基于AHP-Bayes的城鎮(zhèn)老舊小區(qū)動(dòng)態(tài)智能化火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估模型
——以上海市M小區(qū)為例

余 婕，田世祥*，王 偉，江澤標(biāo)，楊君濤，韋善陽

(1.貴州大學(xué)礦業(yè)學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2.應(yīng)急管理部上海消防研究所，上海 200032)

我國經(jīng)濟(jì)正逐漸由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，城市化的進(jìn)程和規(guī)模不斷擴(kuò)張，使得火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)水平也不斷加重。社區(qū)是社會(huì)治理和民生保障的重要載體，傳統(tǒng)與非傳統(tǒng)消防安全因子彼此交叉滲透，其火災(zāi)具有受災(zāi)面積小、火災(zāi)荷載大、受困人員少但易傷亡、撲救難度小且救援要求高等特點(diǎn)，90%以上的社區(qū)火災(zāi)面積不超過50 m。2019年我國共接報(bào)火災(zāi)23.3萬起，其中居民住宅火災(zāi)雖然只占44.8%，但造成了1 045人死亡(占比為78.3%)，遠(yuǎn)超出其他場所死亡人數(shù)的總和，“小火亡人”問題仍然突出。于2000年以前建成的老舊小區(qū)是居民住宅火災(zāi)的重災(zāi)區(qū)，已成為城市發(fā)展面臨的主要消防痛點(diǎn)，直接威脅公眾生命財(cái)產(chǎn)和公共安全，亟待加強(qiáng)源頭治理和綜合治理。城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造是滿足人民群眾美好生活需要的重大民生工程和發(fā)展工程，2020年7月國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于全面推進(jìn)城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造工作的指導(dǎo)意見》中明確指出，消防改造是老舊小區(qū)改造工程的重要組成部分，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估是老舊小區(qū)消防改造的先決條件和考核改造成果評價(jià)的重要手段。

國內(nèi)外學(xué)者在建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估方法方面已做了大量的研究。如：陳娟娟等利用聚類分析與層次分析法相結(jié)合，評估了大型商場建筑單體火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)并確定了其風(fēng)險(xiǎn)水平等級；孫華麗等應(yīng)用主成分分析法評估了超大城市公共安全風(fēng)險(xiǎn)，找出了影響公共安全水平的重要因子，以實(shí)現(xiàn)城市公共安全的有效預(yù)防；孫旋等基于改進(jìn)層次分析法對火災(zāi)高危單位消防安全進(jìn)行了評估，并建立了火災(zāi)高危單位消防安全評估模型；徐堅(jiān)強(qiáng)等將貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法引入到火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量評估中，提出了基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的火災(zāi)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估模型；張立寧等、張強(qiáng)等分析了高層民用建筑火災(zāi)發(fā)生的不確定性及其特點(diǎn)，研究了適合高層民用建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的未確知C-均值聚類智能化綜合評估模型，并根據(jù)火災(zāi)煙氣參數(shù)的不確定性構(gòu)建了基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的豎井中性面模型；還有學(xué)者分別采用層次分析法、主成分分析法、熵權(quán)法、網(wǎng)絡(luò)層次分析法進(jìn)行組合賦權(quán)，建立了組合賦權(quán)火災(zāi)評估模型、層級火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型和模糊綜合評價(jià)模型，對古建筑群、文物建筑、少數(shù)民族村寨火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評估，分析了其潛在的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)及其等級，并對潛在的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)提出了相對應(yīng)的防控措施。此外，為了精準(zhǔn)、高效地評價(jià)養(yǎng)老社區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，確保社區(qū)配電網(wǎng)安全和智慧社區(qū)的建設(shè)，謝尊賢等研究了基于BIM-GA-BN耦合的養(yǎng)老社區(qū)施工安全評價(jià)模型，史運(yùn)濤等提出了基于層次分析-貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的社區(qū)配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)綜合評估方法。

綜上所述，前人在對建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)權(quán)重計(jì)算時(shí)僅考慮單一的主觀或者客觀權(quán)重，對建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)組合賦權(quán)動(dòng)態(tài)綜合評估少有研究，而對復(fù)雜老舊建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)組合賦權(quán)動(dòng)態(tài)評估的研究幾乎是空白。鑒于此，本文針對復(fù)雜老舊建筑火災(zāi)智能監(jiān)測、滅火設(shè)備設(shè)施、安全疏散救援、消防安全管理4個(gè)方面較薄弱的特點(diǎn)，建立了脆弱性核心影響因子風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系，并將層次分析法與貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法耦合，建立了基于AHP-Bayes的城鎮(zhèn)老舊小區(qū)動(dòng)態(tài)智能化火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估模型，實(shí)現(xiàn)了對城鎮(zhèn)復(fù)雜老舊小區(qū)火災(zāi)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評估，提高了城鎮(zhèn)老舊小區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，可為城鎮(zhèn)老舊小區(qū)火災(zāi)防控、滅火等提供理論支撐。

1 城鎮(zhèn)老舊小區(qū)消防安全的特點(diǎn)

絕大多數(shù)城鎮(zhèn)老舊小區(qū)建成于2000年以前，主要由住宅區(qū)和沿街底樓商戶兩個(gè)區(qū)域構(gòu)成其使用功能，小區(qū)普遍存在街道老、庭院老、住房老、設(shè)施老、居住環(huán)境差等顯著“四老”問題，小區(qū)公共設(shè)施較落后已影響到小區(qū)居民的基本生活，居民改造意愿強(qiáng)烈。結(jié)合上海市房管部門提供的客觀數(shù)據(jù)以及實(shí)地調(diào)研和近7年的火災(zāi)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)車違規(guī)充電、生活用火不慎、電氣設(shè)備安裝和使用維護(hù)不當(dāng)?shù)仁窃斐沙擎?zhèn)老舊小區(qū)火災(zāi)的主要原因。城鎮(zhèn)老舊小區(qū)具有以下消防安全共性特點(diǎn)：

(1) 建筑年代久，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。城鎮(zhèn)老舊小區(qū)老建筑年代久遠(yuǎn)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、樓層較低，不滿足現(xiàn)在建筑的消防標(biāo)準(zhǔn)，以至于近7年來老建筑極易發(fā)生火災(zāi)，其中著火建筑為二層建筑的占42%，三層建筑的占49%，其他建筑樓層的占9%。

(2) 構(gòu)件設(shè)施老舊。城鎮(zhèn)老舊小區(qū)公共消防設(shè)施和消防裝備建設(shè)具有滯后性，原有消防規(guī)劃不足，尤其是電氣線路老化問題嚴(yán)重，未設(shè)置簡易噴淋、獨(dú)立式煙感報(bào)警器、電氣火災(zāi)監(jiān)控、防排煙設(shè)施等系統(tǒng)。

(3) 逃生救援難度大。城鎮(zhèn)老舊小區(qū)存在消防道路被占用及間距不夠、疏散樓梯間及疏散通道堆放雜物、違規(guī)搭建、滅火器過期、滅火器數(shù)量或規(guī)格不符合要求、應(yīng)設(shè)而未設(shè)應(yīng)急照明以及疏散指示、安全出口數(shù)量不足或堵塞等問題，一旦發(fā)生火災(zāi)易造成群死群傷現(xiàn)象。

2 城鎮(zhèn)老舊小區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系建立

城鎮(zhèn)老舊小區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)包括定性評估指標(biāo)和定量評估指標(biāo)，即靜態(tài)評估指標(biāo)和動(dòng)態(tài)評估指標(biāo)。其中，靜態(tài)評估指標(biāo)數(shù)據(jù)通過實(shí)地考察獲取，即依照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，通過問答、問卷等形式進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，通過專家打分，利用Yaahp層次分析法軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,將其量化轉(zhuǎn)換為定量評估指標(biāo)權(quán)重；動(dòng)態(tài)指標(biāo)數(shù)據(jù)由火災(zāi)智能監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)提供，即將收集到的數(shù)據(jù)借助云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)進(jìn)行處理，經(jīng)處理后的數(shù)據(jù)直接代入公式計(jì)算評估指標(biāo)權(quán)重即可，具有智能化的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)智能防火探測。例如：評估指標(biāo)乘客電梯使用情況

A

、疏散樓梯堵塞情況

A

和疏散走道堵塞情況

A

可通過電梯中安置的智能攝像頭，由設(shè)備云端實(shí)時(shí)提供電梯箱內(nèi)煙和霧等火災(zāi)發(fā)生情形、電梯使用情況、發(fā)生火災(zāi)時(shí)乘電梯者在電梯箱內(nèi)的反應(yīng)、疏散樓梯和疏散走道堵塞情況等可視化監(jiān)測數(shù)據(jù)。本文從靜、動(dòng)態(tài)兩個(gè)視角出發(fā)，對城鎮(zhèn)老舊小區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估準(zhǔn)則層從4個(gè)方面進(jìn)行描述，并根據(jù)建筑消防設(shè)施配置使用等情況充分梳理火災(zāi)發(fā)生時(shí)各環(huán)節(jié)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的影響因子并設(shè)立21個(gè)評估指標(biāo)，進(jìn)而構(gòu)建可量化、實(shí)時(shí)反映城鎮(zhèn)老舊小區(qū)火災(zāi)動(dòng)態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系，見圖1。

圖1 城鎮(zhèn)老舊小區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系Fig.1 Fire risk assessment index system for urban old community

3 城鎮(zhèn)老舊小區(qū)動(dòng)態(tài)智能化火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估模型構(gòu)建

為了避免建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估過程中傳統(tǒng)方法帶來較強(qiáng)的主觀經(jīng)驗(yàn)性，本文采用層次分析法計(jì)算評估指標(biāo)的主觀權(quán)重，通過貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法計(jì)算評估指標(biāo)的客觀權(quán)重，對火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)影響因子進(jìn)行組合賦權(quán)，將主、客觀權(quán)重相結(jié)合得出評估指標(biāo)的綜合權(quán)重，從而對城鎮(zhèn)老舊小區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)智能化綜合評估。根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研情況，將建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)水平分為5個(gè)等級：非常安全(Ⅰ)、安全(Ⅱ)、比較安全(Ⅲ)、比較危險(xiǎn)(Ⅳ)、非常危險(xiǎn)(Ⅴ)。

3.1 基于AHP法的評估指標(biāo)主觀權(quán)重確定

層次分析(Analytic Hievarchy Process,AHP)法是一種系統(tǒng)定性計(jì)算評估指標(biāo)權(quán)重的分析方法，其基本原理是把復(fù)雜的評估系統(tǒng)按照目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、子準(zhǔn)則層、指標(biāo)層等層次進(jìn)行劃分，分析系統(tǒng)中影響因子之間相互作用的影響關(guān)系，并按照規(guī)定的標(biāo)度進(jìn)行定量化，構(gòu)造判斷矩陣，即可計(jì)算出判斷矩陣的最大特征值及相對應(yīng)的最大特征向量和各影響因子的相對權(quán)重。具體步驟如下：

(1) 構(gòu)造判斷矩陣。AHP法的核心是構(gòu)造判斷矩陣，將評估內(nèi)容層次劃分處理后，邀請?jiān)谙腊踩阮I(lǐng)域具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專家采用“1～9”標(biāo)度法(見表1)分別對兩級評估指標(biāo)體系中的影響因子進(jìn)行評估打分，以確定

P

的值，并將其進(jìn)行兩兩比較，逐層得到評估指標(biāo)權(quán)重的排序結(jié)果,從而構(gòu)造出

n

階判斷矩陣：

表1 判斷矩陣標(biāo)度及其含義[15]Table 1 Scale of judgment matrix and its meaning[15]

(1)

式中：

P

、

P

(

i

，

j

=1，2，…,

n

)表示影響因子；

P

表示

P

對

P

的相對重要性指數(shù);

n

為判斷矩陣的階數(shù)。

(2)

(3)

(4)

(3) 一致性檢驗(yàn)。為了保證判斷矩陣

P

的準(zhǔn)確性，需利用Yaahp軟件對其進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，判斷隨機(jī)一致性比率(

CR

)值的大小，

CR

值越小，表示一致性越高，準(zhǔn)確性越高，與現(xiàn)實(shí)越吻合。當(dāng)

CR

<0

.

1時(shí)，表示符合一致性檢驗(yàn)要求，屬于可接受范圍；反之，不滿足一致性檢驗(yàn)要求,無法獲得結(jié)果。具體計(jì)算公式如下：

(5)

(6)

式中：

n

為判斷矩陣的階數(shù)；

λ

為判斷矩陣的最大特征向量；

CI

為判斷矩陣的一般一致性指標(biāo)；

RI

為判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，具體取值見表2；

CR

為判斷矩陣的隨機(jī)一致性比率。

表2 判斷矩陣的RI值[14]Table 2 RI values of judgment matrix of order[14]

3.2 基于Bayes網(wǎng)絡(luò)法的評估指標(biāo)客觀權(quán)重確定

貝葉斯(Bayes)網(wǎng)絡(luò)法可通過對一次性事件進(jìn)行概率評估，來描述先發(fā)概率和后發(fā)概率之間的相互聯(lián)系，具有動(dòng)態(tài)計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)，滿足動(dòng)態(tài)智能化火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估模型建立的需要，可以用來處理城鎮(zhèn)老舊小區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評估研究中出現(xiàn)的不確定性問題。

3.2.1 Bayes網(wǎng)絡(luò)法概念

Bayes網(wǎng)絡(luò)法是一種信念網(wǎng)絡(luò)，是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)兩部分組成的二元數(shù)組，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一個(gè)描述各節(jié)點(diǎn)間相互關(guān)系的有向無圈圖，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)中條件概率表述了子節(jié)點(diǎn)對父節(jié)點(diǎn)的依托關(guān)系，定量描述了節(jié)點(diǎn)之間的影響強(qiáng)度，由父節(jié)點(diǎn)(原因)指向子節(jié)點(diǎn)(結(jié)果)，即原因指向結(jié)果，即BN=(網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù))，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)=(子節(jié)點(diǎn)集，有向邊集)。其中，有向邊集反映節(jié)點(diǎn)變量間的因果依賴關(guān)系。

(1) 確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。根據(jù)城鎮(zhèn)老舊小區(qū)火災(zāi)發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)從靜、動(dòng)態(tài)兩方面劃分影響因子，借助Netica Bayes網(wǎng)絡(luò)軟件構(gòu)建城鎮(zhèn)老舊小區(qū)火災(zāi)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估Bayes網(wǎng)絡(luò)圖，見圖2。本文所建立的評估Bayes網(wǎng)絡(luò)中父節(jié)點(diǎn)脆弱性影響因子總共為21個(gè)，這21個(gè)影響因子主要包括靜態(tài)因子和動(dòng)態(tài)因子，其中靜態(tài)因子由調(diào)查人員現(xiàn)場檢查輸入，動(dòng)態(tài)因子由智能探測終端提供數(shù)據(jù)測算得到。

圖2 城鎮(zhèn)老舊小區(qū)火災(zāi)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估Bayes網(wǎng)絡(luò)圖Fig.2 Bayesian network diagram of dynamic fire risk assessment for urban old community

(2) 確定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)參數(shù)代表了評估對象基本特征和父子節(jié)點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)依賴程度，包括節(jié)點(diǎn)變量參數(shù)和條件概率表兩個(gè)部分，節(jié)點(diǎn)變量參數(shù)即是先發(fā)概率與后發(fā)概率的確定；條件概率表用來量化父節(jié)點(diǎn)對子節(jié)點(diǎn)的影響程度，即火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的等級。

3.2.2 Bayes網(wǎng)絡(luò)法確定評估指標(biāo)的客觀權(quán)重

利用Bayes網(wǎng)絡(luò)法計(jì)算評估指標(biāo)的客觀權(quán)重，并評估消防安全狀態(tài)。計(jì)算Bayes網(wǎng)絡(luò)(BN)每層節(jié)點(diǎn)得分時(shí)，先設(shè)各評估指標(biāo)的評分滿分為100分，將節(jié)點(diǎn)全部狀態(tài)處于有利消防安全狀態(tài)時(shí)的先發(fā)概率乘以100后得到BN每層節(jié)點(diǎn)的分?jǐn)?shù)，再將節(jié)點(diǎn)分?jǐn)?shù)量化后得到火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)并作為輸入端；然后從底端開始，每往上一層各評估指標(biāo)的得分等于每個(gè)節(jié)點(diǎn)評估指標(biāo)得分乘以該節(jié)點(diǎn)評估指標(biāo)權(quán)重相加的總和，再與同層對應(yīng)節(jié)點(diǎn)評估指標(biāo)的Bayes網(wǎng)絡(luò)得分相加求取平均值，即可得出該層各節(jié)點(diǎn)評估指標(biāo)的最終得分，進(jìn)而計(jì)算出評估指標(biāo)的客觀權(quán)重。概率

P

、Bayes網(wǎng)絡(luò)中各評估指標(biāo)的權(quán)重

β

″(

A

1)的計(jì)算公式如下：

(7)

(8)

式中：

n

為節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；

F

和

E

為隨機(jī)變量，

F

=

f

為一組事件假設(shè)，

E

=

e

為一組條件，在條件

E

=

e

發(fā)生之前，對事件

F

=

f

造成的影響概率

P

(

F

)稱為先發(fā)概率，在條件

E

=

e

發(fā)生之后，對事件

F

=

f

造成的影響概率

P

(

F

|

E

)稱為后發(fā)概率。

3.3 確定指標(biāo)組合權(quán)重

(9)

3.4 構(gòu)建基于AHP-Bayes的城鎮(zhèn)老舊小區(qū)動(dòng)態(tài)智能化火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估模型

本文基于AHP-Bayes建立城鎮(zhèn)老舊小區(qū)動(dòng)態(tài)智能化火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估模型。該模型的評估流程如下(見圖3)：在構(gòu)建的城鎮(zhèn)老舊小區(qū)靜、動(dòng)態(tài)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，從多層面對火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)影響因子進(jìn)行綜合分析，即將評估指標(biāo)體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和子準(zhǔn)則層，其中，目標(biāo)層從靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩個(gè)角度進(jìn)行分析；一級指標(biāo)準(zhǔn)則層主要包括火災(zāi)智能探測能力

A

、滅火設(shè)備設(shè)施能力

B

、安全疏散救援能力

C

、消防安全管理能力

D

4個(gè)方面,二級指標(biāo)子準(zhǔn)則層從21個(gè)評估指標(biāo)進(jìn)行評價(jià);將AHP法與Bayes網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行耦合，確定評估指標(biāo)的綜合權(quán)重，并根據(jù)最大權(quán)重原則確定各評估指標(biāo)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)水平等級，且認(rèn)為火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)水平等級為較安全及以下的均需要對其進(jìn)行消防改造，其余火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)水平等級的則需進(jìn)行消防完善即可。最終實(shí)現(xiàn)了對城鎮(zhèn)老舊小區(qū)消防安全管理效果的動(dòng)態(tài)評估。

圖3 城鎮(zhèn)老舊小區(qū)動(dòng)態(tài)智能化火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估模型評估流程Fig.3 Assessment process of dynamic intelligent fire risk assessment model for urban old community

4 案例應(yīng)用與分析

為了檢驗(yàn)基于AHP-Bayes的城鎮(zhèn)老舊小區(qū)動(dòng)態(tài)智能化火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估模型在城鎮(zhèn)老舊小區(qū)建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估中的準(zhǔn)確性、實(shí)用性和可靠性，本文選取了上海市徐匯區(qū)斜土街道M老舊小區(qū)作為評估對象，根據(jù)上述建立的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系并結(jié)合小區(qū)實(shí)際情況，利用基于AHP-Bayes的城鎮(zhèn)老舊小區(qū)動(dòng)態(tài)智能化火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估模型，對M老舊小區(qū)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級進(jìn)行了評估。

4.1 M老舊小區(qū)消防安全現(xiàn)狀

經(jīng)過前幾年的改造工程，上海市一些老舊小區(qū)加裝了簡易噴淋等消防設(shè)施，但目前仍有49.79%的老舊小區(qū)未設(shè)置獨(dú)立式煙感報(bào)警裝置，60.3%的老舊小區(qū)未設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，47.23%的老舊小區(qū)未設(shè)置簡易噴淋系統(tǒng)。M老舊小區(qū)總建筑面積為19 536 m，在1979—1984年建成并使用，共有21棟樓，分別編號為5～25號樓，均為5層或6層建筑，最高樓層為6層，由住宅區(qū)、底樓商戶區(qū)組成。該小區(qū)房屋總戶數(shù)為438戶，其中出租戶61戶，共有居民1 226人，其中老年人口數(shù)量為229人，占比為18.7%。該小區(qū)內(nèi)無室外消火栓，有乘客電梯，周圍市政道路總長359 m，市政消火栓共5個(gè)，市政消火栓到小區(qū)內(nèi)的最遠(yuǎn)行進(jìn)距離為250 m，離其最遠(yuǎn)的點(diǎn)是5號樓；最近消防站為東安消防救援站，到小區(qū)內(nèi)的最遠(yuǎn)行進(jìn)距離為1.9 km，離其最遠(yuǎn)的點(diǎn)也是5號樓。

4.2 模型應(yīng)用

4.2.1 評估指標(biāo)主觀權(quán)重的計(jì)算

通過現(xiàn)場調(diào)研收集到M小區(qū)資料，按照圖1所列的評估指標(biāo)體系及分層方法，將M老舊小區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系導(dǎo)入Yaahp軟件中，應(yīng)用AHP法通過公式(1)～(6)計(jì)算各項(xiàng)評估指標(biāo)的主觀權(quán)重。以準(zhǔn)則層評估指標(biāo)為例，計(jì)算出判斷矩陣的最大特征向量

λ

=4.032，

CI

=0

.

027，判斷矩陣的隨機(jī)一致性比率

CR

=0.077 8<0.1，符合一致性檢驗(yàn)要求，準(zhǔn)則層判斷矩陣及各評估指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果見表3，其余子準(zhǔn)則層各評估指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算結(jié)果見表4。

表3 M老舊小區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估準(zhǔn)則層判斷矩陣及各評估指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果Table 3 Index weight and consistency checking index of criterion layer of dynamic fire risk assessment index system for old community M

表4 M老舊小區(qū)動(dòng)態(tài)智能化火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估各評估指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果Table 4 Index weight of dynamic intelligent fire risk assessment for old community M

4.2.2 評估指標(biāo)客觀權(quán)重的計(jì)算

本文借助Netica Bayes網(wǎng)絡(luò)軟件將M老舊小區(qū)收集的資料及數(shù)據(jù)輸入，計(jì)算得出各層次BN節(jié)點(diǎn)得分，將節(jié)點(diǎn)得分作為輸入端，根據(jù)公式(7)～(8)及第3.2.2中描述的方法計(jì)算得出層次一各項(xiàng)BN節(jié)點(diǎn)的最終得分，進(jìn)而量化得到層次一各評估指標(biāo)的權(quán)重，方法同理，依此類推，便可得出該小區(qū)各項(xiàng)評估指標(biāo)的權(quán)重和消防安全綜合得分。其中，消防安全綜合得分0～50分為很危險(xiǎn)級別，50～60分為一般危險(xiǎn)級別，70～80分為一般安全級別，80分以上為安全級別；節(jié)點(diǎn)得分0～50分為很危險(xiǎn)級別，50～60分為一般危險(xiǎn)級別，70～80分為一般安全級別，80分以上為安全級別。通過計(jì)算，可得到M老舊小區(qū)各層次BN節(jié)點(diǎn)得分和消防安全綜合得分，其計(jì)算結(jié)果見表5。由表5可知，該M老舊小區(qū)的消防安全綜合得分為48.5分，屬于危險(xiǎn)級別。

表5 M老舊小區(qū)動(dòng)態(tài)智能化火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)綜合評估結(jié)果Table 5 Comprehensive results of dynamic intelligent fire risk assessment for old community M

4.2.3 評估指標(biāo)綜合權(quán)重的確定

以準(zhǔn)則層中火災(zāi)智能探測能力

A

、滅火設(shè)備設(shè)施能力

B

、安全疏散救援能力

C

、消防安全管理能力

D

為最終評估指標(biāo)，根據(jù)收集的數(shù)據(jù)采用AHP法和Bayes網(wǎng)絡(luò)法計(jì)算得出各評估指標(biāo)的主觀權(quán)重和客觀權(quán)重，將各評估指標(biāo)的主、客觀權(quán)重進(jìn)行組合賦權(quán)，通過公式(9)計(jì)算出各評估指標(biāo)的綜合權(quán)重，其計(jì)算結(jié)果見表6。

表6 M老舊小區(qū)動(dòng)態(tài)智能化火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估一級評估指標(biāo)綜合權(quán)重的計(jì)算結(jié)果Table 6 Calculation result of index comprehensive weight of dynamic intelligent fire risk assessment for old community M

4.3 討論與分析

(1) 將模型應(yīng)用于M老舊小區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估，根據(jù)最大權(quán)重原則，由表4和表5分析得出：評估指標(biāo)疏散走道堵塞情況

A

、消火栓系統(tǒng)

B

、電氣線路及使用情況

C

、消防設(shè)備維護(hù)情況

D

的權(quán)重為相應(yīng)指標(biāo)層中權(quán)重最大的；由表6可知，

M

老舊小區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估一級評估指標(biāo)中，評估指標(biāo)的安全疏散救援能力

C

的綜合權(quán)重最高為0

.

391 5，其次為滅火設(shè)備設(shè)施能力

B

，該指標(biāo)的權(quán)重為0

.

245 8，進(jìn)而推斷出該老舊小區(qū)安全疏散救援能力較為薄弱，與實(shí)際情況較為符合。

(2) 針對M老舊小區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估出現(xiàn)的問題，提出如下應(yīng)對措施與建議：拆除耐火等級低的居民建筑，將其改造為車道、綠化帶、集中電瓶車充電點(diǎn)，并設(shè)置安全防火間距；將活動(dòng)廣場、公共綠地、消防道路及耐火等級較高的建筑物作為分隔，解決老舊城區(qū)連片和無消防車道等問題；制定小區(qū)個(gè)性化的消防改造方案，開展評估一區(qū)一策原則；設(shè)置電氣監(jiān)控設(shè)備并引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對老舊小區(qū)實(shí)施火災(zāi)智能化安全隱患監(jiān)控；采購適用于老舊小區(qū)滅火使用的小型消防車，采用疏通社會(huì)車輛與拓路拔點(diǎn)征收方式以確保現(xiàn)有消防車道的暢通，以此降低小區(qū)建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié) 論

(1) 本文構(gòu)建了基于AHP-Bayes的城鎮(zhèn)老舊小區(qū)動(dòng)態(tài)智能化火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估模型，其內(nèi)容包括構(gòu)建基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估推理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)老舊小區(qū)動(dòng)態(tài)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系以及相應(yīng)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的計(jì)算模型。

(2) 該模型通過將傳統(tǒng)AHP法與Bayes網(wǎng)絡(luò)法耦合進(jìn)行評估指標(biāo)權(quán)重的組合賦權(quán)并計(jì)算出評估指標(biāo)的綜合權(quán)重，提高了評估指標(biāo)權(quán)重確定的合理性和科學(xué)性，實(shí)現(xiàn)了建筑火災(zāi)主、客觀風(fēng)險(xiǎn)的綜合評估。

(3) 通過模型應(yīng)用可有效識別出引起建筑火災(zāi)的關(guān)鍵影響因子，實(shí)現(xiàn)了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)分析，可為減少火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)提供依據(jù)。