浅析人工神经网络在黔东南州传统村落消防安全评估体系的应用研究

来源:用户上传      作者:

　　摘要：传统村落物质文化遗产和地方景观资源丰富。黔东南州的苗乡侗寨建筑以杉木为主，房屋集中成片，火灾易烧难灭。本文通过资料查询与实地调研，提出一套适合黔东南传统村落消防安全评估指标体系，搭建BP神经网络消防安全评估模型，快速有效地对黔东南传统村落的消防安全现状进行评估，提高村民消防安全意识与火灾自救能力。
　　关键词：神经网络;黔东南;消息安全;评估体系
　　中图分类号：TU998.12 文献标识码：A
　　文章编号：1009-3044（2019）35-0174-02
　　黔东南传统村落历史悠久，苗侗村寨布局协调、建筑典型，传统习俗保存完整、民族风情浓郁、具有民族特色或者地方特点。近年来，黔东南先后成功申报中国传统村落409个（贵州省724个），数量均居全国市州第1位。黔东南州森林资源丰富，有“杉乡林海”之称。其建筑物大都就地取杉建造，耐火等级低，而且聚族簇拥而居，防火间距不满足有关规范要求，无相应消防通道及消防设施，一旦失火，则殃及全寨，易烧难灭。近些年，好几个传统村落在大火中付之一炬，消失的不只是古村落，还有百年的历史和乡愁。因此，及时了解传统村落消防安全现状与火灾隐患，为传统村落提出更合理的消防安全规划与消防安全管理，本文从黔东南传统村落的特点出发，通过实地走访与问卷调研，创建传统村落的消防安全评估指标，然后应用人工神经网络理论及消防安全原理，搭建BP神经网络消防安全评估模型，快速有效地对黔东南传统村落的消防安全现状进行评估，通过消防安全评估，促进民众的消防安全意识与村寨的消防安全建设，全面贯彻落实消防安全的预防为主，防消结合的工作方针。
　　1 传统村落消防现状及特点
　　1）建筑布局及建筑材料
　　黔东南苗族侗寨喜欢依山群建，建筑材料主要以杉木为主，防火等级低，房屋集中成片，建筑密度大，防火间距严重不足，一户失火，就会造成火烧连营之势。
　　2）用电用火管理不善
　　传统村落大多修建久远，电气线路陈旧老化、乱拉乱接现象严重，加之用电线未穿管保护，存在极大的安全隐患。随着生活水平的提高，家电下乡的推动，各种家电也走进了各家各户，家用电器增多，电线老化易引发过负荷、短路、接触电阻过大等电气火灾。近年来，因电线或电器引起的火灾占火灾总数的40%以上。目前，黔东南州传统村寨中60%的家庭还沿用老虎灶、地火炉等传统的生活用火方式。在阴冷干燥的冬天，大多的家庭通过燃烧木炭或木柴取暖及熏腊肉，用火频率增高、随机性大、难管控。加之村民消防安全意识淡薄，科学用火用电意识不强，房连房，垛连垛，遇火星、飞火、死灰复燃等造成火灾事故的频率较高。
　　3）消防基础设施匮乏
　　黔东南传统村落大多数远离城镇，建于环境幽静的高山深谷之中，村寨依山顺势而建，加之苗侗族喜欢群居，房屋都是一片边一片，大多的村寨消防道路不规范或者根本没有。近年来，尽量各级政府对传统村落的消防工作都非常重视，村寨的消防设施也有了一定的改善，村寨也布局有消防水池、消防栓，消防装备等，但由于专业消防站离村寨较远而志愿消防组织很少，很多已有的消防设备很久无人看查，很多消防水池干涸或变成臭水池。加之村民的消防安全知识薄弱，火灾自防自救能力不足，因此远离城镇的传统村落一旦发生火灾，专业消防队鞭长莫及，只有任其燃烧，直至烧完为止。
　　2 消防安全评价指标
　　为推进黔东南州传统村落的消防建设，强化古村落消防安全基础工作，提高人民群众自防自救能力，有效预防和减少火灾事故发生，本文以《中华人民共和国消防法》《贵州省农村消防管理规定（2013修订）》《黔东南苗族侗族自治州农村消防条例》等相关法律法规为依据，结合黔东南古村落的建筑特点，建立一套可以对农村消防发展水平综合量化评价的指标体系。
　　1）村落消防规划
　　由于苗鄉侗寨建筑大多是木质结构，耐火等级低，而且聚族簇拥而居，防火间距不满足有关规范要求，无相应消防通道及消防设施，一旦失火，则殃及全寨，易烧难灭。因此村落消防规划的总体情况是决定火灾蔓延速度的主要原因，消防规划的制定与实施在消防安全里是重中之重。消防规划主要从火灾的探测能力及灭火能力两方面分析，各指标的权重根据村落的特点会有所不同。如火灾的探测能力会根据村落的重要建筑是否有火灾报警系统自动灭火系统、喊寨制度是否正常进行，特定的日子是否有相对应的消防安全应对措施，如清明期间的消防安全教育与交通要道执勤，腊月用火旺季的消防设备定期检查及各家各户各点的安全隐患排查。
　　2）消防安全建设与消防管理
　　黔东南的村寨大多远离城镇，因此，志愿消防站的建设情况、消防经费在志愿消防站的投资比例、村寨的消防安全检查制度、消防安全宣传教育教训等决定了该村寨的自防与自救能力。另外通过公众消防安全感问卷调查，了解该村寨的消防建设情况及管理情况，对上一级消防管人员起到监督作用。各地通过消防安全建设与消防管理，促进人防的建设与落实，真正贯彻落实安全消防中以防为主、以消为辅的基本思想，有效防止火灾事故的发生。
　　3）消防救援能力
　　由于黔东南古村落的建筑大都以杉木为主且一户连着一户，防火间距很小或没有，且入户道路也非常的狭小，在防上面大多是人防而不是物防，所以为弥补防的不足，我们更应该在消上做足准备，有效防止火灾事故的发生，村落消防基础设备配置情况及救援能力等非常重要，它是避免火灾酿成重大生命和财产损失的主要途径。
　　3 人工神经网络概述及消防安全评估系统
　　1）人工神经网络概述
　　人工神经网络是指利用工程技术手段模拟人脑神经网络的结构和功能，进行知识的表示与存储的一种技术。其目的是使机器具有人脑那样的感知、学习和推理功能。BP神经网络是一种按照误差逆向传播算法训练的多层前馈神经网络，是目前应用最广泛的神经网络。大量参考文献表明，只要有一个隐含层的BP神经网络，就可以逼近任何映射函数以完成给定的映射任务。一个三层BP神经网络的拓扑结构图如图1所示。 　　图1的BP神经网络的输入层有m个神经元，输出层有n个神经元，隐含层p有个神经元，神经网络的训练样本有N对，则对第k对训练样本在神经网络上的形式及意义进行说明如下。
　　神经网络输入向量：Ak=（x1，x2，…，xm）
　　神经网络目标输出向量：Yk=（y1，y2，…，yn）
　　中间层各节点输入向量：Sk=（s1，s2，…，sP）
　　中间层各节点输出向量：Bk=（b1，b2，…，bp）
　　输出层各节点输入向量：Lk=（l1，l2，…，ln）
　　输出层节点输出向量：Yk=（y1，y2，…yn）
　　输入层至中间层的连接权：ωij，i=1，2，…，m，j=1，2，…，p
　　中间层至输出层的连接权：υjt，j=1，2，…，p，t=1，2，…，n
　　中间层各节点的输出阈值：θj，j=1，2，…，p
　　输出层各节点的输出阈值：rt，t=1，2，…，n
　　其中：k=1，2，…N
　　2）消防安全评估系统
　　神经网络模型能够模拟人的大脑进行知识的表示与存储活动，具有很强的非线性映射能力，因此将人工神经网络理论应用于黔东南传统村落的消防安全评价系统中，更能体现该方法的灵活性，同时能够提高安全评价结果的准确性。本文从黔东南传统村落的特点出发，结合村寨特性，创建适合的消防安全评估指标，然后通过实地走访与问卷调研，通过分析整理相关资料与问卷得到大量的样本数据，将其作为BP神经网络的训练数据。BP神经网络在训练过程中，不断调整各层间的权值和阈值，完成测试样本中的输入与输出的一一映射关系。最后将训练好的网络作为消防安全评估模型。通过消防安全评估，促进民众的消防安全意识与村寨的消防安全建设，提高村民消防安全意识与火灾自救能力。
　　4 结束语
　　随着我国生活水平的提高与信息的快速传播，传统村落消防安全问题日益成为社会关注的热点。通过定期对村落的消防安全进行评估，推动广大群众和相关部门认识到传统村落消防问题的严重性，全面贯彻落实安全消防的工作方针。本文通过资料查询与实地调研，提出了一套适合黔东南传统村落安全消防评估指标，搭建BP神经网络消防安全评估模型，提高村民的消防安全意识，推动村寨的消防安全建设发展，强化村寨消防安全基础工作，提高人民群众自防自救能力，有效预防和减少火灾事故发生。
　　参考文献：
　　[1]苏拓.城市消防安全影响因素及评估体系研究[D].中国科学技术大学，2018.
　　[2]孙佳.村镇消防安全评估方法研究[D].南华大学，2008.
　　[3]郑蝉蝉，肖泽南.BP神经网络理论在西南地区传统村落消防安全评估中的应用[J].建筑科学，2017，33（01）：96-99，106.
　　[4]周尧多.基于神经网络的高层建筑消防安全评估[D].浙江工業大学，2009.
　　[5]相坤，端木祥玲，李磊.城市消防规划中纳入区域火灾风险评估思路的探讨[J].消防技术与产品信息，2016（12）：3-5.
　　【通联编辑：张薇】
　　收稿日期：2019-09-05
　　基金项目：黔东南州科技计划项目（黔东南科合J字（2017）005号）;贵州省科技厅联合项目（黔科合LH字[2017]7160号）
　　作者简介：周作梅（1984-），女，贵州黎平人，研究方向为模式识别。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-15123267.htm