基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的消防火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析體系

謝筱依 董雷 董志勇 楊玥

摘要：本文從構(gòu)建消防風(fēng)險(xiǎn)分析體系的必要性出發(fā)，認(rèn)為構(gòu)建社會(huì)單位火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)模型有助于提升消防數(shù)據(jù)有效融合、為消防監(jiān)管部門提供有針對(duì)性救援決策。在基礎(chǔ)大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，從體系指標(biāo)、體系模型、總體等級(jí)劃分及模型驗(yàn)算四個(gè)方面進(jìn)行闡述，提高了消防風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及預(yù)測預(yù)警模型的科學(xué)性、準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);消防火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)體系;層次分析法;火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，安全隱患日益增多，各類災(zāi)害事故呈現(xiàn)出高風(fēng)險(xiǎn)、危害大的特點(diǎn)，社會(huì)公共安全需求日益倍增。在全國消防工作大力推進(jìn)“智慧消防”的基礎(chǔ)上，如何提升消防數(shù)據(jù)有效融合、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及預(yù)測預(yù)警模型的科學(xué)性、準(zhǔn)確性成為火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析體系的需求及難點(diǎn)。

1構(gòu)建消防風(fēng)險(xiǎn)分析體系的必要性

眾多國內(nèi)學(xué)者已經(jīng)對(duì)建筑消防風(fēng)險(xiǎn)分析體系做了較多研究，現(xiàn)行使用于消防風(fēng)險(xiǎn)分析體系的方法主要有火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法、因子評(píng)定法等，該類方法能夠較好地反映出建筑物固有特征與火災(zāi)發(fā)生及其危害的關(guān)聯(lián)性，但忽略了控制火災(zāi)危害的因素。同時(shí)，當(dāng)前各類場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估多采用三層級(jí)指標(biāo)體系，多從“消防管理”、“安全疏散”、“建筑防火”、“建筑滅火”、“外部救援”等方面構(gòu)建一級(jí)指標(biāo)體系，而缺少對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的考量，僅能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)評(píng)估。

綜上，通過建立科學(xué)的評(píng)估方法，確定影響各類社會(huì)單位火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)因子，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)消防火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析模型和算法，得出綜合分析系數(shù)與等級(jí)，客觀地描述社會(huì)單位消防安全風(fēng)險(xiǎn)狀況，為消防監(jiān)管部門消防安全工作管理決策提供有力的指導(dǎo)依據(jù)。

2消防火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)體系構(gòu)建

參照單體建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)體系構(gòu)建相關(guān)理論和方法，結(jié)合社會(huì)單位中各類消防設(shè)施、安保巡檢等實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，運(yùn)用火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)體系構(gòu)建相關(guān)技術(shù)，確定社會(huì)單位火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)體系的技術(shù)路線，如圖1所示。

2.1消防火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)構(gòu)建

在學(xué)術(shù)上，針對(duì)不同社會(huì)單位建立消防火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)體系的半定量評(píng)估是當(dāng)前研究的主流。學(xué)者們對(duì)商場類建筑、高層建筑、體育館、火車站、機(jī)場航站樓、學(xué)生宿舍、區(qū)域性場所（古建筑群、商業(yè)建筑群）等均開展了研究。雖然建立的指標(biāo)體系各異，但大多基于層次分析法（AHP），由二級(jí)或三級(jí)指標(biāo)構(gòu)成。

消防火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系綜合建筑結(jié)構(gòu)特征、消防管理水平、基礎(chǔ)信息維護(hù)三大屬性，圍繞建筑固有安全性、消防安全人員管理、社會(huì)單位舉出數(shù)據(jù)和單位消防數(shù)據(jù)共計(jì)6類一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行搭建，以及細(xì)分的20個(gè)二級(jí)指標(biāo)項(xiàng)和52個(gè)三級(jí)指標(biāo)項(xiàng)為體系內(nèi)容，對(duì)社會(huì)單位進(jìn)行多維度火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析，如圖2所示。

2.2消防火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)模型

2.2.1指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

指標(biāo)權(quán)重反映了單項(xiàng)指標(biāo)對(duì)項(xiàng)目評(píng)價(jià)的貢獻(xiàn)大小，是指標(biāo)在評(píng)價(jià)對(duì)象中價(jià)值地位的系數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中常用德爾菲（Delphi）法、模糊聚類分析法和層次分析法（AHP）等確定指標(biāo)權(quán)重，此處選用層次分析法。

（1）層次分析法（AHP）

AHP是對(duì)定性問題進(jìn)行定量分析的一種簡便、靈活而叉實(shí)用的多準(zhǔn)則決策方法。它對(duì)各指標(biāo)之間相對(duì)重要程度采用兩兩比較法分析，其可信度高于其他方法。并且此次聯(lián)網(wǎng)的各類場所中涉及因素較多，在評(píng)價(jià)中，為了突出主要的影響因素，客觀、合理的進(jìn)行評(píng)價(jià)，因此，采用層次分析法來確定一、二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重。

（2）權(quán)重計(jì)算過程

對(duì)社會(huì)單位一、二級(jí)指標(biāo)分別進(jìn)行兩兩比較獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，運(yùn)用層次分析法軟件YaahD計(jì)算消防火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重。參考消防業(yè)內(nèi)多位專家對(duì)指標(biāo)進(jìn)行考量，給指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重賦值。將所有專家的權(quán)重賦值取算數(shù)平均，得到每個(gè)指標(biāo)最終的權(quán)重，再運(yùn)用層次分析法對(duì)權(quán)重進(jìn)行最終確認(rèn)，確認(rèn)步驟如下：

1）在建立消防火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)后，將指標(biāo)劃分為多層次分析結(jié)構(gòu)，同時(shí)搭建判斷矩陣。將相鄰上下兩層的指標(biāo)進(jìn)行重要程度評(píng)定。記aii為i指標(biāo)比i指標(biāo)的重要程度，即重要性等級(jí)，表3列出了所有重要性等級(jí)分類以及各自的賦值。

規(guī)定上式當(dāng)CI=O時(shí)，判斷矩陣具有完全一致性;CI與判斷矩陣一致性成負(fù)相關(guān)，CI的值越大，判斷矩陣的一致性越差。

表4為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)Rl隨著階數(shù)變化的值，同時(shí)將CI的值與平均隨機(jī)一致性指標(biāo)Rl兩兩比較，來檢驗(yàn)判斷矩陣是否具有較好的一致性。

通常情況，當(dāng)階數(shù)為1或2時(shí)，判斷矩陣的一致性較好。當(dāng)階數(shù)大于2時(shí)，對(duì)CI與同階的RI之比CR進(jìn)行判斷，當(dāng)CR小于0.1時(shí)，判斷矩陣一致性較好，當(dāng)CR大于0.10時(shí)，需對(duì)判斷矩陣進(jìn)行調(diào)整，使得CR小于0.1。運(yùn)用Yaahp軟件對(duì)整體權(quán)重確認(rèn)進(jìn)行計(jì)算，如圖5所示。

2.2.2權(quán)重計(jì)算結(jié)果

以酒店為例，根據(jù)對(duì)7位專家的咨詢結(jié)果計(jì)算出一、二級(jí)指標(biāo)權(quán)重值，求平均值，得到一、二級(jí)指標(biāo)權(quán)重，如表6所示。

運(yùn)用層次分析法軟件計(jì)算出一、二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重大小，且每個(gè)二級(jí)指標(biāo)下的三級(jí)指標(biāo)的總分為100分;制定具體三級(jí)指標(biāo)的賦分標(biāo)準(zhǔn)，得到每一個(gè)三級(jí)指標(biāo)的得分。最終，消防火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)值的計(jì)算方法如下：

上式S為消防火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)值，U.為第i個(gè)一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重值，U 0為第i個(gè)一直指標(biāo)下的第j個(gè)二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重值，W0為第i個(gè)一級(jí)指標(biāo)下的第i個(gè)二級(jí)指標(biāo)相對(duì)應(yīng)的三級(jí)指標(biāo)的得分。

2.3消防火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)隱患分級(jí)與賦分

基于層次分析法建立的消防火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)體系中，火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)一般劃分為四級(jí)或五級(jí)，消防安全風(fēng)險(xiǎn)值采用十分制或百分制，邀請(qǐng)了7位專家，對(duì)比分析現(xiàn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將單位消防安全細(xì)項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，設(shè)定為五個(gè)等級(jí)，分別為：極低風(fēng)險(xiǎn)、低等風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)和極高風(fēng)險(xiǎn)，各等級(jí)含義描述如下表7所示：