基于物聯網的體育場館消防安全評估研究

徐一旻 李津

摘 要：針對體育場館可能存在的消防安全問題，對影響體育場館消防安全的主要因素進行分析、篩選，以物聯網技術為基礎構建“靜態”與“動態”指標結合的消防安全評估體系，運用層次分析法和模糊綜合評價法，結合實例計算武漢市某體育場館消防安全評估得分與風險等級，根據評估結果提出整改建議，研究表明，該方法能推進體育場館的消防能力改善，控制火災風險，有助于消防安全建設的發展。

關鍵詞：體育場館;消防安全評估;指標體系;層次分析法;模糊綜合評價法

0 引言

火災，作為災害事故頻發的重要源頭之一，日漸受到世界各國政府的高度重視。我國作為世界大國，人口密度大，建筑種類多，火災隱患頻繁。近十年來，全國共接報亡人火災案件10815起，有15193人在火災中遇難，造成財產損失高達81.7億元人民幣。體育場館作為各類文娛活動的承載體，內部設施繁多，人流量大，空間密閉，結構復雜，人員素質參差不齊，防火防災意識薄弱，安全隱患時刻存在。因此，構建科學有效的消防安全評估方法對體育場館的消防安全工作顯得十分必要。國內外對體育場館消防安全評估的研究均取得一定成果，美國、澳大利亞、日本等結合建筑具體情況，將性能化防火方法運用于體育場館消防安全評估中，李梅玲、姜峰等通過構建指標體系，運用數學方法進行體育場館消防安全評估，但這些研究大多局限于對指標體系及評估算法的改變或整合，指標項大多為“靜態”指標（建筑結構、建筑規模、應急預案等），缺少對體育場館內部消防設施（自動噴淋滅火系統、室內消火栓系統、防排煙系統等）“動態”實時狀況的反應。因此，本研究結合新興的物聯網技術，通過物聯感知設備的在線監測能力，整合體育場館內部消防設施的實時數據作為評估指標，實現對體育場館消防安全的實時評估新模式。

1 體育場館消防安全指標體系構建

由于體育場館火災的危險性及風險性，為預防與減少火災發生可能，需將體育場館火災由事后“滅火救援”向事前“評估預防”轉移，提前發現和預判場館內火災隱患并及時整改。因此，運用科學、先進、合理的消防安全評估方法對預防體育場館火災的發生顯得尤為重要。

1.1 基于物聯網的消防安全評估

傳統的消防安全評估方式為人工檢測評估。由專業人員根據體育場館運管人員的需求，進行數據的現場采集與記錄，經檢測并分析總結后，將檢測時段的消防安全評估結果報告給場館方，供運管人員進行消防隱患排查與整改。該方式流程簡便、直觀且成本較低，但在評估時效、評估作用、評估時間等方面存在局限性。

基于物聯網的消防安全評估是運用物聯感知設備、互聯網、云計算等技術，將分布于體育場館內的消防設備設施聯網，物聯感知設備是對各消防子系統控制柜狀態、水壓、液位等各類消防數據進行監測，物聯感知設備的監測數據主要如表1。

通過物聯感知設備對各類消防設施數據的實時監測功能，結合視頻監控系統對人員動態的實時監測，將獲取的各項數據通過有線/無線網絡實時傳輸至監控系統平臺，運用AHP-FCE法對所得數據的計算，得到的評估結果反饋給消防運管人員，實現基于物聯網的實時消防安全評估，系統還能對消防運管人員進行隱患告警提示，并對各類設備設施進行遠程控制?；谖锫摼W的消防安全評估流程如圖1所示。

與傳統人工消防安全評估方式相比，基于物聯網的消防安全評估方式存在如下優點：

（1）體育場館消防安全實時評估。依據各物聯感知設備對場館內部消防設施的監測，實時獲取相關數據信息，實現體育場館消防安全的實時評估。

（2）體育場館火災提前預警?；趯w育場館內消防設備設施狀態的實時監測能力，根據分析數據的變化情況，一旦監測數據超過設定的閾值范圍，可第一時間發現火災隱患，并及時進行排查整改，防范火災事故于未然。

（3）體育場館消防安全評估流程快速響應。在消防安全評估的過程中，從數據的采集、分析處理到反饋應用，均經過物聯網系統的智能化響應，且當存在火災隱患時，系統會自動進行預警，極大提高了評估響應時間與處理效率。

當前體育場館內部消防設施設備大多處于信息孤島狀態，互不連通，且傳統的消防安全評估效率低下，不利于體育場館的火災預防工作。需從新的角度與思維方式探索，構建科學高效的消防安全管理方法，研究滿足體育場館消防安全評估的新模式。因此，運用基于物聯網的消防安全評估方式，將分散于體育場館內的消防設備設施數據及人員動態信息聯網匯集在一起，構建“靜態”與“動態”指標結合的消防安全評估新模式。

1.2 指標體系

靜態指標基于傳統人工方式進行數據采集，指在體育場館一定周期內數據通常不會發生變化的指標。根據前文分析，結合相關文獻和標準規范，靜態指標體系如表2所示。

動態指標是基于物聯網的方式進行數據采集，指在一定時間內數據會產生變化的指標，通過物聯網技術將場館內消防設施及人員動態等實時數據匯集至消防管理系統，實現遠程實時監測的目的。動態指標體系如表3所示。

2 基于AHP-FCE的消防安全評估計算

層次分析法是20世紀70年代中期由美國知名運籌學家Thomas.L，Satty教授提出的系統性分析方法，是一種定性與定量結合的方法，具體流程如圖2。

2.1 構建層次結構模型

指標層次結構分為三層，即目標層，準則層，方案層。由前文指標體系可知，體育場館消防安全評估層次結構模型如圖3所示。

2.2 構造判斷矩陣

通過專家打分法，兩兩比較同層級指標之間的重要程度，衡量各指標對上一層級指標影響的大小程度，并進行賦值，將1～9標度表作為賦值依據。

其他指標的判斷矩陣同理。

2.3 權重的計算

本研究運用求和法計算權重，權重ω體現各指標對體育場館消防安全的影響程度大小。首先對判斷矩陣A按列歸一化，得到矩陣按行相加后再次歸一化處理，求得指標權重ωi。如建筑固有安全性ωi=（0.0833，0.1932，0.7235）。

2.4 一致性檢驗

檢驗判斷矩陣的賦值是否合理，具體公式如下：

當CR<0.1時，則符合一致性，權重計算結果準確。

2.5 模糊綜合評價法計算流程

運用模糊數學中的最大隸屬度原則，對受到多種因素影響的目標進行綜合考慮并做出總體評價，是一種將定性轉變為定量的評價方法?；静襟E為：

（1）確定評價目標影響因素集U={u1，u2，…，un}，其中ui，i=1，2，…，n為評價因素，n是同一層次上單個因素的個數。

（2）給出評價集V={v1，v2，…，vm}，其中vj，j=1，2，…，m是評價結果，m是評價因素。

（3）確定隸屬度矩陣，假定對第i個因素ui進行模糊評價，可得一個關于vj的模糊向量：

Ri=（ri1，ri2，…，rij），i=1，2，…，n，j=1，2，…，m。

（4）計算對象集評判結果。通過ω到C的模糊變換，C=ω*R可得對象集的評判結果。其中ω為前文層次分析法所求得的指標權重。

本文邀請多位專家，經過專家商議將體育場館消防安全評估風險等級及對應分值做如表7的劃分。

3 武漢市某體育館消防安全評估

根據上述基于物聯網的消防安全評估方法，通過各類物聯感知設備在線監測的實時指標數據，結合層次分析法與模糊綜合評估法，評估武漢市某體育館的消防安全評估分數及風險等級。

根據第3節的計算方法可得，各項指標權重計算結果見表1-9。利用專家打分法對獲取的體育館“靜態”“動態”指標進行評判，依照眾數原則對10位專家的評估結果進行統計，各項指標隸屬度矩陣如表8。

由前述可知，體育場館消防安全評估五個等級的量化值依次為95、85、75、65、55分，據此可求得各項二級指標的得分。如建筑結構A11的計算結果為：A11=（0.1，0.6，0.3，0.0，0.0）（95，85，75，65，55）=83。

同理可求得其他所有指標評估得分結果，再根據指標權重，從下層級往上層級類推計算，得到消防安全評估最終結果，具體如表9。

經過層次分析法對權重的確定以及模糊綜合評價法對得分的計算，該體育館消防安全評估的最終得分為83.93分，處于比較安全的風險等級。

根據上述評估結果，盡管處于風險等級為比較安全，仍存在不合格的指標項，即電氣火災監控系統下的溫度正常率，得分為59分。在基于物聯網的消防管理系統出現溫度正常率不合格的告警后，消防運管人員前往現場找尋隱患，經過排查發現，由于2樓配電柜內線路間排列緊密，導致線路散熱差，引起溫度升高;而1樓消防控制室內部分線路老化，線路護套出現破損，導致絕緣性能變差、絕緣電阻降低，引起線路溫度升高。需對2樓線路走線進行重新調整排布，保證充足散熱，對1樓老化線路進行更換，防止漏電、短路。

4 結論

本研究結合基于物聯網的消防安全評估方式，將互聯網、消防物聯設施、管理人員等通過新的方式聯在一起，形成物與物、人與物相連，結合層次分析法與模糊綜合評價法的評估計算，得到體育場館消防安全評估得分與風險等級，并對問題進行及時整改，形成一張多維度的消防安全監控網，實現對體育場館消防安全狀況的實時監測、提前預警。

參考文獻

[1]劉竹筠.體育場館核心空間的火災風險與防火改造策略研究[D].天津：天津大學，2014.

[2]王輝.基于仿真模擬的大型體育館觀眾層火災安全疏散設計研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2016.

[3]李梅玲，路世昌.體育場館火災風險評估研究[J].消防技術與產品信息，2011，（06）：6-9.

[4]姜峰.體育場館的火災風險評估應用研究[J].廊坊師范學院學報（自然科學版），2014，14（06）：95-97.

[5]樓書含.基于Fluent的體育館建筑火災煙氣流動與控制研究[D].長沙：中南大學，2011.

[6]Saaty T. L. The analytic hierarchy process： Planning， priority setting， resources allocation[M]. McGraw-Hill， New York，1980.

[7]葉珍.基于AHP的模糊綜合評價方法研究及應用[D].廣州：華南理工大學，2010.

[8]萬蓓蕾.基于AHP-模糊綜合評價模型的上海城市社區風險評估研究[D].上海：復旦大學，2011.