基于信息熵的地鐵站點消防風險評估研究

王二飛

摘 要：業為了定量對地鐵站點消防安全進行風險評估，根據地鐵站點影響消防安全的各項指標和因素，解決地鐵站點系統內不確定信息難以量化的問題，引入信息熵。以信息熵來度量整個地鐵站點的消防安全風險，構建地鐵站點消防風險評估指標體系。同時介紹了信息熵法的計算步驟，并探析了將信息熵法應用于評估地鐵站點消防風險的可行性。

關鍵詞：風險評估 信息熵 評價指標

中圖分類號：TV877 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）01（c）-0134-02

現今地鐵為代表的城市軌道交通系統已經成為城市密集人口區域出行的主要方式。然而地鐵車站內環境封閉客流量大，發生火災安全事故對于人群的疏散和救援十分困難，其火災特點具有火情發展快，撲救難度大，人員疏散難，逃生時間短，逃生途徑少等弊端，對人員的生命和財產造成巨大威脅。

1 地鐵站點消防風險評估的研究概述

對于地下建筑內的消防風險度評估，國內外在火災風險評估研究的過程中，主要開展了制定發展規劃，進行專題研究，建立評估模型，開發相應的軟件等多項工作。對于建筑評估研究首先明確建筑的消防性能目標，并選用合適的評估手段衡量建筑達到目標的程度。

對于城市建筑進行火災風險評估的方法多種多樣，主要有事故分析，灰色系統預測，回歸預測等。自1948年美國數學家香農在解決信息度量問題時提出信息熵的概念以來，信息熵理論的應用已經十分廣泛，其已經應用于：數據集分割、教育信息處理、工程造價風險分析、臨床定量診斷分析、信息熵在粗糙集理論、信息熵在優化問題等領域上。

2 地鐵站點消防風險評估體系的構建

地鐵車站的消防系統是一個非常復雜的系統，各個因素間緊密關聯，任何因素的故障或失效都有可能造成重大的后果。根據系統安全的基本思想，以現代事故預防的理論和方法體系為核心，從系統的及基本特征（整體性、層次性、目的性和適應性）為出發點，從人（乘客，工作人員）的風險、物（建筑，設備）的風險、環境（周邊環境）的風險，管理（規章）的風險四個方面設置了消防風險評價指標，見表1。

3 信息熵法在地鐵站點消防風險評估中的應用

1948年，維納出版《控制論》，申農發表《通信數字理論》，幾乎同時以熵的形式表述了信息量的概念。維納指出，信息損失的過程與熵增加十分相似，系統的信息量與其熵互為消長，其定義n個可能的消息X1，X2，……Xn，其狀態的概率為P1，P2……Pn，（i=1，2……n），假設H（P1，P2，P3……Pn），為這一概率分布的不確定性量度，它應滿足，函數（其中為k比例系數），用來表示

信息源輸出后每個消息提供的平均信息量，將此函數稱為信息熵。

在評估過程中用信息熵值來計算各地鐵車站風險評價指標權重，對各評價指標進行加權，從而得出的結果較以往的評價方法更加客觀，其過程如下。

（一）評價指標的選取

對于地鐵車站消防風險的評價指標的選取，本文從人、物、環、管風險中選取了12個評價指標，對全國同類型的10個地鐵車站進行評價，形成了12個評價指標，10個被評價對象的評價體系。設有m個評價指標，n個被評價對象形成一個多對象關于多評價指標的評價矩陣如下。

（二）數據的標準化處理

在本文中采取了極差標準化法來去除各指標量綱影響數據的標準化處理。

（三）計算各指標的熵值

在評價中指標的熵權表示該指標在風險評估中的重要程度，熵權越大，說明該指標對風險水平的影響也更加的大，也表示該指標提供的有用信息也更多。

（五）熵權評價模型

根據熵的定義，用個評價指標，個評價對象的綜合評價值為：

4 結語

信息熵的理論的應用在隨著理論的發展和各學科間的交叉滲透，應用范圍得到了很大的拓展，但是在安全領域應用尚處于初級階段，但是用信息熵理論進行安全評估，有著傳統定性和定量方占有優勢，受人的主觀因素的影響較少結果更加客觀。本文運用信息熵理論進行地鐵站點消防安全評估的計算，為地下公共建筑內的消防安全評估提供了一個新的評估方法。

參考文獻

[1] 張姍姍.信息熵的性質及應用[J].科技信息，2011（14）：14.

[2] 陳寶智.安全原理[M].北京：冶金工業出版社，2008.

[3] 邢修三.物理熵、信息熵及其演化方程[J].中國科學，2001，31（1）：78-84.

[4] 劉浩廣，蔡紹洪.信息熵及其隨機性[J].貴州大學學報2007，24（4）：350-356.

[5] 北京市規劃委員會編.GB50157—2013地鐵設計規范[S]，北京：中國建筑工業出版社，2014.

[6] 鄧艷麗，譚志光.地鐵消防安全的研究[J].華北水利水電學院學報，2008（3）：80-82.

[7] 朱健.地鐵消防安全措施模糊評價[J].消防科技與技術，2005（3）：10-11.

[8] 閆宏，孫顏松.對開展消防安全評價的幾點建議[J].消防科技與技術，2006，25（3）：130-131.

[9] 王瑩.地下公共建筑消防安全評估研究[D].西安建筑科技大學，2007.