基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的城市火災事故的預測方法
??1 引言
???? 現(xiàn)代化城市具有建筑物集中、生產(chǎn)集中、財富集中、人口集中等特點，一旦發(fā)生火災，熱必造成巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡，甚至會引起社會動蕩。特別近年來城市火災發(fā)生呈上升趨勢，給社會造成了不可忽視的損失。1998年3月22日，倫敦金融城中心發(fā)生火災，一幢44層高塔樓的1/5化為灰燼。2001年8月27日，俄羅斯首都莫斯科的奧斯坦基諾電訊發(fā)射塔（世界第二高的電視發(fā)射塔）發(fā)生火災，7人遇難。2002年6月16日，位于北京海淀區(qū)學院路20號的“藍極速”網(wǎng)吧發(fā)生火災，造成25人死亡，12人受傷，燒毀建筑952，燒毀臺式電腦71臺。因而對火災發(fā)生次數(shù)及其分布特性進行準確、有效地預測，有利于消防部門合理投入人力、物力，優(yōu)化配置消防資源、設施等，也有利于消防隊伍的科學培訓和管理。應用神經(jīng)網(wǎng)絡預測方法，掌握火災事故發(fā)生次數(shù)的規(guī)律，成功的預防火災的發(fā)生，對減少人員傷亡，財產(chǎn)損失，對社會經(jīng)濟發(fā)展，對保持社會秩序的穩(wěn)定，都具有非常重要意義。
????2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型及其算法步驟
???? 人工神經(jīng)網(wǎng)絡是基于連接學說構(gòu)造的智能仿生模型，它是由大量神經(jīng)元組成的非線性動力學系統(tǒng)，是由大量的，同時也是很簡單的處理單元（神經(jīng)元）廣泛地相互連接而形成的復雜網(wǎng)絡系統(tǒng)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡模擬人的大腦活動，具有極強的非線性逼近、大規(guī)模并行處理、自訓練學習、容錯能力以及外部環(huán)境的活應能力。由于城市火災的發(fā)生具有很大的突發(fā)性、復雜多樣性及非線性，在很大程度上受外界環(huán)境的影響，因而利用神經(jīng)網(wǎng)絡的特點和功能，對城市火災進行預測預報，更符合火災發(fā)生的特性。
????2.1BP網(wǎng)絡模型
???? BP（Back Propagation）網(wǎng)絡是當前應用最為廣泛的一種人工神經(jīng)網(wǎng)絡，有80%~90%的人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型是采用BP網(wǎng)絡或變形網(wǎng)絡，是前向網(wǎng)絡的核心部分。標準的Bp網(wǎng)絡模型由3個神經(jīng)元層次組成，如圖1所示。其最下層稱為輸入層，中間層稱為隱含層，最上層稱為輸出層，各層次之間的神經(jīng)元形成全互連接，各層次內(nèi)的神經(jīng)元之間沒有連接。其中輸入層n個節(jié)點分別對應n個輸入分量，輸入分量p=(p1，p2， p3…pn)，輸出層m個節(jié)點，其對應m個輸出分量T=（t 1，t 2，t 3…t m）。
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???? 圖1 BP網(wǎng)絡模型
????2.2BP算法步驟
???? 給輸入層單元到隱含層單元的連接權(quán)值w ij1，i=1，2，…，s1，j=1，2…n，隱含層單元到輸出層單元連接權(quán)值w mi2，m=1，2…s2，i=1，2，…，s1，隱含層閥值單元b i1，輸出層的閥值b m2，并賦予權(quán)值、閥值（-1+1）區(qū)間的隨機值。
????2.2.1BP網(wǎng)絡的輸入向前傳播
???? ?。?）將樣本值P輸入，通過連接權(quán)值w ij1送到隱含層，產(chǎn)生隱含層單元的激活值：
???? At1=f1（Σw ij1P+ b i1） （1）
???? 式中，i，j同上，f1函數(shù)為對數(shù)s形函數(shù)，即f1（x）（1+e -x）-1 （2）
???? ?。?）計算輸出層單元激活值：
???? Am2=f（Σw mi2 At1+ b m2）
???? 令c=Σw mi2 At1+ b m2 （3）
???? 式中，f函數(shù)文中取飽和線性函數(shù)：
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