基于多目标模糊理论的重大危险源区域消防规划研究

摘要

近年来，消防问题已日益成为国内外的研究课题。随着一些新兴的包含重大危险源的工业物流园区的不断兴建，一些规模较大破坏性较强的火灾不断出现，使得这种重大危险源区域的消防工作面临的问题也越来越多，因此重大危险源区域消防规划逐渐成为人们关注的焦点。本文从区域消防整体规划的角度，并结合包含多个重大危险源的天津市散货物流区的实例出发，基于多目标模糊优化理论，对重大危险源区域消防规划，包括区域的风险评估、消防站布局规划以及消防给水系统的优化进行了系统的分析与研究，并建立了相应的消防规划模型。 论文首先应用系统安全工程理论以及相关的数学方法，对重大危险源区域火灾风险评估进行了以下的研究： 1、建立进行区域火灾风险评估的基本理论。分析了风险评估的内容及其本质。对区域火灾灾害系统及减灾管理进行了分析，给出了区域火灾的特征与风险评估的基本理论框架。 2、给出了建立火灾风险评估指标体系的原则。构造了模糊层级分析法并以此来处理重大危险源区域火灾风险各指标的权重；对于区域火灾风险评估指标给出了相应的量化方法，并利用模糊理论对火灾风险进行了等级划分。 3、利用模糊理论，开发了基于模糊均值的多指标综合评估合成技术，为研究重大危险源区域火灾风险提供了新的更加合适的方法。 消防站布局是决定消防系统能力发挥的重要因素，包括消防站的选址、责任区划分以及消防站设施的配备等几个方面工作。目前已有法律法规给出了相应的标准，但是此类标准具有一定的局限性，有待进一步优化。本文对消防站布局的优化主要采用了多目标模糊规划及其遗传算法，并适当的把多目标问题转换为单一的最大最小值目标问题，这样就较容易采用遗传算法进行求解。对比现有的消防站布局模型，本文的研究具有三个明显的特点：1、规划过程中考虑了模糊属性，2、充分考虑了不同风险级别对消防设施配备要求的不同，3、还考虑了消防服务出现拥挤的情况。最后的算例分析阐述了消防站布局优化模型应用的可行性和有效性。 论文还基于相应的标准和数学模型对消防给水系统进行了规划研究。模型首先将重大危险源区域根据所发挥的功能作用划分为若干个功能区块，根据每个功能区块可能发生的火灾数及其可能出现的火灾情景建立所需要一次灭火用水量三角模糊函数，在根据系统优化理论，结合其外部天然可用水源的补充作用，并考虑调度的调控作用，建立了消防给水系统优化模型。 文章最后用上面建立的规划模型，对天津散货物流区域的消防系统进行了规划研究，结果表明：基于多目标模糊的消防规划模型可靠的、系统的、有效的优化了整个区域的消防系统，降低了整个区域火灾风险系数。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2区域消防规划

1.3消防规划的研究进展

1.3.1火灾风险评估

1.3.2消防站布局规划

1.3.3消防给水系统以及其他规划

1.4本文研究的内容

1.5本章小节

第二章消防系统的多目标模糊规划理论

2.1多目标模糊规划

2.1.1布局覆盖问题相关理论的发展

2.1.2应用模糊理论的动机

2.1.3模糊理论基本定义

2.2模型的建立

2.2.1 QMCLAM模型

2.2.2 FQMCLAM模型

2.3遗传算法

2.4简单的算例求解

2.5本章小结

第三章重大危险源火灾风险评估

3.1区域火灾风险基本理论

3.1.1风险分析概念

3.1.2火灾风险分析的内容及其必要性

3.1.3火灾风险评估的基本方法

3.2重大危险源火灾危险性分析

3.2.1液化石油气罐的火灾危险性过程模拟分析

3.2.2化工厂储罐区重大事故模拟

3.3量化火灾风险评估分析

3.3.1评估指标及其权值的确定

3.3.2基于模糊均值的评价模型

3.4本章小结

第四章重大危险源区域消防站布局优化

4.1优化消防站布局

4.2多目标模糊优化模型

4.2.1消防站布局优化的多目标模糊优化模型

4.3消防站优化指标评估参数

4.3.1消防站覆盖指标

4.3.2消防站所管辖区范围指标

4.4简单的算例分析

4.5本章小结

第五章消防给水系统规划研究

5.1区域消防给水系统的基本要求以及参考的主要指标

5.1.1消防用水量的标准

5.1.2消防给水管网系统规范要求

5.1.3其他可利用消防水源

5.2区域内各种火灾危险源用水量估算

5.2.1目前消防用水量计算的几种参考模型的对比和分析

5.2.2基于不确定综合因素分析的火灾用水量的估算模型研究

5.3消防给水系统优化模型的建立

5.3.1区域消防用水量数学模型

5.4本章小结

第六章天津散货物流工业区消防规划研究

6.1散货物流工业区危险源布局分析

6.1.1以重大危险源为中心的火灾危险性分类

6.1.2各功能区块平面布置合理性分析

6.2散货物流工业区消防站布局

6.2.1消防站布局中参数的确定

6.2.2消防站布局中的确定以及消防站责任区的划分

6.2.3消防站布局优化

6.2.4消防站等级和装备规划

6.3消防给水规划

6.3.1消防水量的确定

6.3.2消防给水泵站规划

6.3.3消防给水管线规划

6.4本章小结

第七章总结和展望

7.1论文的创新之处

7.2今后的研究方向

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢