一种基于蒙特卡罗模拟的消防队灭火救援成功概率计算方法与流程

1.本发明涉及消防救援领域，具体涉及一种基于蒙特卡罗模拟的消防队灭火救援成功概率计算方法。


背景技术：

2.近年来，我国火灾形势比较严重，重大和特大火灾连续发生。在各类火灾中，建筑火灾对人们的危害最严重、最直接，如何采取有效措施减少火灾造成的人员伤亡和财产损失已成社会广泛问题。
3.消防队是灭火作战的主要力量，消防队的及时介入灭火对成功扑灭建筑火灾具有重要意义。影响消防队灭火救援成功概率的主要因素是建筑物发生轰燃的时间和消防队介入火场展开灭火动作的时间。建筑发生轰燃后，房间所有表面开始燃烧，起火房间内的温度也随之迅速上升，火焰和高温烟气将从门窗窜出，蔓延至其他区域，在轰燃之前还没有从建筑物中逃出的人员将会有生命危险。消防队介入时间则是火灾从有焰燃烧起至消防队到场开始出水为止期间花费的时间。因此，延长建筑物轰燃时间，缩短消防队介入时间，将火灾控制或扑灭在建筑物发生轰燃之前是减少火灾损失的最有效途径。
4.建筑物轰燃时间由于火灾增长系数、门窗洞口面积等参数的不确定性，导致轰燃时间的不确定性。同样消防队介入时间由于报警方式、消防队训练水平、出警路况等参数的不确定性，导致消防队介入时间也具有不确定性。因此，采用概率理论来描述上述多种不确定性，并利用蒙特卡罗模拟分析上述参数不确定性带来的影响，并通过改变不同参数对比消防队灭火救援成功概率，这些信息对改造建筑物增加轰燃时间和指导消防队减少消防队介入时间具有重要参考价值，因而可用于建筑消防安全评估、消防队救援动作改进及增设消防站选点等。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于蒙特卡罗模拟的消防队灭火救援成功概率计算方法，应用于对消防队扑灭建筑火灾成功概率进行评估，并对消防队救援动作、建筑布局改造、以及增设消防设施提供参考。
6.灭火成功概率的计算本质为将建筑轰燃时间和消防队介入时间结合灭火成功概率模型求得成功概率，其关键要素包括：轰燃公式，消防队介入模型，灭火成功概率模型和输入不确定性参数。轰燃公式中的输入不确定性参数包括：火灾增长系数、门窗开洞面积；消防队介入模型中的输入不确定性参数包括：报警时间t
n
、调度时间t
d
、准备时间t
p
、行车时间t
t
及展开灭火装备时间t
s
。
7.本发明阐述了一种基于蒙特卡罗模拟的消防队灭火救援成功概率计算方法，以输入不确定性参数样本，包含以下步骤：
8.s1、确定模拟次数n；
9.s2、获得不确定性参数的分布类型并生成n组不确定性样本；
10.s3、蒙特卡罗模拟计算建筑轰燃时间t
f
和消防队介入时间t
i
的不确定性样本；
11.s4、拟合出消防队介入时间与建筑轰燃时间的比值r
tc
的概率密度分布函数f(r
tc
)；
12.s5、计算消防队灭火救援成功概率并分析不确定性参数的影响。
13.上述的一种基于蒙特卡罗模拟的消防队灭火救援成功概率计算方法，所述步骤s1中所述输入不确定性参数根据实际情况具有不同分布类型。
14.上述的一种基于蒙特卡罗模拟的消防队灭火救援成功概率计算方法，所述步骤s3中的建筑轰燃时间t
f
的模型为：
[0015][0016]
上述的一种基于蒙特卡罗模拟的消防队灭火救援成功概率计算方法，所述步骤s3中的消防队介入时间t
i
主要由报警时间t
n
、调度时间t
d
、准备时间t
p
、行车时间t
t
及展开灭火装备时间t
s
组成，t
i
的模型为：
[0017]
t
i
＝t
n
t
d
t
p
t
t
t
s
[0018]
上述的一种基于蒙特卡罗模拟的消防队灭火救援成功概率计算方法，所述步骤s4中r
tc
为消防队介入时间t
i
与建筑轰燃时间t
f
的比值：
[0019][0020]
上述的一种基于蒙特卡罗模拟的消防队灭火救援成功概率计算方法，所述步骤s4中的消防队灭火成功概率模型为：
[0021][0022]
上述的一种基于蒙特卡罗模拟的消防队灭火救援成功概率计算方法，所述步骤s5中具体包含：
[0023]
s51、以输入不确定性参数模拟分析得出消防队灭火成功概率；
[0024]
s52、改变步骤s2中的不确定性参数对比灭火成功概率变化；
[0025]
s53、增加轰燃时间t
f
或缩短消防队介入时间t
i
以提升消防队灭火成功概率。
[0026]
有益效果
[0027]
本发明提供了一种基于蒙特卡罗模拟的消防队灭火救援成功概率计算方法，具有以下有益效果：
[0028]
(1)、该方法应用于建筑火灾风险评估，可以根据建筑物和消防队的实际情况模拟出建筑物发生火灾后的消防队灭火成功概率，根据现有设施可直观计算出需要保护的建筑物的灭火成概率，对于灭火成功概率较低的建筑物可采取措施提高其灭火成功概率，减少火灾下人员及财产损失。
[0029]
(2)该方法应用于建筑火灾风险评估，可以直观分析出各不确定性参数对灭火成功概率的影响，通过改进参数以提高灭火成功概率，进一步对消防队救援动作、建筑布局改造、以及增设消防设施提供参考。
附图说明
[0030]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他附图。
[0031]
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
[0032]
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
[0033]
在灭火成功概率计算中，确定输入不确定性参数的概率分布是灭火成功概率模拟的主要内容，而输出的灭火成功概率则由输入不确定性参数，轰燃时间，消防队介入时间和消防队灭火成功概率模型共同决定。
[0034]
灭火成功概率计算的四个要素为输入不确定性参数，轰燃时间，消防队介入时间和消防队灭火成功概率模型。不确定性参数因建筑结构布局与不同消防队而有较大差异。轰燃时间由建筑开洞高度、开洞面积、可燃物表面积和火灾增长系数共同决定。消防队介入时间与报警类型、消防队选址、消防队类型与训练水平有关。基于消防队灭火成功概率模型，可获得输入不确定性参数的消防队灭火成功概率。
[0035]
如图1所示，为一种基于蒙特卡罗模拟的消防队灭火救援成功概率计算方法，以输入不确定性参数为样本，包含以下步骤：
[0036]
s1、确定模拟次数n；
[0037]
s2、获得不确定性参数的分布类型并生成n组不确定性样本；
[0038]
s3、蒙特卡罗模拟计算建筑轰燃时间t
f
和消防队介入时间t
i
的不确定性样本；
[0039]
s4、拟合出消防队介入时间与建筑轰燃时间的比值r
tc
的概率密度分布函数f(r
tc
)；
[0040]
s5、计算消防队灭火救援成功概率并分析不确定性参数的影响。
[0041]
在本实施例中选择步骤s1中所述输入不确定性参数根据实际情况具有不同分布类型。
[0042]
步骤s3中的建筑轰燃时间t
f
的模型为：
[0043][0044]
步骤s3中的消防队介入时间t
i
主要由报警时间t
n
、调度时间t
d
、准备时间t
p
、行车时间t
t
及展开灭火装备时间t
s
组成，t
i
的模型为：
[0045]
t
i
＝t
n
t
d
t
p
t
t
t
s
[0046]
步骤s4中r
tc
为消防队介入时间t
i
与建筑轰燃时间t
f
的比值：
[0047][0048]
步骤s4中的消防队灭火成功概率模型为：
[0049][0050]
步骤s5中具体包含：
[0051]
s51、以输入不确定性参数模拟分析得出消防队灭火成功概率；
[0052]
利用蒙特卡罗模拟出n个r
tc
，结合灭火成功概率模型得到n个p(r
tc
)，灭火成功概率p计算公式为：
[0053][0054]
s52、改变步骤s2中的不确定性参数对比灭火成功概率变化；
[0055]
若灭火成功概率小于90％，则改变输入的不确定性参数比对参数变化对灭火成功概率的影响，以提高灭火成功概率。
[0056]
s53、增加轰燃时间t
f
或缩短消防队介入时间t
i
以提升消防队灭火成功概率。
[0057]
通过改变房间通风口等布局以增加轰燃时间t
f
，通过增设微型消防站或训练减少消防队动作时间以缩短消防队介入时间t
i
，从而提升消防队灭火成功概率达90％以上。
[0058]
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明提出了一种基于蒙特卡罗模拟的消防队灭火救援成功概率计算方法，通过简述灭火成功概率的计算和评估方法，给出一种消防队扑灭建筑火灾成功概率评估方法，并对建筑布局、消防设施以及消防队选址提供参考。
[0059]
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。