基于Prophet-聚类模型的火灾时空聚集性特征及预测研究

为研究火灾发生的时空变化规律和聚集性特征,为火灾的科学防范提供参考,基于全国2003-2017年火灾发生次数、死亡人数、受伤人数和直接经济损失及31个省级行政区火灾发生次数等统计数据对火灾特征进行了趋势分析和时间序列预测,并通过K-means聚类分析对火灾空间分布特征和风险程度进行了划分.结果表明,2003-2017年月火灾特征呈先下降后上升再下降的趋势,且具有明显的季节趋势特征.春节期间火灾次数显著增多,具有节假日事件特征.使用Prophet模型对火灾次数进行了时间序列预测,均方根误差RMSE为 3 554.25,决定系数R2为0.98,预测精度较高,平均误差为4.6％,表明使用Prophet模型预测具有季节趋势和节假日事件特征的时间序列效果良好.对2015-2017年31个省级行政区的火灾风险程度进行等级划分,发现广东、浙江和江苏的火灾风险最高,总体为严重风险;天津、海南、贵州、西藏、青海、宁夏的火灾风险程度均较低.研究结果可以为更好地挖掘火灾时空分布及聚集性特征,以及消防部门的火灾防控工作提供一定的依据.     

季节调整分析在城市火灾发生规律研究中的应用

利用样本周期图法定量分析了城市火灾序列的周期性,并实例分析得出了北京市火灾时间序列具有12个月和48个月的周期性。然后采用季节调整法,将火灾时间序列中的季节因子和不规则因子提取出来,得出了经季节调整后的时间序列,从而得到了北京市火灾发生受季节因素影响的大小和城市火灾时间序列的基本发展趋势,大大提高了火灾数据之间的可比性。同时结论可为消防管理部门有针对性地采取消防监督管理措施和科学地安排消防执勤战备提供有力指导。     

基于分形学的瓦斯爆炸事故时序数据分析模型及应用

针对煤矿瓦斯爆炸灾害子系统的复杂非线性动力学特性,以南方某省1958—2007年的煤矿瓦斯爆炸事故发生数构建时间序列,应用霍斯特时间序列数据的标度行为,提出瓦斯爆炸时间序列的重标极差分析(R/S分析)方法。结果表明:瓦斯爆炸时间序列的霍斯特指数为0.550 2,分形维数为1.449 8,其分式布朗运动轨迹表现出一定的持久性和非高斯性。为诊断瓦斯爆炸事故时间序列变异年份,对时间序列进行分段R/S分析,获得变异年份为1974年,以1974年为分界点构成2个时间序列,霍斯特指数分别为0.589 1和0.697 5,分形维数为1.410 9和1.302 5,与煤矿瓦斯爆炸事故时间序列的持久性趋势一致。煤矿瓦斯爆炸事故时间序列看似无序却蕴藏规律,反映了系统的动力学变化特征,R/S分析方法可以描述煤矿瓦斯爆炸事故时间序列的动力学特征。     

基于北京市火灾统计数据的时间序列分析

采用Box-Jenkins法分析了城市火灾时间序列上的趋势性规律,通过数据预处理和模型的识别与诊断,最终建立了城市火灾预测模型。对北京市2000—2006年的火灾统计数据进行了平稳性处理,通过城市火灾预测模型的建模方法对北京市火灾发生次数的时间序列进行了ARIMA建模。根据得到的ARIMA(1,1,0)(1,1,1)12模型对北京市2007年的火灾发生次数进行了预测,并将该模型和BP神经网络模型的预测结果与实际情况进行对比分析。结果表明,ARIMA模型特别适用于随机性较大的火灾数据的趋势预测,并且方法简单,算法经济。     

基于扩展分形特征的图像型火灾检测

针对火灾检测中存在的不稳定及误判率高的问题,提出一种基于扩展分形特征的图像型火灾检测算法。首先在图像的HSI颜色空间进行火焰疑似区域的分割,然后采用文中提出的扩展分形特征计算方法计算图像扩展分形特征,利用该特征对目标事物对比度和大小尺寸敏感的特性,对火焰区域进行再次分割,得到最后的火焰区域。实验结果表明,该算法运行效率较高、误报率较低,适用于多种场合的火灾检测。     

基于关联维的事故时间序列分形特征分析

根据我国"十五"期间事故统计数据,构造了一个事故时间序列;基于相空间重构理论,对事故序列进行了相空间重构,应用G-P算法,对事故时间序列的分形特征进行了研究,计算得出事故时间序列的关联维数。研究结果表明:当嵌入维数达到8以后,该事故动力学系统具有稳定的关联维数4.7,说明至少有5个因子在影响着事故时间序列的动态变化,并且该系统的有效自由度为8。本研究对建立事故时间序列的预测模型有较大的参考价值。     

基于混沌时间序列分析的感光式火灾识别算法

采用混沌时间序列分析法对煤油和木材两种燃料的火焰信号进行了分析,通过主分量分析证明火焰信号属于混沌时间序列,煤油火焰、木材火焰和熄火信号的二维相平面图有明显的差异,它们的关联维和最大Lyapunov指数等混沌特征量的变化范围有所不同.该文通过数据挖掘,提出采用关联维判别火焰是否存在,同时配合最大Lyapunov指数判别燃料种类.所提出的火灾识别方法对发展感光式火灾探测器有一定的指导意义.     

基于事故树方法与三角模糊理论耦合的城市火灾风险分析

以消防安全工程学与系统安全工程理论为基础,结合我国城市发展特征及消防安全管理状况,建立城市区域火灾风险事故树;应用模糊重要度法对事故树基本事件进行排序,把导致火灾的因素进行模糊分级。从模糊概率排序以及分级可以看出,城市区域布局、移动消防力量以及人员素质是制约火灾风险的3个主要因素,并与历年来我国城市火灾发生的主要原因相吻合。笔者认为,要从根本上控制城市火灾风险,严格管理3个主要因素对于我国的城市消防安全管理有着非常积极的意义。     

基于随机过程的城市应急车辆数量配置模型

针对城市中应急车辆的配置规模问题,运用随机过程理论,获得系统中空闲应急车辆数量期望值模型。在一定的事件需求下,空闲应急车辆数量期望值与应急车辆配置总量、平均的事件发生间隔时间成正比,与平均的事件救援时间成反比。克服了采用马尔可夫过程分析多用于应急车辆繁忙期以及布局研究的局限。以某市火灾统计数据为例,说明了模型的使用,为在宏观上合理确定城市应急车辆的配置规模提供理论依据。     

煤矿瓦斯灾害事故的分形特性

为了解瓦斯灾害的演化特性与规律,应用分形理论中的R/S分析方法,对2000~2013年我国煤矿瓦斯事故及不同瓦斯事故类型建立四个时间序列进行分形特性研究,其重标极差的线性回归相关系数R在0.9715~0.9983之间,给定显著性水平α=0.05,经t检验,回归方程可靠;四个时间序列的赫斯特指数H在0.5998~0.9944之间,分形维数D在1.0056~1.4002之间,时间序列均具有明显的赫斯特现象和较强的约瑟效应。结果表明:煤矿瓦斯事故持续减少的趋势性很强;R/S分析方法能较好地反映煤矿瓦斯灾害子系统复杂的非线性动力学特性。     

关于大型商贸市场消防安全设计的探讨

借鉴国内外消防安全设计成功经验,跟踪国际火灾科学研究,探求一种适用于大型商贸市场的消防安全设计。以具体实例为对象,详细分析了该类建筑的建筑特点及火灾的危险性,采用了非常规性的消防安全设计理念,以满足大型商贸市场的现代化经营方式及消防安全的需要,其阐述和讨论结果可为进一步进行消防安全设计提供参考。     

凹型建筑外立面火灾烟气蔓延特性研究

为了研究凹型建筑外立面火灾烟气蔓延特性，对高层建筑凹槽内火灾烟气“三场”数值模拟。研究表明:结构因子α（进深与槽宽之比）的变化导致凹型建筑结构内呈现不同的火灾烟气蔓延规律；当α为0~0.4时，建筑凹槽内的火灾烟气无烟囱效应；当α为0.6~1.2时，建筑凹槽内的火灾烟气呈现一定的烟囱效应，其火灾烟气温度场、CO浓度场、扩散速度场变化显著；当α>1.2的，建筑凹槽内的火灾烟气烟囱效应显著。     

高层建筑外立面U型结构火蔓延的实验研究

针对高层建筑中常见的U型外立面结构,对典型有机保温材料硬质聚氨酯泡沫(PU)进行了小尺度条件下的U型结构竖直火蔓延实验研究,分析了其区别于高层建筑普通结构的竖直火蔓延特性.实验结果表明,U型结构竖直方向火蔓延是一个非稳态的火蔓延过程,其火蔓延速度会随着时间的推进逐渐加速.在燃烧过程中U型结构会产生烟囱效应,促进火蔓延的发展,其强度随着U型结构因子的增大而增大,当结构因子大于1.2时,火蔓延加速过程趋于稳定.     

钢筋混凝土矩形梁的当量耐火时间

为了正确评估钢筋混凝土矩形梁在实际火灾条件下的承载力,以一般室内火灾轰燃后的房间平均温度一时间曲线为火作用,以热传导和建筑结构耐火理论为基础,以梁在实际和标准火灾下的承载力相等为等效准则,用数值计算方法研究梁的当量耐火时间,并用最小二乘法导出其计算公式.火灾房间火灾荷载越大,开口因子越小,梁的当量耐火时间越长;反之越短.所给梁的当量耐火时间可用于建筑结构性能化耐火设计与评估:当火灾荷载密度较大,开口因子较小时加大梁的截面参数以获得安全性,反之,减小截面参数以获得经济性.     

城市火灾案例库辅助决策方法的研究

在对城市火灾事故案例进行全面调查、统计和分类分析的基础上,提出一种城市火灾案例特征属性的表示框架,对特征属性进行了层次化和结构化,同时对属性值的取值进行较为科学而严格的定义,进而应用混合相似度度量方法和粗糙-模糊集方法提炼案例中蕴涵的灭火救援知识,给出一种灭火救援辅助决策过程模型;通过查找最相似案例和案例库提炼出相关的灭火救援规则进行灭火救援辅助决策;成功进行了实例验证。该模型的建立可为城市火灾案例智能决策系统的研究提供参考。     

半地下有轨电车车站火灾自然排烟模式研究

为确定半地下有轨电车车站火灾情况下自然排烟模式的排烟效果,以某城市有轨电车典型车站为研究对象,采用数值模拟法建立全尺寸模型进行计算,研究半地下有轨电车车站在列车火灾情况下采用自然排烟模式时,车站空间内温度分布、排烟口与楼扶梯口流速等特征参数演化特征,分析半地下有轨电车车站火灾发生时,采用自然排烟模式的气流流场、烟气运动过程及控制效果。研究结果表明:在半地下有轨电车车站采用自然排烟模式,在规定时间(6 min)内烟气未降至危险高度处,自然排烟模式可用于该类车站通风排烟设计;自然排烟模式下气流组织主要由火灾烟气热浮力控制,无法保持稳定的气流组织与楼扶梯口的补风流速,具有一定的局限性。     

适应城市消防规划需求的火灾风险评估研究

研究城市火灾风险评估,可以为城市消防规划提供有效参考,对推进城市防灾减灾工程具有重要意义。面向所要研究区域的城市消防规划需求,首先分析区域火灾历史统计数据,提炼区域的火灾特点,从火灾危险性、承灾体易损性、城市抗灾能力3方面分析指标影响因子,建立了城市火灾风险评估指标体系;其次,提出了以建设用地地块为评估单元,基于现场调研和卫星遥感影像、城市用地分类相结合的指标因子快速分析方法,并通过加权平均评估城市火灾风险;最后,通过城市火灾风险评估案例研究,阐释了评估的技术流程和结果形式。研究结果表明:适应城市消防规划需求的火灾风险评估方法可以快速定量评估区域火灾风险的空间分布特征,还能识别出消防安全布局的重点地区,进一步支撑城市消防规划编制。     

城镇油气管道事故应急疏散决策优化

为实现油气管道事故中城镇大规模应急疏散的智慧决策,构建基于改进的自适应蚁群算法的应急疏散路径优化模型,开发基于油气管道典型事故后果分析的城镇大规模应急疏散决策优化系统平台(LSSED)。LSSED在地理信息系统平台上,针对油气管道泄漏引起的扩散、喷射火、池火、BLEVE、蒸气云爆炸等典型事故进行事故后果分析,对疏散通道当量长度和疏散时间成本函数进行定量评价,实现大规模应急疏散方案的智慧决策和避难方案的全局优化。案例分析表明,LSSED平台实现了基于地理信息系统的典型事故时变环境信息和应急疏散路径优化算法的数据传递及系统集成,实现了基于事故后果分析的城镇大规模人群疏散路径和避难方案优化,可为城镇安全规划和应急管理提供参考和借鉴。     

多源数据支持下城市火灾风险评估及规划响应

为探析城市火灾风险的空间格局特征,提出科学的火灾防控体系,以合肥市为研究对象,基于火灾风险兴趣点(POI)数据、NPP/VIIRS夜间灯光影像数据、消防站与道路信息等多源数据,运用SAVEE模型和迭代方程评估城市火灾风险,并引入区位-配置(L-A)模型,从不同目标情境优化消防站点布局。研究表明:火灾高风险区主要集中于合肥市二环以内的建成区,尤其是老城区、合肥西站片区、政务区、科学城和东部新中心等区域;现有48座消防站对研究区内的POI覆盖效果较好,覆盖率为86.76%,而对NPP/VIIRS覆盖效果一般,覆盖率仅为55.94%,覆盖率在合肥市东北部、西北部和南部部分地区仍有不足;基于最大化覆盖模型,规划新增44座消防站,明显提升5 min响应时间的覆盖率,可进一步夯实城市消防安全。