0 引　言

舰船在海上运输、军事行动等领域发挥着不可替代的作用^[1]。然而，随着舰船使用频率的增加和内部结构的日益复杂化，火灾和爆炸事故的风险也在逐渐升高^[2]。这些事故往往会造成严重的人员伤亡和财产损失，对国家安全和海上交通带来极大的威胁。舰船火灾爆炸危险性评估与预警是有效防范和减少舰船火灾爆炸事故发生的主要措施，因此火灾危险性评估研究具有较高的实际应用价值。

针对火灾危险性评估问题，国内外许多专家和研究人员投入了大量时间和精力进行了深入而广泛的研究，取得不错火灾的危险性评研究结果。王欢等^[3]在研究火灾危险性评估问题过程中，采用层次分析法构建评估指标体系，采用三角模糊结构确定指标权重，获取评估结果。由于所选的评估指标并不成熟，造成最终评估结果存在偏差。薛峰等^[4]将变权法、层次分析法与熵权法相结合，应用于火灾危险性评估问题中，评估过程相对复杂。詹锦皓等^[5]构建评估系统，利用组态界面可视化观测评估指标数据，利用比例伪时序算法获取评估结果。该系统过于依赖所获取的数据，对最终评估结果影响显著。

为了解决当前火灾危险性评估研究存在的一些问题，以获得更优的火灾危险性评估结果，本文设计舰船火灾爆炸危险性评估与预警系统，并通过具体仿真实验分析该系统的性能。结果表明，本系统的火灾危险性评估结果可以为计舰船火灾爆炸危险预警提供有价值的参考意见，可以有效保障舰船安全，降低舰船火灾爆炸危险事故发生概率，具有较高的实际应用价值。

1 火灾爆炸危险性评估与预警系统设计

本文设计的火灾爆炸危险性评估与预警系统工作原理为：从舰船自身可燃物、舰船火源、人为因素以及外界环境等角度出发，选取可燃物数量、舰船电气故障短路等16个评估指标构建舰船火灾爆炸危险性评估指标体系，采用模糊评估方法构建模糊综合评估模型，基于评估指标与评估等级间的模糊隶属度，获取最终评估结果。采用数据挖掘技术分析历史舰船火灾爆炸危险性评价结果生成规则库，待评估舰船的相关信息通过此规则库后可得到危险性等级，若达到设定的预警标准，即发出危险性预警通知。

1.1 舰船火灾爆炸危险性评估指标体系构建

分析舰船火灾爆炸形成与拓展机制能够得到，舰船火灾爆炸同舰船自身可燃物、舰船火源、人为因素以及外界环境等因素具有直接相关性^[6]。对这些因素进行分析，选取可燃物数量、舰船电气故障短路等16个指标，构建舰船火灾爆炸危险性评估指标体系，如表1所示。

该指标体系涵盖了舰船火灾爆炸危险的各个方面，包括舰船自身可燃物危险、火源危险、人为因素危险和外界环境危险等。每个指标都有明确的含义和量化的方法，可以有效地评估舰船火灾爆炸危险性的状况。

在具体应用中，可以通过对各项指标的测量和评估，得出每个指标的权重和得分，从而得出整个舰船火灾爆炸危险性的评估结果。这种评估方法具有科学性和可操作性，可以为舰船消防安全管理和预防措施的制定提供有力的支持。

1.2 舰船火灾爆炸危险性评估模型构建

考虑表1所示的舰船火灾爆炸危险性评估指标体系内，部分指标为定性指标，具有一定模糊性，因此在评估舰船火灾爆炸危险性时可采用模糊评估方法^[7]，基于舰船火灾爆炸危险性评估指标相关信息，构建模糊综合评估模型。

基于模糊综合评估法舰船火灾爆炸危险性评估指标体系构建舰船火灾爆炸危险性评估因素集，采用S表示，可得$ S = \left\{ {{S_i}} \right\} = \left\{ {{S_1},{S_2},{S_3}, \cdots ,{S_i}} \right\} $，i表示舰船火灾爆炸危险性评估指标数量。划分舰船火灾爆炸危险性评估指标体系内的各评估指标的等级，将不同评估指标划分为5个等级，由此生成舰船火灾爆炸危险性评语集$ V = \left\{ {{V_k}} \right\} = \left\{ {{V_1},{V_2},{V_3},{V_4},{V_5}} \right\} $，其中$ {V_1} $、$ {V_2} $、$ {V_3} $、$ {V_4} $和$ {V_5} $分别表示低危险、较低危险、一般危险、较高危险、高危险。

在基于模糊综合评估法的舰船火灾爆炸危险性评估模型构建过程中，评估指标权重计算过程具有重要意义。利用层次分析法计算各舰船火灾爆炸危险性评估指标权重，利用式（1）能够描述相较于S，S_i的权重分配结果：

$ A = \left\{ {{A_1},{A_2},{A_3}, \cdots ,{A_i}} \right\} 。$

(1)

分析各待评估舰船火灾爆炸危险性评估指标，获取S_i隶属于第$ k $个评语V_k的水平，也就是隶属度，由此可构建各待评估舰船火灾爆炸危险性评估指标的隶属度向量为$ {R_i} = \left\{ {{r_{i1}},{r_{i2}},{r_{i3}}, \cdots ,{r_{ii}}} \right\} $。

统计S_i全部舰船火灾爆炸危险性评估指标的隶属度向量，生成S_i的模糊隶属度矩阵E_i。通过E_i的复合运算确定不同各舰船火灾爆炸危险性评估指标的模糊综合评定向量，公式描述如下：

$ {B_i} \cdot {B_i} = {A_i} \cdot {E_i} = \left( {{b_{i1}},{b_{i2}},{b_{i3}},{b_{i4}},{b_{i5}}} \right)。$

(2)

舰船火灾爆炸危险性评估是通过指数描述舰船火灾爆炸危险性。基于舰船火灾爆炸危险性标准同评语集的对应关系，设定V_i对应的数值，生成评估标度向量$ H $。由此生成舰船火灾爆炸危险性指数计算模型：

$ Y = EH 。$

(3)

该模型能够有效地对舰船火灾爆炸危险性进行评估，并为采取相应的预防措施提供依据。通过该模型的运用，可以大大提高舰船的安全性和运营效率。

1.3 舰船火灾爆炸预警

舰船火灾爆炸预警是舰船火灾爆炸评价与预警的主要组成部分，通过待评估舰船的预警，相关管理人员可以及时对舰船火灾爆炸风险做出反应，提升舰船安全管理力度，或对舰船内部结构与设备进行整改等。所以在舰船火灾爆炸评估预警过程中，需整体分析表1内定性与定量坐标可能对舰船带来的破坏性影响。图1为舰船火灾爆炸预警的流程，采用数据挖掘技术对历史舰船火灾爆炸危险性评价结果进行分析后生成规则库，待评估舰船的相关信息通过此规则库后可得到危险性等级，若达到设定的预警标准，即发出危险性预警通知。

具体来说，流程可以分为以下步骤：

步骤1　对舰船进行历史脱船火灾爆炸危险性评价。这个步骤需要对舰船的火灾爆炸危险性进行全面、客观、科学的评价。评价的依据包括舰船的历史记录、设计图纸、结构特点、维护保养情况、安全管理制度等多个方面。评价的结果将作为舰船火灾爆炸危险性的一个重要参考依据。

步骤2　将评价结果存储在规则库中。规则库是一个包含各种规则、算法和数据集的系统，可以用于支持后续的评估和分析工作。将评价结果存储在规则库中，可以方便后续对舰船火灾爆炸危险性的评估和分析。

步骤3　对待评估舰船信息进行规则库评估。这个步骤需要从规则库中获取相关信息，根据舰船火灾爆炸危险性评估模型，对舰船的火灾爆炸危险性进行评估。

步骤4　根据评估结果判断是否达到预设标准。如果评估结果显示舰船的火灾爆炸危险性较高，达到了预设的标准，那么就需要进行预警通知。如果达到较高危险等级，则发送预警通知，及时提醒相关人员采取有效的措施，预防火灾爆炸事故的发生。预警通知的形式可以多样化，包括电话、短信、邮件等。

通过全面、客观、科学的评估舰船火灾爆炸危险性，预防火灾爆炸事故的发生，保障舰船的安全运行。

1.4 系统技术路线研究

图2为舰船火灾爆炸危险性评估与预警系统研究技术路线。舰船火灾爆炸危险性评估与预警系统是在舰船火灾爆炸评估危险性评估指标基础上，构建评估模型，对未来固定时间内可能发生火灾爆炸的危险性进行评估。基于评估结果，结合舰船内部结构划分情况，通过图例示与统计图表等形式展示舰船火灾爆炸危险性预警结果。

系统技术路线的主要过程可分为以下步骤：

步骤1　舰船火灾爆炸危险性评估。这是整个系统的核心，通过层次分析法来确定权重，并使用危险归一化方法对各种危险因素进行统一化处理。这样，可以更准确地评估舰船的火灾爆炸危险性。

步骤2　数据采集和预处理。系统需要从舰船的历史记录、设计图纸、结构特点、维护保养情况、安全管理制度等多个方面收集数据。收集到的数据需要进行预处理，包括数据清洗、格式转换等，以保证数据的准确性和一致性。

步骤3　建立数据库。将预处理后的数据存储在数据库中，以便后续的分析和处理。数据库的设计需要考虑到数据的结构、查询效率、安全性等因素。

步骤4　数据分析。利用数学模型和分析工具对数据库中的数据进行深入分析。包括对舰船火灾爆炸危险性的定量评估、趋势预测等。

步骤5　评估结果展示。将分析结果以图表、图例等形式展示给用户，以便用户直观地了解舰船火灾爆炸危险性的情况。

步骤6　预警功能。如果评估结果显示舰船的火灾爆炸危险性较高，达到了预设的标准，系统将自动发出预警通知，提醒用户及时采取有效的措施，预防火灾爆炸事故的发生。

步骤7　用户交互。系统还提供了用户交互功能，用户可以通过系统界面输入舰船的相关信息，查询火灾爆炸危险性的情况，并可以根据预警通知采取相应的应对措施。

该系统的应用可以有效地提高舰船的安全性，预防火灾爆炸事故发生。同时，也可以提高舰船管理水平，降低运营成本。通过系统的数据分析和趋势预测，可以帮助用户做出更加科学合理的决策，提高舰船的安全性和运营效率。

总之，该系统的技术路线具有较高的实用性和可靠性，可以为舰船的安全管理和运营提供强有力的支持。

2 仿真实验结果与分析

本文研究舰船火灾爆炸危险性评估与预警系统，为验证本文研究内容的有效性，选取某型号的舰船为研究对象，对本文系统进行性能测试，具体测试环境如下：

1）舰船内部结构。为了模拟真实的舰船内部结构，实验环境应该包括舰船的各种舱室、通道、楼梯和其他内部设施。这些设施应该尽可能地还原真实舰船的布局和设计。

2）火灾模拟场景。为了模拟真实的火灾场景，实验环境应该包括可燃物、火源、氧气和其他必要的要素。火灾场景应该能够根据需要进行调整，以模拟不同类型和规模的火灾。

3）爆炸模拟场景。为了模拟真实的爆炸场景，实验环境应该包括可燃物、爆炸物、氧气和其他必要的要素。爆炸场景应该能够根据需要进行调整，以模拟不同类型和规模的爆炸。

4）舰船损管设备。为了模拟真实的舰船损管设备，实验环境应该包括灭火设备、通风系统、报警系统和应急疏散设备等。这些设备应该能够根据需要进行操作和调整。

5）模拟火源和爆炸物。为了模拟真实的火源和爆炸物，实验环境可以使用模拟火源和爆炸物。这些模拟物应该尽可能地还原真实火源和爆炸物的性质和特征。

2.1 评估指标分析

图3为本文系统中，舰船火灾爆炸危险性评估指标与危险性等级间的相关性，通过相关性分析能够判断所选舰船火灾爆炸危险性评估指标的可应用性。分析可知，本文系统舰船火灾爆炸危险性评估指标与危险性等级间呈现指数相关性，由此说明本文系统所选的评估指标具有较高可应用性。

2.2 舰船火灾爆炸危险性评估结果

采用本文系统对研究对象内部的船舱、燃油舱、卧室、餐厅、楼梯以及锚机室的火灾爆炸危险性进行评估，所得结果如表2所示。

将本文系统所得的危险性评估结果与实际危险性进行对比，由此验证本文系统危险性评估结果的准确性，结果如图4所示。分析可知，通过本文系统能够有效实现舰船火灾爆炸危险性评估，且评估结果较为准确。

3 结　语

为提高火灾爆炸危险性评估与预警效果，本文设计一种性能优异的火灾爆炸危险性评估与预警系统，通过对舰船火灾爆炸危险性评估与预警系统进行测试分析，可以得出以下结论：

1）舰船火灾爆炸危险性评估与预警系统的开发和应用，能够有效防范和减少舰船火灾爆炸事故的发生，提高海上安全水平。

2）该系统采用了基于历史数据统计和现代人工智能技术的评估方法，能够实现对舰船火灾爆炸危险性的准确评估。

3）该系统的应用，可以为舰船管理人员提供决策支持，提高管理效率和管理水平。

舰船火灾爆炸危险性评估与预警系统的应用，将对提高舰船安全性能、保障海上运输和军事行动的顺利进行发挥重要作用。