淺析人工神經網絡在黔東南州傳統村落消防安全評估體系的應用研究

周作梅 石成遠

摘要：傳統村落物質文化遺產和地方景觀資源豐富。黔東南州的苗鄉侗寨建筑以杉木為主，房屋集中成片，火災易燒難滅。本文通過資料查詢與實地調研，提出一套適合黔東南傳統村落消防安全評估指標體系，搭建BP神經網絡消防安全評估模型，快速有效地對黔東南傳統村落的消防安全現狀進行評估，提高村民消防安全意識與火災自救能力。

關鍵詞：神經網絡;黔東南;消息安全;評估體系

中圖分類號：TU998.12 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）35-0174-02

黔東南傳統村落歷史悠久，苗侗村寨布局協調、建筑典型，傳統習俗保存完整、民族風情濃郁、具有民族特色或者地方特點。近年來，黔東南先后成功申報中國傳統村落409個（貴州省724個），數量均居全國市州第1位。黔東南州森林資源豐富，有“杉鄉林海”之稱。其建筑物大都就地取杉建造，耐火等級低，而且聚族簇擁而居，防火間距不滿足有關規范要求，無相應消防通道及消防設施，一旦失火，則殃及全寨，易燒難滅。近些年，好幾個傳統村落在大火中付之一炬，消失的不只是古村落，還有百年的歷史和鄉愁。因此，及時了解傳統村落消防安全現狀與火災隱患，為傳統村落提出更合理的消防安全規劃與消防安全管理，本文從黔東南傳統村落的特點出發，通過實地走訪與問卷調研，創建傳統村落的消防安全評估指標，然后應用人工神經網絡理論及消防安全原理，搭建BP神經網絡消防安全評估模型，快速有效地對黔東南傳統村落的消防安全現狀進行評估，通過消防安全評估，促進民眾的消防安全意識與村寨的消防安全建設，全面貫徹落實消防安全的預防為主，防消結合的工作方針。

1 傳統村落消防現狀及特點

1）建筑布局及建筑材料

黔東南苗族侗寨喜歡依山群建，建筑材料主要以杉木為主，防火等級低，房屋集中成片，建筑密度大，防火間距嚴重不足，一戶失火，就會造成火燒連營之勢。

2）用電用火管理不善

傳統村落大多修建久遠，電氣線路陳舊老化、亂拉亂接現象嚴重，加之用電線未穿管保護，存在極大的安全隱患。隨著生活水平的提高，家電下鄉的推動，各種家電也走進了各家各戶，家用電器增多，電線老化易引發過負荷、短路、接觸電阻過大等電氣火災。近年來，因電線或電器引起的火災占火災總數的40%以上。目前，黔東南州傳統村寨中60%的家庭還沿用老虎灶、地火爐等傳統的生活用火方式。在陰冷干燥的冬天，大多的家庭通過燃燒木炭或木柴取暖及熏臘肉，用火頻率增高、隨機性大、難管控。加之村民消防安全意識淡薄，科學用火用電意識不強，房連房，垛連垛，遇火星、飛火、死灰復燃等造成火災事故的頻率較高。

3）消防基礎設施匱乏

黔東南傳統村落大多數遠離城鎮，建于環境幽靜的高山深谷之中，村寨依山順勢而建，加之苗侗族喜歡群居，房屋都是一片邊一片，大多的村寨消防道路不規范或者根本沒有。近年來，盡量各級政府對傳統村落的消防工作都非常重視，村寨的消防設施也有了一定的改善，村寨也布局有消防水池、消防栓，消防裝備等，但由于專業消防站離村寨較遠而志愿消防組織很少，很多已有的消防設備很久無人看查，很多消防水池干涸或變成臭水池。加之村民的消防安全知識薄弱，火災自防自救能力不足，因此遠離城鎮的傳統村落一旦發生火災，專業消防隊鞭長莫及，只有任其燃燒，直至燒完為止。

2 消防安全評價指標

為推進黔東南州傳統村落的消防建設，強化古村落消防安全基礎工作，提高人民群眾自防自救能力，有效預防和減少火災事故發生，本文以《中華人民共和國消防法》《貴州省農村消防管理規定（2013修訂）》《黔東南苗族侗族自治州農村消防條例》等相關法律法規為依據，結合黔東南古村落的建筑特點，建立一套可以對農村消防發展水平綜合量化評價的指標體系。

1）村落消防規劃

由于苗鄉侗寨建筑大多是木質結構，耐火等級低，而且聚族簇擁而居，防火間距不滿足有關規范要求，無相應消防通道及消防設施，一旦失火，則殃及全寨，易燒難滅。因此村落消防規劃的總體情況是決定火災蔓延速度的主要原因，消防規劃的制定與實施在消防安全里是重中之重。消防規劃主要從火災的探測能力及滅火能力兩方面分析，各指標的權重根據村落的特點會有所不同。如火災的探測能力會根據村落的重要建筑是否有火災報警系統自動滅火系統、喊寨制度是否正常進行，特定的日子是否有相對應的消防安全應對措施，如清明期間的消防安全教育與交通要道執勤，臘月用火旺季的消防設備定期檢查及各家各戶各點的安全隱患排查。

2）消防安全建設與消防管理

黔東南的村寨大多遠離城鎮，因此，志愿消防站的建設情況、消防經費在志愿消防站的投資比例、村寨的消防安全檢查制度、消防安全宣傳教育教訓等決定了該村寨的自防與自救能力。另外通過公眾消防安全感問卷調查，了解該村寨的消防建設情況及管理情況，對上一級消防管人員起到監督作用。各地通過消防安全建設與消防管理，促進人防的建設與落實，真正貫徹落實安全消防中以防為主、以消為輔的基本思想，有效防止火災事故的發生。

3）消防救援能力

由于黔東南古村落的建筑大都以杉木為主且一戶連著一戶，防火間距很小或沒有，且入戶道路也非常的狹小，在防上面大多是人防而不是物防，所以為彌補防的不足，我們更應該在消上做足準備，有效防止火災事故的發生，村落消防基礎設備配置情況及救援能力等非常重要，它是避免火災釀成重大生命和財產損失的主要途徑。

3 人工神經網絡概述及消防安全評估系統

1）人工神經網絡概述

人工神經網絡是指利用工程技術手段模擬人腦神經網絡的結構和功能，進行知識的表示與存儲的一種技術。其目的是使機器具有人腦那樣的感知、學習和推理功能。BP神經網絡是一種按照誤差逆向傳播算法訓練的多層前饋神經網絡，是目前應用最廣泛的神經網絡。大量參考文獻表明，只要有一個隱含層的BP神經網絡，就可以逼近任何映射函數以完成給定的映射任務。一個三層BP神經網絡的拓撲結構圖如圖1所示。

圖1的BP神經網絡的輸入層有m個神經元，輸出層有n個神經元，隱含層p有個神經元，神經網絡的訓練樣本有N對，則對第k對訓練樣本在神經網絡上的形式及意義進行說明如下。

神經網絡輸入向量：Ak=（x1，x2，…，xm）

神經網絡目標輸出向量：Yk=（y1，y2，…，yn）

中間層各節點輸入向量：Sk=（s1，s2，…，sP）

中間層各節點輸出向量：Bk=（b1，b2，…，bp）

輸出層各節點輸入向量：Lk=（l1，l2，…，ln）

輸出層節點輸出向量：Yk=（y1，y2，…yn）

輸入層至中間層的連接權：ωij，i=1，2，…，m，j=1，2，…，p

中間層至輸出層的連接權：υjt，j=1，2，…，p，t=1，2，…，n

中間層各節點的輸出閾值：θj，j=1，2，…，p

輸出層各節點的輸出閾值：rt，t=1，2，…，n

其中：k=1，2，…N

2）消防安全評估系統

神經網絡模型能夠模擬人的大腦進行知識的表示與存儲活動，具有很強的非線性映射能力，因此將人工神經網絡理論應用于黔東南傳統村落的消防安全評價系統中，更能體現該方法的靈活性，同時能夠提高安全評價結果的準確性。本文從黔東南傳統村落的特點出發，結合村寨特性，創建適合的消防安全評估指標，然后通過實地走訪與問卷調研，通過分析整理相關資料與問卷得到大量的樣本數據，將其作為BP神經網絡的訓練數據。BP神經網絡在訓練過程中，不斷調整各層間的權值和閾值，完成測試樣本中的輸入與輸出的一一映射關系。最后將訓練好的網絡作為消防安全評估模型。通過消防安全評估，促進民眾的消防安全意識與村寨的消防安全建設，提高村民消防安全意識與火災自救能力。

4 結束語

隨著我國生活水平的提高與信息的快速傳播，傳統村落消防安全問題日益成為社會關注的熱點。通過定期對村落的消防安全進行評估，推動廣大群眾和相關部門認識到傳統村落消防問題的嚴重性，全面貫徹落實安全消防的工作方針。本文通過資料查詢與實地調研，提出了一套適合黔東南傳統村落安全消防評估指標，搭建BP神經網絡消防安全評估模型，提高村民的消防安全意識，推動村寨的消防安全建設發展，強化村寨消防安全基礎工作，提高人民群眾自防自救能力，有效預防和減少火災事故發生。

參考文獻：

[1]蘇拓.城市消防安全影響因素及評估體系研究[D].中國科學技術大學，2018.

[2]孫佳.村鎮消防安全評估方法研究[D].南華大學，2008.

[3]鄭蟬蟬，肖澤南.BP神經網絡理論在西南地區傳統村落消防安全評估中的應用[J].建筑科學，2017，33（01）：96-99，106.

[4]周堯多.基于神經網絡的高層建筑消防安全評估[D].浙江工業大學，2009.

[5]相坤，端木祥玲，李磊.城市消防規劃中納入區域火災風險評估思路的探討[J].消防技術與產品信息，2016（12）：3-5.

【通聯編輯：張薇】

收稿日期：2019-09-05

基金項目：黔東南州科技計劃項目（黔東南科合J字（2017）005號）;貴州省科技廳聯合項目（黔科合LH字[2017]7160號）

作者簡介：周作梅（1984-），女，貴州黎平人，研究方向為模式識別。