基于物联网的体育场馆消防安全评估研究

徐一旻 李津

摘 要：针对体育场馆可能存在的消防安全问题，对影响体育场馆消防安全的主要因素进行分析、筛选，以物联网技术为基础构建“静态”与“动态”指标结合的消防安全评估体系，运用层次分析法和模糊综合评价法，结合实例计算武汉市某体育场馆消防安全评估得分与风险等级，根据评估结果提出整改建议，研究表明，该方法能推进体育场馆的消防能力改善，控制火灾风险，有助于消防安全建设的发展。

关键词：体育场馆;消防安全评估;指标体系;层次分析法;模糊综合评价法

0 引言

火灾，作为灾害事故频发的重要源头之一，日渐受到世界各国政府的高度重视。我国作为世界大国，人口密度大，建筑种类多，火灾隐患频繁。近十年来，全国共接报亡人火灾案件10815起，有15193人在火灾中遇难，造成财产损失高达81.7亿元人民币。体育场馆作为各类文娱活动的承载体，内部设施繁多，人流量大，空间密闭，结构复杂，人员素质参差不齐，防火防灾意识薄弱，安全隐患时刻存在。因此，构建科学有效的消防安全评估方法对体育场馆的消防安全工作显得十分必要。国内外对体育场馆消防安全评估的研究均取得一定成果，美国、澳大利亚、日本等结合建筑具体情况，将性能化防火方法运用于体育场馆消防安全评估中，李梅玲、姜峰等通过构建指标体系，运用数学方法进行体育场馆消防安全评估，但这些研究大多局限于对指标体系及评估算法的改变或整合，指标项大多为“静态”指标（建筑结构、建筑规模、应急预案等），缺少对体育场馆内部消防设施（自动喷淋灭火系统、室内消火栓系统、防排烟系统等）“动态”实时状况的反应。因此，本研究结合新兴的物联网技术，通过物联感知设备的在线监测能力，整合体育场馆内部消防设施的实时数据作为评估指标，实现对体育场馆消防安全的实时评估新模式。

1 体育场馆消防安全指标体系构建

由于体育场馆火灾的危险性及风险性，为预防与减少火灾发生可能，需将体育场馆火灾由事后“灭火救援”向事前“评估预防”转移，提前发现和预判场馆内火灾隐患并及时整改。因此，运用科学、先进、合理的消防安全评估方法对预防体育场馆火灾的发生显得尤为重要。

1.1 基于物联网的消防安全评估

传统的消防安全评估方式为人工检测评估。由专业人员根据体育场馆运管人员的需求，进行数据的现场采集与记录，经检测并分析总结后，将检测时段的消防安全评估结果报告给场馆方，供运管人员进行消防隐患排查与整改。该方式流程简便、直观且成本较低，但在评估时效、评估作用、评估时间等方面存在局限性。

基于物联网的消防安全评估是运用物联感知设备、互联网、云计算等技術，将分布于体育场馆内的消防设备设施联网，物联感知设备是对各消防子系统控制柜状态、水压、液位等各类消防数据进行监测，物联感知设备的监测数据主要如表1。

通过物联感知设备对各类消防设施数据的实时监测功能，结合视频监控系统对人员动态的实时监测，将获取的各项数据通过有线/无线网络实时传输至监控系统平台，运用AHP-FCE法对所得数据的计算，得到的评估结果反馈给消防运管人员，实现基于物联网的实时消防安全评估，系统还能对消防运管人员进行隐患告警提示，并对各类设备设施进行远程控制。基于物联网的消防安全评估流程如图1所示。

与传统人工消防安全评估方式相比，基于物联网的消防安全评估方式存在如下优点：

（1）体育场馆消防安全实时评估。依据各物联感知设备对场馆内部消防设施的监测，实时获取相关数据信息，实现体育场馆消防安全的实时评估。

（2）体育场馆火灾提前预警。基于对体育场馆内消防设备设施状态的实时监测能力，根据分析数据的变化情况，一旦监测数据超过设定的阈值范围，可第一时间发现火灾隐患，并及时进行排查整改，防范火灾事故于未然。

（3）体育场馆消防安全评估流程快速响应。在消防安全评估的过程中，从数据的采集、分析处理到反馈应用，均经过物联网系统的智能化响应，且当存在火灾隐患时，系统会自动进行预警，极大提高了评估响应时间与处理效率。

当前体育场馆内部消防设施设备大多处于信息孤岛状态，互不连通，且传统的消防安全评估效率低下，不利于体育场馆的火灾预防工作。需从新的角度与思维方式探索，构建科学高效的消防安全管理方法，研究满足体育场馆消防安全评估的新模式。因此，运用基于物联网的消防安全评估方式，将分散于体育场馆内的消防设备设施数据及人员动态信息联网汇集在一起，构建“静态”与“动态”指标结合的消防安全评估新模式。

1.2 指标体系

静态指标基于传统人工方式进行数据采集，指在体育场馆一定周期内数据通常不会发生变化的指标。根据前文分析，结合相关文献和标准规范，静态指标体系如表2所示。

动态指标是基于物联网的方式进行数据采集，指在一定时间内数据会产生变化的指标，通过物联网技术将场馆内消防设施及人员动态等实时数据汇集至消防管理系统，实现远程实时监测的目的。动态指标体系如表3所示。

2 基于AHP-FCE的消防安全评估计算

层次分析法是20世纪70年代中期由美国知名运筹学家Thomas.L，Satty教授提出的系统性分析方法，是一种定性与定量结合的方法，具体流程如图2。

2.1 构建层次结构模型

指标层次结构分为三层，即目标层，准则层，方案层。由前文指标体系可知，体育场馆消防安全评估层次结构模型如图3所示。

2.2 构造判断矩阵

通过专家打分法，两两比较同层级指标之间的重要程度，衡量各指标对上一层级指标影响的大小程度，并进行赋值，将1～9标度表作为赋值依据。

其他指标的判断矩阵同理。

2.3 权重的计算

本研究运用求和法计算权重，权重ω体现各指标对体育场馆消防安全的影响程度大小。首先对判断矩阵A按列归一化，得到矩阵按行相加后再次归一化处理，求得指标权重ωi。如建筑固有安全性ωi=（0.0833，0.1932，0.7235）。

2.4 一致性检验

检验判断矩阵的赋值是否合理，具体公式如下：

当CR<0.1时，则符合一致性，权重计算结果准确。

2.5 模糊综合评价法计算流程

运用模糊数学中的最大隶属度原则，对受到多种因素影响的目标进行综合考虑并做出总体评价，是一种将定性转变为定量的评价方法。基本步骤为：

（1）确定评价目标影响因素集U={u1，u2，…，un}，其中ui，i=1，2，…，n为评价因素，n是同一层次上单个因素的个数。

（2）给出评价集V={v1，v2，…，vm}，其中vj，j=1，2，…，m是评价结果，m是评价因素。

（3）确定隶属度矩阵，假定对第i个因素ui进行模糊评价，可得一个关于vj的模糊向量：

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

（4）计算对象集评判结果。通过ω到C的模糊变换，C=ω*R可得对象集的评判结果。其中ω为前文层次分析法所求得的指标权重。

本文邀请多位专家，经过专家商议将体育场馆消防安全评估风险等级及对应分值做如表7的划分。

3 武汉市某體育馆消防安全评估

根据上述基于物联网的消防安全评估方法，通过各类物联感知设备在线监测的实时指标数据，结合层次分析法与模糊综合评估法，评估武汉市某体育馆的消防安全评估分数及风险等级。

根据第3节的计算方法可得，各项指标权重计算结果见表1-9。利用专家打分法对获取的体育馆“静态”“动态”指标进行评判，依照众数原则对10位专家的评估结果进行统计，各项指标隶属度矩阵如表8。

由前述可知，体育场馆消防安全评估五个等级的量化值依次为95、85、75、65、55分，据此可求得各项二级指标的得分。如建筑结构A11的计算结果为：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标评估得分结果，再根据指标权重，从下层级往上层级类推计算，得到消防安全评估最终结果，具体如表9。

经过层次分析法对权重的确定以及模糊综合评价法对得分的计算，该体育馆消防安全评估的最终得分为83.93分，处于比较安全的风险等级。

根据上述评估结果，尽管处于风险等级为比较安全，仍存在不合格的指标项，即电气火灾监控系统下的温度正常率，得分为59分。在基于物联网的消防管理系统出现温度正常率不合格的告警后，消防运管人员前往现场找寻隐患，经过排查发现，由于2楼配电柜内线路间排列紧密，导致线路散热差，引起温度升高;而1楼消防控制室内部分线路老化，线路护套出现破损，导致绝缘性能变差、绝缘电阻降低，引起线路温度升高。需对2楼线路走线进行重新调整排布，保证充足散热，对1楼老化线路进行更换，防止漏电、短路。

4 结论

本研究结合基于物联网的消防安全评估方式，将互联网、消防物联设施、管理人员等通过新的方式联在一起，形成物与物、人与物相连，结合层次分析法与模糊综合评价法的评估计算，得到体育场馆消防安全评估得分与风险等级，并对问题进行及时整改，形成一张多维度的消防安全监控网，实现对体育场馆消防安全状况的实时监测、提前预警。

参考文献

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