舰船消防系统灭火性能综合权衡模型研究

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( 3)
式中: kR 为受型号为 k 的弹药的 v 形式爆炸作用的破 坏半径 ; R 为从爆炸中心到舱壁的距离; iHO 为用于冷
for mula and pr ov ides refer ence for r esearch of tunnel fir e and for mulat ion o f per sonnel ev acuat ion under fir e. Key words : tunnel fire; g radient; smoke; cr itical v alue of the mutation; numerical simulatio n
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·科技信息·
智能传感技术
美 国 诺 帝 菲尔 ( NOT IF IRE ) 公 司 宣 布, 其 ONYX 智能传感技术已对响应速度和精度作了 进一步改进。 ONYX 智能传感技术在降低误报警 的同时 , 能对早期火灾迹象作出智能、 快速地响 应。该系统技术包括协同传感技术、 烟气监视、 探 测器灵敏度调节、 维护警告、 自优化预警等。 蒋 玲 供稿
消防理论研究
舰船消防系统灭火性能综合权衡模型研究
祝 峰1 , 鄢 凯2, 安江波1 , 田 野1 , 郑发彬 1 ( 1. 海军蚌埠士官学校, 安徽 蚌埠 233012; 2. 海军工程大学 , 湖北 武汉 430033)
摘 要 : 根据舰 船舱室 火灾发展 过程中 的各个 状态 : 燃烧 的发生、 燃烧发展到小火灾 、 小火发展 到大火以及火灾熄 灭 , 建 立了 基于火灾发 展状态转 移的舰 船消防 系统灭 火性能评 估指 标计 算模型。而灭 火性能 仅仅是 衡量消 防系统 性能的指 标之 一 , 考虑到灭 火性与 消防系 统其它诸 多因素 之间的 不确定 性 , 结合信息熵理 论 , 建立了消 防系统设计综合权 衡模型。并举例 验证了该模型的可行性。 关键词 : 消防系统 ; 灭火性能 ; 信息熵 ; 火灾发生概率 中图分类号 : X913. 4, T U 89, U 698. 4 文献标志码 : A 文章编号 : 1009- 0029( 2009) 02- 0086- 03
指标传递给评估者信息量的大小来确定相应指标的熵 权 , 反映不同指标在效能评估中作用的大小。 指标所提 供的信息量越多, 则该指标在综合评价中的作用就越 大 , 由信息熵确定的熵权就越大; 反之, 指标提供的有 用信息较少, 由信息熵确定的熵权就越小, 说明该指标 越不重要。指标信息量的多少和质量的高低决定着评 估精度和可靠性的大小。各指标的熵权见式( 11) 。 wj= 1- H ( tj )
图 1 火灾发展状态转移图
灭火性能是衡量消防系统优劣的重要指标, 在获 得较高灭火性能的同时 , 还有诸多因素需要考虑 : 消防 设备可靠性、 船员安全性、 消防设备维修性以及灭火时 间等。 因此, 在消防系统设计之初常常会有多个设计预 案 , 这些预案往往提供不同的性能指标, 对于这些性能 指标的综合考量 , 笔者运用信息熵方法对多预案综合 权衡进行研究。 2. 2 综合权衡模型建立 ( 1) 设计指标的标准化。不同的评估指标具有不 同的量纲和特性, 为了最终综合考察各指标 , 需要对各 指标进行无量纲化处理。设某消防系统有 n 种设计预 案 , 每个预案有m 个指标, 笔者考虑五个指标即灭火性 能( F P ) 、 消防设备可靠性 ( C ) 、 船员安全性( S ) 、 消防 设备维修性( M ) 以及灭火时间( T ) 。第 i 种预案的第 j 个评估指标值为 tij ( i = 1, 2, …, n ; j = 1, 2, …, m ) , 则对 指标的标 准化可以 分为 2 类 : 以大 为优的 指标见 式 ( 7) , 以小为优的指标见式( 8) 。 tij ′ t ij = m ax tij j t ij = ( 9) 、 式 ( 10) 。
m
H = H ( P , P , …, P ) = 1 2 m
∑ P ・ln( P )
i i i= 1
( 6)
由信息熵的定义知 其数学性质为: 非负性、 可加 性、 确定性以及极值性。对于其极值性, 当系统状态等 概 率出现时, 即当 P 1= P 2= … = P n = 1/ m 时, 系统的 熵值取得最大值。 由于信息熵是系统无序程度的度量 , 熵值越大表示该系统确定度越低 , 信息量少 ; 熵值越小 表示该系统随机性越小 , 信息量越多。基于此, 笔者将 信息熵与消防系统设计相结合 , 建立消防系统设计综 合权衡模型。
消防科学与技术 2009 年 2 月第 28 卷第 2 期
( 2) 评价指标相对重要性的不确定性 H ( t j ) 见式 1 H (t ) = ∑ t kjj ln( ttk ′
( 9) ( 10)
tj′ =
∑t
k= 1
′ kj
( 3) 计算评价指标的熵权。根据信息熵理论, 由各 87
n
( 7) ( 8)
FP = 2. 1 信息熵
∑ q ・F P
i i= 1
i
( 5)
mj in tij tij
2 基于信息熵的综合权衡模型 “ 熵“ 的概念本源于热力学 , 是热力学中微观状态 多样性或均为性的一种度量, 反映了系统微观状态的 分布几率。 1948 年 , C . E . Sham io n 将熵引入信息论, 用 来度量信息量与不确定性。 火灾具有确定性和随机性 , 而对于随机性的干扰是无法避免的, 而灭火性能与消
随着对舰船防火防爆性能要求的日益提高, 舰船 消防系统也越来越受到重视。舰船对消防系统的生命 力要求是 : 消防系统被击毁的概率比舰船沉没的概率 小。可见消防系统对于保障全舰生命力至关重要。 消防系统的灭火性能是衡量其优劣的重要指标 , 消防系统从构造布置到战斗使用都应保证不断而有效 地供水 , 满足扑灭舰上任何地点火灾的需要。因此, 在 舰船消防系统设计之初 , 必须充分考虑灭火性能的评 估指标及消防系统设计综合权衡方法。 1 基于火灾发展状态转移的舰船消防系统灭火性能 评估指标计算模型 1. 1 火灾发展阶段及其概率的计算 舰船舱室火灾的发展可以分为四个阶段 : 燃烧的 发生、 燃烧发展到小火、 小火发展到大火( 危险程度) 以 及 火灾熄灭。分别以 A 、 B、 C、 D 表示上述四个发展阶 段, 用 P A 、 P B、 P C、 P D 依次表示 A 、 B、 C、 D 四个火灾发
作者简介 : 赵望达 ( 1965- ) , 男, 湖南双峰人 , 中南 大学防灾科学与安全技术研究所教授 , 博士 , 主要从事 防灾减灾工程和自动控制方面的研究, 湖南省长沙市 韶山南路 22 号, 410075 。 收稿日期 : 2008- 11- 08
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Fire Science and Technology, February 2009, V ol 28, N o. 2
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P B + k D ・P A D・ P A + k D・P BD・ P B + k D・ P CD・ P C ( 4) 舰艇上所有舱室按其易燃易爆程度可分为若干等 级 , 最合理的划分为: 弹药库和轻燃油库、 蓄电池室、 机 舱、 住舱、 货舱、 操纵室以及工作室。换言之 , 弹药库和 轻燃油库最易着火 , 工作室的防火性最好。 设舰艇舱室 的易燃易爆等级为 n ( n= 7) , 等级为 i 的舱室发生火灾 的概率为 q i , 则舰舰船消防系统灭火性能评估指标 FP 见式( 5) 。
展状态的概率。 ( 1) 燃烧发生的概率见式( 1) 。 0, G = 0 PA = 1- e - k i G ( 1) 1, G →∞ 式中: k i 为 i 等级舱室系数; i 为舱室等级编号 ; G 为爆 炸物质量, kg 。 ( 2) 燃烧发展到小火灾的概率见式( 2) 。 1, 当 tH H ≥500 ℃ P B= 1 2 [ ( Ep ) ( Ep ) ] ( 2)
n ′ j ′
通过火灾状态转移图, 可以得出 :
D D Ai D Bi
∑P
i= A
= 1,
∑P
i= B
= 1,
∑P
i= C
Ci
= 1, P DD= 1
舰船舱室任意状态的火灾向 B 、 C、 D 状态的火灾 转移的概率对灭火性能评估的影响程度是不同的, 其 影响程度分别设为 k B 、 kC、 k D, 则基于火灾状态转移的 舰船某着火等级舱室的灭火性能评估指标参数 FP i 的 定义见式( 4) 。 FP = k B ・ P A B ・ P A + k C ・ P AC ・ P A + k C ・ P BC ・
Shiziy ang tunnel for an ex ample, and analy sis of t emper ature , visibility and character istics o f the spr ead of smo ke in the tunnel w hen fir e happening . T he r esult show ed that the sharper the g radient of t unnel is , the g reat er impact o f the spr ead o f smo ke will beco me, and ther e is a cr itical value o f the m uta tio n. It w or ks out the lengt h caused by smo ke came back and spr ead to the lar gest sectio n as a r esult o f internal and ex ter nal temperat ur e difference a rising fro m the chimney effect. It puts for w ard amendments fo r impact facto r o f gr adient fo r the cr it ical w ind speed in critical w ind speed