本文是一篇MPA论文，本文从火灾消防风险评估的理论角度出发，通过灰色关联理论和专家调查法对城市社区消防风险评估进行了系统的研究，然后开发出基于GIS的城市社区火灾风险评估系统。
第一章绪论
1.1课题研究背景和意义
1.1.1研究背景
随着我国城市化建设和小康社会的初步建成，不断推进城市化社区建设进程，国内各个城市社区的规模不断扩大，“农民上楼”和“社区集中”的热词不断涌现在主流媒体新闻上。与传统模式的城市社区的管理和建设相比，城市社区的管理方面发生了深刻的变化，对于消防安全和应急救援提出了挑战。伴随着社区的人口密度不断增大和社区服务功能越来越多的发展趋势，城市社区管理系统变的非常庞大和管理复杂，想要在如此庞大的社区管理系统对消防管理做到防患于未然越来越捉襟见肘。城市社区进程的快速崛起和城市社区规模的不断扩张使得消防安全问题如影随形，其中最主要的问题在于传统的消防安全管日常管理水平和当今社区发展要求兼容性的问题，并且许多城市社区均存在着建设初期规划布局混乱、老旧社区升级改造困难的情况，更加重了对城市社区火灾风险管理和风险评估的工作。
根据消防救援局在2019年发布的全国火灾情统计。2019年全国各省市发生火灾2330000件，因为火灾死亡一千三百人和受伤八百人左右，造成的直接和间接财产损失达到三十亿元[1]。图1-1是根据2007年新等级火灾标准统计的近几年来的火灾重特大火灾情况，图中数字是同步比发生的占比。
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1.2消防火灾评估体系国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
工业革命开始后，国外在火灾风险评估和火灾救援方面的研究就已经开始了，在电力行业的起步阶段会出现电气线路火灾事故频繁的现象[9]。很多工业企业和居民用电经常发生火灾事故，当时人们主要是从企业安全生产的设施设备的方面对火灾评估进行研究[10]。随着工业革命的推进和市场需求的进步扩大，工厂生产规模的也在逐步扩大，走在工业生产前列的发达国家对消防工作非常重视，消防直接影响着生产，为此投入了大量的时间和精力，研究人员在当时从火灾风险评估、火灾蔓延态势检测、火灾预测预防几个方面着手研究。经过实践验证和理论的反复推敲，得出了初期的理论研究成果，并且实现了一些科学的安全评价手段和方法，为火灾风险评估奠定了理论基础[11]。美国道化学公司是第一个提出火灾风险评估方法的。但是在后期实践验证和理论计算中，人们反复修改此方法，最终成为了成熟的火灾理论评估方法，使得此方法在一段时间内被广泛采用和吸纳到各个行业的火灾评估中[12]。
许多消防部门现在都使用计算机以电子方式记录他们的紧急事件记录管理系统(RMS)。大多数商业上可用的应用程序被设计为根据全国火灾事故报告系统(NFIRS)收集事故数据[13]。美国火灾组织(USFA)在1975年开始了NFIRS，地方消防部门提交他们的数据然后提交给一个国家USFA，然后该组织将这些数据报告给美国政府应急部门[14]。20世纪70年代开始，消防领域的专家们开始重点研究建筑物方面在火灾评估方面的影响。主要的思想就是通过科学的评估方法，以建筑物本身的材料性能作为重点[15]。Hirschler&Marcelo M通过对多个建筑物材料在发生火灾事故中的影响提出建筑火灾风险的概念[16]。JS Rho&HS Ryou提出了火灾区域模型和场模型,二人通过研究燃烧物在燃烧过程中火焰的烟气流动速度和温度分布的状态，提出了安全疏散的措施[17]。
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第二章消防风险评估模型和应急救援路径算法研究
2.1火灾风险评估理论
安全管理、决策分析、管理科学和系统安全等领域主要是应用了风险评估(risk assessment)和风险管理(risk management)，风险评估和风险管理是很多事项决策的主要方法[34]。火灾风险认知、火灾风险可能性、火灾风险事故后的评估是火灾风险评估的主要组成部分，其中火灾风险认知是通过火灾发生的概率不确定性的评价，同时对评价的各项指标量化；火灾风险可能性分析是指明确火灾评估对象并对潜在火灾源提前预知的过程。
火灾风险事故后的评估是通过对火灾蔓延形势和火灾发生后的损失统计[35]。火灾风险发生的可能性和火灾风险事故发生的评估是城市社区火灾风险评估的主要研究方向，所以需要针对火灾风险发生原因提出一套科学合理的评估指标体系，然后借助数学工具确定合理的评估模型，定性和定量相结合的分析城市社区火灾风险。明确引发火灾的主要因素和分析其危害是城市社区火灾风险评估的主要研究目标，计算各社区的相对发生火灾风险占比并且划分出火灾发生的风险等级，对于消防管理部门了解社区消防现状，提前进行消防规划和提供消防救援力量具有一定的作用，以此来降低城市社区火灾发生的风险。
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2.2社区火灾风险评估指标体系
2.2.1评估指标建立的原则
城市各社区划分应遵循科学、实用的基本原则，所以划分社区面积要适中[36]。划分区域过大会造成部分异常风险区域被整体风险区域覆盖，无法有效的指导城市社区消防管理部门和人员开展工作；划分区域面积过小会造成区域过多，给消防管理部门增加了负担[37]。并且评价指标在数量上需要适中。
2.2.2评估指标建立的理论依据
阻止火灾发生和控制火灾影响是减小火灾风险发生的主要影响因素，美国消防协会（NFPA）的《火灾安全概念树指南》中就针对减小火灾风险提出了以上的科学建议[38]。从阻止火灾发生可燃物、发生火源和燃烧物与火源的作用需要掌握；从控制火灾蔓延的角度需要对燃烧物的种类和数量，起火点，建筑物的耐火和防火等级掌握[39]。
社区居民楼作为火灾风险评估的核心对象，结合其具有人员密集和群体特殊的特点，根据NFPA的指导和查阅相关的参考文献，总结出影响城市社区火灾风险的安全疏散措施、社区防火措施、社区居住人员情况、社区周边环境、社区管理者的消防安全管理水平五个影响因子。因此，本研究通过以上五个评价指标作为城市社区火灾风险的一级评价指标。
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第三章社区消防系统NB-IOT网关设备的研发................................22
3.1调研情况........................................22
3.2需求分析..........................................22
3.3基于NB-IOT的消防系统网关硬件方案....................................23
第四章火灾风险评估系统和应急决策系统软件开发......................34
4.1软件开发的准备工作...........................34
4.2系统数据的设计.....................................34
4.3地理信息数据和评估数据信息的关联...........................35
第五章城市社区火灾风险评估和应急决策系统的验证..................39
5.1风险评估子系统.............................40
5.2火灾应急决策子系统........................................42
5.3本章小结.............................................45
第五章城市社区火灾风险评估和应急决策系统的验证
5.1风险评估子系统
运行火灾风险评估和应急决策系统的软件界面，然后将前面准备的专家评估数据加载到系统中，专家评估数据采用Excel表格的形式预先填写，然后加载到软件的子目录下，程序运行后即可自动调用。加载专家评估数据运行图如图5-2所示。
MPA论文参考
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总结与展望
随着火灾事故的频发和人们日益提高的消防安全意识，做好消防领域的信息化建设工作尤为重要，对提升现代化消防安全管理和科学应急救援的需求也逐步的提高。本研究通过分析近年来典型的重大火灾事故，阐述了火灾发生的成因和主要影响因素。然后根据风险评估理论总结出火灾评估理论的理论依据，并且根据美国消防协会的火灾影响因子制定了火灾评估指标体系，通过5个一级指标体系和20个二级指标体系完成了构建火灾评估的基本模型，接着探讨了基于灰色关联理论的火灾风险评估的理论基础和实现方法以及最短路径算法的基本原理和思想。本文还介绍了读研期间对社区消防设备的无线节点的硬件设计工作，通过分析成都某社区的消防救援现状提出了社区消防系统NB-IOT网关设备的研发方案，并且参与了设备硬件电路的研发工作，突破传统社区消防设备孤立运行、孤立监测、孤立管理的技术与方式，创新性地研发消防智能云网关满足社区内多种协议消防设备的数据接入。突破传统无线传感网络技术，创新性地研发基于6LoWPAN的社区消防无线传感网络装备。然后通过软件设计的方法实现了将风险评估涉及的专家调查法和灰色关联分析法和思想转变成计算机程序，实现了火灾风险评估子系统；并将迪杰斯特拉算法的最优出警路线规划转变成计算机程序实现了火灾应急救援决策子系统，然后将两个子系统集成为一个综合查询管理系统。
本文根据以上的研究得出的结论如下：
（1）火灾风险评估和火灾消防应急救援方面的研究在国内外都取得了较多的研究理论和实践证明，但是对于城市社区火灾方面的研究尚待完善；
（2）通过分析城市社区火灾事故的居住群体状况、安全管理水平、环境因素、安全疏散及防范措施的影响因素，建立了城市社区火灾风险的评估指标体系建立模型；
（3）城市社区火灾评估系统属于灰色系统，所以基于加权灰色关联分析法的火灾风险评估方法被应用在城市社区火灾评估系统；
（4）通过软件编程将火灾风险评估数学模型转换成程序代码，能够实现城市社区火灾风险评估的的可视化表达和制定应急决策方案；
（5）将灰色关联分析法和迪杰斯特拉法分别应用在消防火灾评估和消防火灾应急救援最短路径选取上。
（6）基于NB-IOT的社区消防系统突破了传统社区消防设备孤岛，研发多种协议消防设备。并且突破了传统无线传感网络技术，研发了基于6LoWPAN的社区消防无线传感网络装备。
参考文献（略）