高层建筑火灾风险评价及智能报警系统研究

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1、中图分类号：X913UDC分类号：005.9高层建筑火灾风险评价及智能报警系统研究作者姓名张立宁学院名称机电学院指导教师张奇教授答辩委员会主席龚敏教授申请学位工学博士学科专业安全科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年5月北京理工大学博士学位论文高层建筑火灾风险评价及智能报警系统研究张立宁2015年5月北京理工大学博士学位论文High-risebuildingfireriskevaluationandintelligentalarmsystemresearchCandidateName

2、：LiningZHANGSchoolorDepartment:Mechanical-ElectricalEngineeringFacultyMentor:Prof.QiZHANGChair,ThesisCommittee：Prof.MinGONGDegreeApplied:DoctorofEngineeringMajor：SafetyScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：May,2015北京

3、理工大学博士学位论文研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学博士学位论文摘要高层建筑是城市化发展的必然产物，然而高层建筑的消防问题，一直是一道世界性的难题。传统高层建

4、筑火灾研究未能将高层建筑火灾发生前的风险评价与一旦发生火灾后的及时控制技术进行有效结合，不符合风险源过程控制的思想。本研究旨在设计开发一种科学的高层建筑火灾风险综合评价系统和新型无线烟—温复合式火灾自动报警系统，以期实现高层建筑火灾的过程防控。针对高层民用建筑火灾发生的不确定性以及传统评价方法的局限性，本研究引入了未确知理论，进行高层建筑火灾风险的未确知评价方法建模，并在此基础上，设计开发高层建筑火灾风险未确知综合评价系统，解决了系统实现的三个主要难题。首先，根据高层民用建筑的特点，通过高层民用建筑火

5、灾的三类风险源辨识，结合我国《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》，运用典型事件分析法，获取了影响高层建筑火灾发生的37个主要不确定性风险因素，提出了“高层建筑火灾风险评估树”理论，解决了评价对象特征空间的科学建立问题。进而基于Matlab和VB技术，开发了基于“高层建筑火灾风险评估树”和未确知聚类的高层建筑火灾风险综合评价系统软件，解决了系统实现的技术手段和可操作性问题。同时，引入BIM技术结合专家评分方法，解决了评价对象数据信息的有效获取问题。最后，以8栋实际高层民用建筑火灾调查数据为

6、例，进行了实证研究。研究结果表明，通过未确知评价隶属度，可以将高层建筑火灾发生的不确定性问题转化为相对确定性的问题。例如，某高层建筑火灾风险评价结果的未确知隶属度为（0.3406,0.3406,0.1598,0.1590），虽然我们不知道那种情况会发生，但至少我们可以知道每一种情况发生的可能性。从而明确了火灾防控的重点对象，减少了防控的盲目性，实现了高层建筑火灾发生前灾害的预防性。在高层建筑火灾风险综合评价的基础上，对于火灾防控的重点对象，为了最大限度降低其一旦发生火灾后的危害和损失，及时进行火情的控

7、制。针对火灾自动报警技术在高层民用建筑火灾控制中的重要性，本研究进一步设计开发一种基于最新无线通信技术的新型烟—温复合式高层建筑火灾自动报警系统，完成报警系统的硬件设计。在系统软件设计中，引入前向纠错编码技术，解决系统信号传输的可靠性问题。同时针对传统火灾报警算法在火灾信息处理中误报率较高的问题，进行火灾智能报警算法I高层建筑火灾风险评价及智能报警系统研究研究，建立基于SVR的火灾报警算法模型，并进行实证分析。在此基础上，搭建火灾实验平台，进行系统测试和实验分析。研究结果表明，本研究所设计开发的新型火

8、灾自动报警系统，在所进行的实验中，系统火灾报警的时间比采用传统报警算法的系统大约可提前5s左右，误报率可以降低到2%以下。研究实现了高层建筑一旦发生火灾后火情监测的实时性和火灾报警的准确性，从而在一定程度上实现了高层建筑火灾发生后灾害的及时控制性。本研究开发的高层建筑火灾风险未确知综合评价系统和基于SVR报警算法的新型无线复合式高层建筑火灾自动报警系统，实现了高层建筑火灾的过程防控，而非某一时点上（发生前或发生后）的控制。研究成果为高层民用建筑火灾灾害的