CN110490432B - 基于Hausdorff距离的双向基准特征消防风险评估方法及系统 - Google Patents

基于Hausdorff距离的双向基准特征消防风险评估方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于Hausdorff距离的双向特征消防风险评估方法及系统，其中方法包括步骤：首先，对待评估建筑进行风险因子特征向量提取；然后，利用Hausdorff距离判定待评估建筑物的特征向量分别与双向基准向量的相似程度，获取待评估建筑物的消防风险等级；再次对消防风险等级进行风险热力色标值转换，便于进行三维可视化展示；最后将风险热力色标展示在三维可视化模型图中，使建筑物风险直观呈现，达到风险精准定位，管理有的放矢。本发明有效解决消防风险评估难题，为消防管理工作提供科学指导，降低火灾发生的概率，提高消防管理水平。

Description

基于Hausdorff距离的双向基准特征消防风险评估方法及 系统
技术领域
本发明涉及公共消防安全技术领域，具体涉及一种基于Hausdorff距离 (豪斯多夫距离)的双向基准特征消防风险评估方法及系统。
背景技术
随着城镇化建设的加快，社会所面临的火灾形势越来越严重。近年来，消防工作面临的新情况、新问题日益增多，火灾风险和防控难度不断加大，使得消防安全管理工作困难；另外，复杂的火灾因素、多元化的大型建筑，使得火灾救援形势越来越严峻。面对日益严峻的救援形势和高难度的消防安全管理工作，研究一种消防风险评估系统势在必行。消防风险评估结果为工作人员提供科学参考依据，实现管理工作有的放矢，精准防控，有效监督，从而减少火灾发生的概率，维护社会公共安全，保障人民生命和财产安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于Hausdorff距离的双向特征消防风险评估方法及系统，可以比较准确的对建筑物的消防风险进行评估，从而实现有效预测风险，做到早发现、早预防、早处置。
本发明提供了一种基于Hausdorff距离的双向特征消防风险评估方法，包括以下步骤：
S1：提取待评估建筑消防的风险因素，将风险因素量化后，形成建筑物的特征向量；
S2：根据建筑物的特征向量构建双向基准向量，包括基准火灾特征向量和基准安全特征向量；
S3：将所述建筑物的特征向量与所述双向基准向量进行Hausdorff距离运算，获得建筑物风险评估等级；
S4：根据所述建筑物风险评估等级，对其进行风险热力计算，获得不同等级对应的风险热力值；
S5：将所述风险热力值在三维可视化地图中展示。
接上述技术方案，步骤S1包括以下步骤：
S11：建筑物消防风险因素包括内因和外因，其中内因包括建筑物本身的耐火等级(x1)、建筑高度(x2)、建筑面积(x3)、人员荷载(x4)、疏散通道 (x5)、消防水源(x6)，外因包括消防设施维护(x7)、消防应急预案(x8)、隐患整改与落实(x9)、消防组织机构(x10)；根据建筑物实际情况，将每项风险因素量化为一、二、三、四4个等级。
S12：将每项风险因素量化后，组合形成特征向量X＝[x1,…,x10]。
接上述技术方案，步骤S2具体为针对火灾和安全两种情况，利用专家打分法对特征向量X进行特征打分，构建双向基准向量，其中针对火灾情况下的特征打分，构成基准火灾特征向量A；对安全情况下的特征打分，构成基准安全特征向量B。
接上述技术方案，步骤S3具体包括步骤：
S31：利用建筑物的特征向量与述双向基准向量进行Hausdorff距离运算，其中HD(X,A)、HD(X,B)、HD(A,B)计算方法如下：
HD(X,A)＝Hausdorff(X,A)
HD(X,B)＝Hausdorff(X,B)
HD(A,B)＝Hausdorff(A,B)
其中,
Figure BDA0002148755370000021
Figure BDA0002148755370000022
Figure BDA0002148755370000023
aj是专家对火灾特征向量A中的每项风险因素特征的打分值，bj指专家对安全特征向量B中的每项风险因素特征的打分值，xi为风险因素的量化值；
S32：当HD(X,A)≤HD(X,B)，建筑物的消防风险较高，消防等级为三级或四级；当HD(X,A)≤1/2HD(A,B)，建筑物消防风险等级为四级，否则消防风险等级为三级；
S33：当HD(X,A)>HD(X,B)，建筑物的消防风险较高，消防等级为三级或四级；当HD(X,B)≤1/2HD(A,B)，建筑物消防风险等级为二级，否则消防风险等级为一级。
接上述技术方案，步骤S3还包括步骤：
S34：将建筑物消防风险等级转换成不同的色标值；其特征在于，其中四级为红色，三级为橙色，二级为黄色，一级为绿色。
接上述技术方案，步骤S5具体包括步骤：
S51：建立三维模型图，将建筑物风险等级对应的颜色，标识整栋建筑物；
S52：通过风险热力三维可视化展示。
本发明还提供了一种基于Hausdorff距离的双向特征消防风险评估系统，包括：
建筑物的特征向量获取模块，用于提取待评估建筑消防的风险因素，将风险因素量化后，形成建筑物的特征向量；
双向基准向量模块，用于根据建筑物的特征向量构建包括基准火灾特征向量和基准安全特征向量的双向基准向量；
建筑物风险评估等级划分模块，用于将所述建筑物的特征向量与所述双向基准向量进行Hausdorff距离运算，获得建筑物风险评估等级；
风险热力值计算模块，用于根据所述建筑物风险评估等级，对其进行风险热力计算，获得不同等级对应的风险热力值；
展示模块，用于将所述风险热力值在三维可视化地图中展示。
接上述技术方案，所述建筑物的特征向量获取模块包括：
风险因素提取模块，用于提取建筑物消防风险因素，包括内因和外因，其中内因包括建筑物本身的耐火等级(x1)、建筑高度(x2)、建筑面积(x3)、人员荷载(x4)、疏散通道(x5)、消防水源(x6)，外因包括消防设施维护(x7)、消防应急预案(x8)、隐患整改与落实(x9)、消防组织机构(x10)；根据建筑物实际情况，将每项风险因素量化为一、二、三、四4个等级。
量化模块，用于将每项风险因素量化后，组合形成特征向量X＝ [x1,…,x10]。
接上述技术方案，所述双向基准向量模块具体包括：
构建模块，用于针对火灾和安全两种情况，利用专家打分法对特征向量X 进行特征打分，构建双向基准向量，其中针对火灾情况下的特征打分，构成基准火灾特征向量A；对安全情况下的特征打分，构成基准安全特征向量B。
Hausdorff距离运算模块，用于利用建筑物的特征向量与述双向基准向量进行Hausdorff距离运算，其中HD(X,A)、HD(X,B)、HD(A,B)计算方法如下：
HD(X,A)＝Hausdorff(X,A)
HD(X,B)＝Hausdorff(X,B)
HD(A,B)＝Hausdorff(A,B)
其中,
Figure BDA0002148755370000041
Figure BDA0002148755370000042
Figure BDA0002148755370000043
aj是专家对火灾特征向量A中的每项风险因素特征的打分值，bj指专家对安全特征向量B中的每项风险因素特征的打分值，xi为风险因素的量化值；
消防风险分级模块，用于当HD(X,A)≤HD(X,B)时，建筑物的消防风险较高，将消防等级定为三级或四级；当HD(X,A)≤1/2HD(A,B)时，将建筑物消防风险等级定为四级，否则消防风险等级定为三级；当HD(X,A)>HD(X,B)时，建筑物的消防风险较高，消防等级定为三级或四级；当HD(X,B)≤1/2HD(A,B)时，建筑物消防风险等级定为二级，否则消防风险等级定为一级。
接上述技术方案，所述建筑物风险评估等级划分模块还包括色标转换模块，用于将建筑物消防风险等级转换成不同的色标值。
本发明的有益效果：本发明从安全和风险双向进行评估，避免了单一针对风险特征评估带来的不确定性，提高了风险评估的准确性；
进一步地，本发明弥补了现有常用的专家打分法风险评估的主观经验引起的误差，本发明将专家打分法与量化的科学计算模型相结合。
附图说明
图1为本发明实施例基于Hausdorff距离的双向特征消防风险评估方法流程；
图2为本发明实施例基于Hausdorff距离的双向特征消防风险评估算法流程图；
图3为本发明实施例基于Hausdorff距离的双向特征消防风险等级热力值表示；
图4为本发明实施例基于Hausdorff距离的双向特征消防风险评估系统的结构示意图一；
图5为本发明实施例基于Hausdorff距离的双向特征消防风险评估系统的结构示意图二。
具体实施方式
以下参照附图，对本发明实施例进行详细描述。应当理解，该实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
本发明实施例基于Hausdorff距离的双向基准特征消防风险评估方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：提取待评估建筑消防风险因素，将风险因素量化后，形成建筑物的特征向量；
S2：根据建筑物的特征向量构建双向基准向量，基准火灾特征向量和基准安全特征向量；
S3：将建筑物的特征向量与构建的双向基准向量进行Hausdorff距离运算，获得建筑物风险评估等级。
S4：根据计算获得的建筑物风险评估等级，对其进行风险热力计算，获得不同等级对应的热力值。
S5：将获得的风险热力值在三维可视化地图中展示，使使用人员能够通过风险热力直观了解不同建筑物的风险情况。
进一步，S1包括以下步骤：
S11：建筑物消防风险因素分内因和外因，其中内因是建筑物本身的耐火等级(x1)、建筑高度(x2)、建筑面积(x3)、人员荷载(x4)、疏散通道(x5)、消防水源(x6)，外因包括消防设施维护(x7)、消防应急预案(x8)、隐患整改与落实(x9)、消防组织机构(x10)。根据建筑物实际情况，将每项风险因素量化为四个等级一、二、三、四。
S12：将每项因素量化后，组合形成特征向量X＝[x1,…,x10]。其中风险因素量化方式如下表1所示：
表1风险因素量化表
Figure BDA0002148755370000061
/>
Figure BDA0002148755370000071
Figure BDA0002148755370000081
进一步，针对火灾和安全两种情况，利用专家打分法对以上10个风险因素进行特征打分，构建双向基准向量，其中针对火灾情况下的特征打分，构成基准火灾特征向量A；对安全情况下的特征打分，构成基准安全特征向量B。
如图2所示，步骤S3具体包括：
S31：建筑物消防风险等级评估方法其中HD(X,A)、HD(X,B)、HD(A,B)计算方法如下：
HD(X,A)＝Hausdorff(X,A)
HD(X,B)＝Hausdorff(X,B)
HD(A,B)＝Hausdorff(A,B)
其中,
Figure BDA0002148755370000082
Figure BDA0002148755370000083
Figure BDA0002148755370000084
针对上述10项风险因素，专家分别从风险特征角度和安全特征角度分别进行打分。其中，aj是专家对火灾特征向量A中的每项风险因素特征的打分值， bj指专家对安全特征向量B中的每项风险因素特征的打分值。xi为上述10个风险因素的量化值。
S32：当HD(X,A)≤HD(X,B)，建筑物的消防风险较高，消防等级为三级或四级。当HD(X,A)≤1/2HD(A,B)，建筑物消防等级为四级，否则消防等级为三级。
S33：当HD(X,A)>HD(X,B)，建筑物的消防风险较高，消防等级为三级或四级。当HD(X,B)≤1/2HD(A,B)，建筑物消防等级为二级，否则消防等级为一级。
建筑物消防风险等级越高，该建筑物发生火灾的风险越大，反之，越安全。
进一步，S3还包括步骤：
S34、将获得的建筑物消防风险等级转换成不同的色标值，其中四级为红色，三级为橙色，二级为黄色，一级为绿色，如图3所示。
步骤S4“根据计算获得的建筑物风险评估等级，对其进行风险热力计算，获得不同等级对应的热力值。”其中风险等级与颜色标值对应关系如下表2所示：
表2风险等级表
风险等级 一级 二级 三级 四级
色标值RGB (0,176,80) (255,255,0) (197,90,17) (255,0,0)
进一步，S5具体包括：
S51、建立三维模型图，将建筑物风险等级对应的颜色，标识整栋建筑物；
S52、通过风险热力三维可视化展示，使消防风险精准定位、有的放矢，使管理人员对所属辖区的建筑物消防风险实时掌握。
为了实现上述实施例的消防风险评估系统，本发明还提供了基于 Hausdorff距离的双向特征消防风险评估系统，如图4所示，该系统包括：
建筑物的特征向量获取模块，用于提取待评估建筑消防的风险因素，将风险因素量化后，形成建筑物的特征向量；
双向基准向量模块，用于构建包括基准火灾特征向量和基准安全特征向量的双向基准向量；
建筑物风险评估等级划分模块，用于将所述建筑物的特征向量与所述双向基准向量进行Hausdorff距离运算，获得建筑物风险评估等级；
风险热力值计算模块，用于根据所述建筑物风险评估等级，对其进行风险热力计算，获得不同等级对应的风险热力值；
展示模块，用于将所述风险热力值在三维可视化地图中展示。
进一步地，如图5所示，所述建筑物的特征向量获取模块包括：
风险因素提取模块，用于提取建筑物消防风险因素，包括内因和外因，其中内因包括建筑物本身的耐火等级(x1)、建筑高度(x2)、建筑面积(x3)、人员荷载(x4)、疏散通道(x5)、消防水源(x6)，外因包括消防设施维护(x7)、消防应急预案(x8)、隐患整改与落实(x9)、消防组织机构(x10)；根据建筑物实际情况，将每项风险因素量化为一、二、三、四4个等级。
量化模块，用于将每项风险因素量化后，组合形成特征向量X＝ [x1,…,x10]。
进一步地，所述双向基准向量模块具体包括：
构建模块，用于利用专家打分法构建双向基准向量，基准火灾特征向量A 和基准安全特征向量B；
Hausdorff距离运算模块，用于利用建筑物的特征向量与述双向基准向量进行Hausdorff距离运算，其中HD(X,A)、HD(X,B)、HD(A,B)计算方法如下：
HD(X,A)＝Hausdorff(X,A)
HD(X,B)＝Hausdorff(X,B)
HD(A,B)＝Hausdorff(A,B)
其中,
Figure BDA0002148755370000101
Figure BDA0002148755370000102
Figure BDA0002148755370000103
进一步地，所述建筑物风险评估等级划分模块包括消防风险分级模块，用于当HD(X,A)≤HD(X,B)时，建筑物的消防风险较高，将消防等级定为三级或四级；当HD(X,A)≤1/2HD(A,B)时，将建筑物消防风险等级定为四级，否则消防风险等级定为三级；当HD(X,A)>HD(X,B)时，建筑物的消防风险较高，消防等级定为三级或四级；当HD(X,B)≤1/2HD(A,B)时，建筑物消防风险等级定为二级，否则消防风险等级定为一级。
所述建筑物风险评估等级划分模块还包括色标转换模块，用于将建筑物消防风险等级转换成不同的色标值。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.基于Hausdorff距离的双向特征消防风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：提取待评估建筑消防的风险因素，将风险因素量化后，形成建筑物的特征向量；
S2：根据建筑物的特征向量X构建双向基准向量，包括基准火灾特征向量A和基准安全特征向量B；
S3：将所述建筑物的特征向量与所述双向基准向量进行Hausdorff距离运算，获得建筑物风险评估等级；
S4：根据所述建筑物风险评估等级，对其进行风险热力计算，获得不同等级对应的风险热力值；
S5：将所述风险热力值在三维可视化地图中展示；
步骤S3具体包括步骤：
S31：利用建筑物的特征向量与双向基准向量进行Hausdorff距离运算，其中HD(X,A)、HD(X,B)、HD(A,B)计算方法如下：
HD(X,A)＝Hausdorff(X,A)
HD(X,B)＝Hausdorff(X,B)
HD(A,B)＝Hausdorff(A,B)
其中,
Figure FDA0003971520470000011
Figure FDA0003971520470000012
Figure FDA0003971520470000013
aj是专家对火灾特征向量A中的每项风险因素特征的打分值，bj指专家对安全特征向量B中的每项风险因素特征的打分值，xi为不同风险因素的量化值；
S32：当HD(X,A)≤HD(X,B)，建筑物的消防风险较高，消防等级为三级或四级；当HD(X,A)≤1/2HD(A,B)，建筑物消防风险等级为四级，否则消防风险等级为三级；
S33：当HD(X,A)>HD(X,B)，建筑物的消防风险较高，消防等级为三级或四级；当HD(X,B)≤1/2HD(A,B)，建筑物消防风险等级为二级，否则消防风险等级为一级。
2.根据权利要求1所述的基于Hausdorff距离的双向特征消防风险评估方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：
S11：建筑物消防风险因素包括内因和外因，其中内因包括建筑物本身的耐火等级x1、建筑高度x2、建筑面积x3、人员荷载x4、疏散通道x5、消防水源x6，外因包括消防设施维护x7、消防应急预案x8、隐患整改与落实x9、消防组织机构x10；根据建筑物实际情况，将每项风险因素量化为一、二、三、四4个等级；
S12：将每项风险因素量化后，组合形成特征向量X＝[x1,…,x10]。
3.根据权利要求2所述的基于Hausdorff距离的双向特征消防风险评估方法，其特征在于，步骤S2具体为针对火灾和安全两种情况，利用专家打分法对特征向量X进行特征打分，构建双向基准向量，其中针对火灾情况下的特征打分，构成基准火灾特征向量A；对安全情况下的特征打分，构成基准安全特征向量B。
4.根据权利要求3所述的基于Hausdorff距离的双向特征消防风险评估方法，其特征在于，步骤S3还包括步骤：
S34：将建筑物消防风险等级转换成不同的色标值；其特征在于，其中四级为红色，三级为橙色，二级为黄色，一级为绿色。
5.根据权利要求4所述的基于Hausdorff距离的双向特征消防风险评估方法，其特征在于，步骤S5具体包括步骤：
S51：建立三维模型图，将建筑物风险等级对应的颜色，标识整栋建筑物；
S52：通过风险热力三维可视化展示。
6.一种基于Hausdorff距离的双向特征消防风险评估系统，其特征在于，包括：
建筑物的特征向量获取模块，用于提取待评估建筑消防的风险因素，将风险因素量化后，形成建筑物的特征向量；
双向基准向量模块，用于根据建筑物的特征向量构建包括基准火灾特征向量和基准安全特征向量的双向基准向量；
建筑物风险评估等级划分模块，用于将所述建筑物的特征向量与所述双向基准向量进行Hausdorff距离运算，获得建筑物风险评估等级；
风险热力值计算模块，用于根据所述建筑物风险评估等级，对其进行风险热力计算，获得不同等级对应的风险热力值；
展示模块，用于将所述风险热力值在三维可视化地图中展示；
所述双向基准向量模块具体包括：
构建模块，用于针对火灾和安全两种情况，利用专家打分法对特征向量X进行特征打分，构建双向基准向量，其中针对火灾情况下的特征打分，构成基准火灾特征向量A；对安全情况下的特征打分，构成基准安全特征向量B；
Hausdorff距离运算模块，用于利用建筑物的特征向量与述双向基准向量进行Hausdorff距离运算，其中HD(X,A)、HD(X,B)、HD(A,B)计算方法如下：
HD(X,A)＝Hausdorff(X,A)
HD(X,B)＝Hausdorff(X,B)
HD(A,B)＝Hausdorff(A,B)
其中,
Figure FDA0003971520470000031
Figure FDA0003971520470000032
Figure FDA0003971520470000033
aj是专家对火灾特征向量A中的每项风险因素特征的打分值，bj指专家对安全特征向量B中的每项风险因素特征的打分值，xi为不同风险因素的量化值；
消防风险分级模块，用于当HD(X,A)≤HD(X,B)时，建筑物的消防风险较高，将消防等级定为三级或四级；当HD(X,A)≤1/2 HD(A,B)时，将建筑物消防风险等级定为四级，否则消防风险等级定为三级；当HD(X,A)>HD(X,B)时，建筑物的消防风险较高，消防等级定为三级或四级；当HD(X,B)≤1/2 HD(A,B)时，建筑物消防风险等级定为二级，否则消防风险等级定为一级。
7.根据权利要求6所述的基于Hausdorff距离的双向特征消防风险评估系统，其特征在于，所述建筑物的特征向量获取模块包括：
风险因素提取模块，用于提取建筑物消防风险因素，包括内因和外因，其中内因包括建筑物本身的耐火等级x1、建筑高度x2、建筑面积x3、人员荷载x4、疏散通道x5、消防水源x6，外因包括消防设施维护x7、消防应急预案x8、隐患整改与落实x9、消防组织机构x10；根据建筑物实际情况，将每项风险因素量化为一、二、三、四4个等级；
量化模块，用于将每项风险因素量化后，组合形成特征向量X＝[x1,…,x10]。
8.根据权利要求6所述的基于Hausdorff距离的双向特征消防风险评估系统，其特征在于，所述建筑物风险评估等级划分模块还包括色标转换模块，用于将建筑物消防风险等级转换成不同的色标值。
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