城市大型地下空間安全管理系統(tǒng)效能評(píng)估方法研究*

尹柯

南京森林警察學(xué)院 江蘇 南京 210000

前言

隨著城市人口的迅速增長(zhǎng)，城市擁堵越來越嚴(yán)重。近年來，我國城市的發(fā)展方向開始轉(zhuǎn)向發(fā)展地下空間，將能轉(zhuǎn)入或宜轉(zhuǎn)入地下的城市功能空間轉(zhuǎn)入地下。我國城市公共地下空間的分布呈現(xiàn)出了集中在城市中心廣場(chǎng)、火車站前廣場(chǎng)、主要街道交叉口的特點(diǎn)。在充分利用地鐵、地下道路、地下商業(yè)、地下交通樞紐等地下空間相關(guān)功能的同時(shí)，城市大型地下空間的安全問題已經(jīng)成為人們關(guān)注的重大問題[1]。

隨著我國的城市大型地下空間的規(guī)模的逐漸增大，研究安全管理系統(tǒng)的科研團(tuán)體在不斷地增多。國內(nèi)在這方面的研究也取得了一些成果，但是還是局限在籠統(tǒng)的安防系統(tǒng)的構(gòu)想和設(shè)計(jì)方面，缺少不同環(huán)境下的針對(duì)性，因而只能用一些籠統(tǒng)的概念化標(biāo)準(zhǔn)和要求分析和設(shè)計(jì)安全系統(tǒng)。國內(nèi)學(xué)者潘科，王洪德[2]研究監(jiān)控地鐵事故的安全系統(tǒng)的效能評(píng)估問題，提出一種多級(jí)可拓的評(píng)價(jià)方法對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估；任星辰、徐田坤等[3]基于北京地鐵營運(yùn)網(wǎng)為例子，對(duì)保護(hù)北京地鐵專用的750V牽引供電機(jī)組的安全系統(tǒng)的效能評(píng)估問題進(jìn)行研究；杜治國，趙興濤[4]通過研究美國國家能源部設(shè)計(jì)的Adversary Sequence Diagram模型和美國圣地亞哥國家實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的入侵路線攔截評(píng)估模型EASI(Estimate of Adversary Sequence Interruption)，建立了一種入侵點(diǎn)系統(tǒng)分析模型。美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(Oak Ridge National Laboratory)將分布式計(jì)算、圖像處理、空間幾何等技術(shù)用于對(duì)安全系統(tǒng)效能評(píng)估研究中，提出一種稱作CSG模型[5]。它主要采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法建立區(qū)域上安全系統(tǒng)防護(hù)的立體仿真模型，通過實(shí)際模擬對(duì)一個(gè)區(qū)域的安全系統(tǒng)的防護(hù)做細(xì)致的分析；Sendi.A.S.和Jabbarifar.M.[6]為了降低效能評(píng)估指標(biāo)打分過程中人為主觀因素的影響，提出一種基于模糊專家模型的安全防范系統(tǒng)效能評(píng)估方案，受到廣泛關(guān)注。

1 地下空間安全管理現(xiàn)狀及解決方案

由于地下空間在地理位置上具有封閉性和隱蔽性的特點(diǎn)，其安全事故不管從發(fā)生次數(shù)，還是從死亡人數(shù)及經(jīng)濟(jì)損失方面，都大大高于地面建筑和高層建筑。因此，在開發(fā)城市大型地下空間的建設(shè)過程中，既要考慮到面臨火災(zāi)、恐怖襲擊、運(yùn)營事故等人為災(zāi)害的可能性，又要考慮地震、雨洪、風(fēng)暴等自然災(zāi)害的侵襲。雖然地下空間與地面空間本質(zhì)上有著諸多的相似性，但是地下空間的特點(diǎn)又構(gòu)成了其更為復(fù)雜內(nèi)部防災(zāi)問題，使得安全性控制更為復(fù)雜和困難。

為了有效降低城市大型地下空間的安全隱患，減少災(zāi)害造成的損失，城市地下公共空間必須配備具有風(fēng)險(xiǎn)探測(cè)與安全保障功能的安全管理系統(tǒng)。安全管理系統(tǒng)不僅可以在災(zāi)害發(fā)生前起到預(yù)警作用，而且可以在災(zāi)害發(fā)生的過程中通過采集到的信息分析出災(zāi)害發(fā)生的趨勢(shì)和危害程度，最大程度的減少和降低災(zāi)害對(duì)地下公共空間內(nèi)人員與建筑造成的損害。

目前，國內(nèi)外對(duì)安全管理系統(tǒng)的評(píng)估體系研究，可以歸納為以下兩個(gè)特點(diǎn)：①以某個(gè)節(jié)點(diǎn)為入口，進(jìn)行仿真模型的研究。該類研究具有較強(qiáng)的針對(duì)性，但明顯缺乏整體系統(tǒng)的把握，沒有形成完整的評(píng)估體系。②研究的重點(diǎn)主要集中于安全管理體系的理論探討和模型優(yōu)化。由于安全管理系統(tǒng)以及其中的視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有很強(qiáng)的針對(duì)性和復(fù)雜性，因此需要根據(jù)應(yīng)用的領(lǐng)域和區(qū)域功能不同，分析并設(shè)定相應(yīng)的評(píng)估指標(biāo)。

由此可見，目前對(duì)安全管理系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法還不太全面，評(píng)價(jià)的結(jié)果也較為模糊，無法給出較為精確的評(píng)估數(shù)據(jù)。

根據(jù)上述問題，本文針對(duì)地下空間的特點(diǎn)提出如下評(píng)價(jià)方案：

圖1 城市大型地下空間評(píng)價(jià)流程圖

首先，本文通過對(duì)4～6個(gè)城市大型地下空間安全管理系統(tǒng)的分析，歸納大型地下空間安全管理系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，分析這些安全管理系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)，總結(jié)大型地下空間安全管理系統(tǒng)中相似或類似的功能；與此同時(shí)，通過比較，分析不同研究目標(biāo)中安全管理系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)差異性，尋求評(píng)估指標(biāo)的適用性，具體過程如下。

1.1 建立相應(yīng)的評(píng)估指標(biāo)體系

根據(jù)城市大型地下空間中的特點(diǎn)，總結(jié)其與安全管理系統(tǒng)相關(guān)的規(guī)律，并以此建立相應(yīng)的評(píng)估指標(biāo)體系。目前對(duì)安全管理系統(tǒng)效能評(píng)估研究的范圍較為籠統(tǒng)，缺乏針對(duì)性。安全管理系統(tǒng)在城市大型地下空間中應(yīng)用的效能評(píng)估指標(biāo)也需要有明確的針對(duì)性，需要分析該類型場(chǎng)所與安全管理系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)合的特點(diǎn)，建立具有較強(qiáng)針對(duì)性的評(píng)估指標(biāo)體系。因此，首先需要選取具有典型特點(diǎn)的多處城市大型空間進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，同時(shí)結(jié)合內(nèi)部行人，管理人員和專家三方面的意見對(duì)其中的安全管理系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，通過問卷調(diào)查、深入訪談和統(tǒng)計(jì)分析，探討不同風(fēng)險(xiǎn)對(duì)安全防范系統(tǒng)的影響，分析效能評(píng)估體系。其次，由于大型地下空間的環(huán)境比較特殊，空氣的濕度，溫度，以及單位面積內(nèi)人員密度也與通常地表環(huán)境中不同，為了指標(biāo)體系的準(zhǔn)確性，需要采集其安全系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)不同環(huán)境和狀態(tài)下的運(yùn)行參數(shù)，嘗試找出其中具有規(guī)律性和代表性的指標(biāo)結(jié)點(diǎn)。

1.2 構(gòu)建分析模型

在運(yùn)用云理論對(duì)安全管理系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的效能評(píng)估體系進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，建立分析模型。云理論是李德毅院士開創(chuàng)的理論，該理論把模糊性和隨機(jī)性完全集成到一起，構(gòu)成定性和定量相互間的映射。目前云模型被成功地用于人工智能、軍事系統(tǒng)的效能評(píng)估中。因此云模型可以有效提高對(duì)安全管理系統(tǒng)效能評(píng)估的準(zhǔn)確性。云理論的優(yōu)勢(shì)在于可以將定性的描述轉(zhuǎn)換成定量的數(shù)據(jù)語言，這個(gè)特點(diǎn)正適用于安全管理系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)效能評(píng)估的過程。需要構(gòu)建一個(gè)云模型來解決評(píng)估過程中依然會(huì)存在評(píng)估結(jié)論定量化不足和定性語言和定性數(shù)值不能準(zhǔn)確的相互轉(zhuǎn)換的問題。

建立城市大型地下空間安全系統(tǒng)效能評(píng)估指標(biāo)體系，應(yīng)用云理論將針對(duì)該效能評(píng)估指標(biāo)體系的定性描述轉(zhuǎn)換為定量的數(shù)據(jù)信息，并構(gòu)建基于云模型的效能評(píng)估模型驗(yàn)證該效能評(píng)估指標(biāo)體系的有效性和準(zhǔn)確性。如果對(duì)該效能評(píng)估體系的驗(yàn)證結(jié)果不理想，則返回至初始階段重新建立效能評(píng)估指標(biāo)體系。安全管理系統(tǒng)效能評(píng)估指標(biāo)體系的建立可以對(duì)該系統(tǒng)的效能進(jìn)行可靠的評(píng)估，確保大型地下空間安全管理系統(tǒng)在運(yùn)行安全相關(guān)的功能時(shí)所具備的管理能力及其能力實(shí)施所達(dá)到的管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)程度。

1.3 模擬驗(yàn)證

在構(gòu)建好評(píng)估模型并對(duì)建立的評(píng)估指標(biāo)體系進(jìn)行模擬分析后，通過模擬軟件根據(jù)某個(gè)地下空間的內(nèi)部結(jié)構(gòu)搭建3D模型，模擬地下空間中突發(fā)事件發(fā)生后，地下空間中人員的疏散情況以及安全管理系統(tǒng)發(fā)揮作用的效果，驗(yàn)證安全管理系統(tǒng)效能評(píng)估指標(biāo)體系的有效性。

2 結(jié)束語

本文根據(jù)城市大型地下空間中安全管理系統(tǒng)的效能，建立一個(gè)有效的評(píng)估體系，以云理論對(duì)城市大型地下空間中安全管理系統(tǒng)的有效性進(jìn)行效能評(píng)估云模型研究，并以此設(shè)計(jì)了評(píng)估的思路及框架。該方法對(duì)城市大型地下空間的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和災(zāi)害預(yù)防都有一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。