区域间灭火资源优化配置研究

论文摘要

经济的快速发展引发火灾事故的频度上升、危害性增大，相应地使得社会对灭火资源的需求数量增加，所以有必要完善目前的灭火资源配置格局，适应不断社会发展的需求。区域间的资源配置可以解决目前消防工作中存在的一些问题，诸如日益增大的危险源需求、消防装备与消防人员的不足与管理部门的重复建设等；而且由于消防装备的发展、信息技术的增强以及经济的提高为区域间的资源配置提供了物质及技术保障。国内外对灭火资源配置的相关研究已经取得了一定的成果，但也存在着一些问题，主要表现为：①危险源消防资源需求研究基本是从技术角度出发，对危险源发生火灾后所需的灭火救援资源进行计算，忽略了火灾发生概率的影响。②在灭火能力的定量研究中，大多通过建立评估指标利用层次分析法得到一个灭火能力或者组织效能的无量纲值，这种方法在某些情况下有失偏颇；并且由于它不具有物理意义，使其应用范围有限。③资源配置方式的现有研究中，则往往由于缺少衡量布局优劣的标准，难以对资源配置方式进行准确的比较。从系统分析角度研究灭火资源配置，它是在衡量了灭火资源需求方的需求大小与灭火资源供给方的灭火能力后，根据一定的灭火资源配置标准，选取合适的灭火资源配置方式。灭火资源的需求主要来自于危险源，它决定了对灭火资源需求的频度与数量；灭火资源的供给主要来自于各类消防组织，影响灭火能力的因素主要有：灭火剂、消防人员、消防装备与通讯设施等；灭火资源配置需要遵循几项原则，即整体性原则、动态性原则、平衡性原则与可行性原则。以系统分析的结论为基础，作者深入论述了构成灭火资源配置系统的各个部分。危险源需求传统的计量是危险源的确定性需求，它着重考察危险源发生火灾后对灭火资源的需求数量，忽略了火灾发生可能性对灭火资源需求的影响，难以准确计量危险源的长期需求，因此论文提出非确定性需求。非确定性需求是由危险源的确定性需求要素与火灾发生概率要素二者构成，并具有不确定性、低概率、规律性与层次性等特征。计算非确定性需求的关键是确定火灾发生概率，火灾发生的概率主要由危险源本身的性质决定，具有一定的统计规律性，由此提出利用火灾发生频率历史数据与危险源的特征参数拟合的方法来确定危险源火灾概率，并设计火灾概率神经网络算法进行回归预测。最后以油罐为例验证神经火灾概率网络算法的有效性。由于在传统灭火能力的研究中，没有非常明确衡量灭火能力的量纲，导致计算方法不是很客观、科学。通过研究灭火能力构成，发现两个特征：构成灭火能力的要素具有一定的层次性；不同层次的要素在数量上有一定的比例关系。据此，可以将构成灭火能力的要素根据比例关系逐层转化成为灭火剂的供给，并以此表征灭火能力。并以此为基础，建立了一种专门的数学模型，求出了比较客观、科学的灭火能力值。利用此模型计算了三个中队(站点)与整个区域的灭火能力，验证了提出的模型与算法的有效性。根据站点与危险源对应的不同，资源配置方式可以分为站点配置方式与灭火圈资源配置方式，为更精确的比较这两种资源配置方式，提出危险源火灾成本概念，分别测算单一站点资源配置方式及灭火圈资源配置方式对应的危险源火灾成本。由此得出了结论：首先，灭火圈资源配置方式不比站点配置方式差，更加适合于区域间灭火资源配置；其次，资源配置数量不同直接影响灭火圈的火灾成本。这说明了资源数量配置的不同对于火灾成本有着较大的影响，针对灭火圈资源数量优化问题，即对站点分配投资或者如何调整站点的资源配置数量，使得火灾成本最低，进行了探讨。以区域中某种资源的火灾成本最低为优化目标，构造了相应的优化模型，提供了相应的计算方法，为优化灭火圈资源配置方式提供了定量依据。论文主要从定量角度研究了灭火资源配置及其相关问题，改进发展了传统研究中的不够完善之处，使得相应的理论研究更加科学、合理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 问题的提出
• 1.1 论文的研究背景与研究对象
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究对象
• 1.2 论文的研究意义
• 1.3 论文框架与结构
• 第2章 相关理论发展与现状
• 2.1 危险源风险研究状况
• 2.1.1 国外研究成果
• 2.1.2 国内研究成果
• 2.2 危险源需求测定方法概述
• 2.3 组织能力研究状况
• 2.3.1 消防组织灭火能力研究
• 2.3.2 其它组织效能分析
• 2.4 灭火资源配置研究状况
• 2.4.1 灭火资源成本效益分析
• 2.4.2 灭火资源布局探讨
• 2.5 国内外研究的启示
• 第3章 灭火资源配置的系统分析
• 3.1 影响灭火资源配置的因素分析
• 3.1.1 灭火资源需求分析
• 3.1.2 灭火资源供给分析
• 3.2 灭火资源配置的基本原则
• 3.2.1 整体性原则
• 3.2.2 动态性原则
• 3.2.3 平衡性原则
• 3.2.4 可行性原则
• 3.3 系统分析结论
• 第4章 火灾危险源需求研究
• 4.1 火灾危险源的确定性需求
• 4.1.1 确定性需求的含义
• 4.1.2 确定性需求的基本特征
• 4.1.3 确定性需求的确定方法
• 4.2 火灾危险源的非确定性需求
• 4.2.1 非确定性需求的含义
• 4.2.2 非确定性需求的基本特征
• 4.2.3 非确定性需求的确定方法
• 4.3 火灾概率预测方法
• 4.3.1 分类与分级的算法
• 4.3.2 特征因素选取的原则
• 4.3.3 历史统计及数据的分析
• 4.3.4 拟合方法的确定
• 4.3.5 神经网络算法基本结构
• 4.4 火灾概率的储油罐预测实例
• 4.4.1 输入输出量及其确定方法
• 4.4.2 激励函数的选择
• 4.4.3 预测流程与结果
• 4.5 本章小结
• 第5章 灭火能力的度量
• 5.1 传统灭火能力度量与计算中的问题
• 5.2 灭火能力的相关概念
• 5.2.1 灭火能力的含义
• 5.2.2 灭火能力的分类
• 5.3 改进的灭火能力度量
• 5.3.1 决定度量单位的因素分析
• 5.3.2 度量单位的确定
• 5.4 改进的灭火能力计算方法
• 5.4.1 灭火剂供给流量的计算
• 5.4.2 灭火剂供给总量的计算
• 5.5 实例分析
• 5.5.1 某地区三个中队灭火资源状况
• 5.5.2 单一中队的计算
• 5.5.3 三个中队及区域的灭火能力
• 5.6 本章小结
• 第6章 灭火资源配置方式优化研究
• 6.1 单一站点资源配置方式
• 6.1.1 站点的相关概念
• 6.1.2 灭火资源配置方法
• 6.2 灭火圈资源配置方式
• 6.2.1 灭火圈的相关概念
• 6.2.2 灭火圈资源配置方法
• 6.3 火灾成本分析
• 6.3.1 站点火灾成本的提出
• 6.3.2 单一站点配置方式火灾成本
• 6.3.3 灭火圈配置方式火灾成本
• 6.4 资源配置方式的优化
• 6.4.1 灭火圈资源配置方式的选择
• 6.4.2 灭火圈资源配置方式的优化
• 6.5 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 论文的主要研究成果
• 7.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 储油罐火灾概率训练及预测数据
• 附录B GLPK工具包求解过程及结果分析
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果