估单元火灾风险指数分布情况，辨识火灾风险较高的评估单元，找出影响该评估单元火灾风险的主要因素。

对评估结果进行分析，不着重关注火灾风险指数数值大小，侧重各评估单元火灾风险指数数值比较，若某一评估单元火灾风险值与其他评估单元相比明显偏高，则认为该评估单元具有较高火灾风险，分析该评估单元各指标项的火灾风险指数，火灾风险指数较高的指标项为影响该评估单元火灾风险的主要因素。

(7)提出消防规划建议，对于火灾风险较高的评估单元，针对影响该评估单元火灾风险的主要因素指标，对整个的消防规划提出建议，采取对应措施降低和控制该区域的火灾风险。

例如，若某一评估单元“用水压力”项指标的火灾风险指数明显偏高，则需要提高该评估单元消防给水的用水压力，从而降低该项指标及整个评估单元的火灾风险。

(9)城市火灾风险综合分析，在完成城市范围内每个评估单元火灾风险分析的基础上，对所有数据进行整合，开展对城市整体火灾风险的综合分析，绘制城市火灾风险水平分布地图，确定城市消防保护薄弱环节，根据确定的薄弱环节，制定降低城市火灾风险的对策和处置城市火灾风险的具体方案。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于智慧城市的区域火灾风险评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，确定评估范围，根据城市街道分布将评估范围划分为若干评估单元；

S2，构建火灾风险评估指标体系，其构建过程：

S21，对评估单元内的火灾危险源进行辨析，分别选取与火灾危险源关联的风险类因素指标和风险控制类因素指标；其中，所述风险类因素指标与风险控制类因素指标均包含若干一级指标、若干二级指标以及若干三级指标，所述二级指标为一级指标的下级指标，所述三级指标为二级指标的下级指标；

S22，绘制因素指标层次结构图，并根据所述因素指标层次结构图，构建因素数据表；

S3，计算各级因素指标权重；

S4，构建火灾风险评估参数量化模型，并根据量化模型对三级指标中的火灾风险评估参数进行量化；

S5，计算各评估单元的火灾风险指数，对各评估单元进行火灾风险评估；

S6，根据各评估单元的火灾风险评估结果，绘制城市火灾风险水平分布地图，对评估范围进行火灾风险评估。

2.如权利要求1所述的基于智慧城市的区域火灾风险评估方法，其特征在于，所述步骤S3中，计算各级因素指标权重包括如下步骤：

S31,确定一级指标的相对权重系数q_i、二级指标同一层次内的相对权重系数q_j、三级指标同一层次内的相对权重系数q_k；

S32，计算二级指标的合成权重q_ij，q_ij＝q_iq_j；

S33，计算三级指标的合成权重q_ijk，q_ijk＝q_iq_jq_k。

3.如权利要求2所述的基于智慧城市的区域火灾风险评估方法，其特征在于，所述步骤S4中，采用归一法构建火灾风险评估参数量化模型，量化模型如下：

正向型指标量化模型：

逆向型指标量化模型：

其中，为原始数据，表示原始数据中所有样本的最大值，表示原始数据中所有样本的最小值，x_ijk表示量化标准值，且x_ijk∈[0，1]。

4.如权利要求3所述的基于智慧城市的区域火灾风险评估方法，其特征在于，所述步骤S5中，计算各评估单元的火灾风险指数的过程为：

S51，计算评估单元中各三级指标的指标风险值p_ijk＝x_ijkq_ijk；其中，x_ijk为三级指标的火灾风险量化标准值，q_ijk为该指标对应的权重；

S52，计算评估单元的火灾风险指数P＝∑p_ijk＝∑x_ijkq_ijk。