??1 引言
???? 現代化城市具有建筑物集中、生產集中、財富集中、人口集中等特點,一旦發生火災,熱必造成巨大的經濟損失和人員傷亡,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射塔(世界第二高的電視發射塔)發生火災,7人遇難。2002年6月16日,位于北京海淀區學院路20號的“藍極速”網吧發生火災,造成25人死亡,12人受傷,燒毀建筑952,燒毀臺式電腦71臺。因而對火災發生次數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。應用神經網絡預測方法,掌握火災事故發生次數的規律,成功的預防火災的發生,對減少人員傷亡,財產損失,對社會經濟發展,對保持社會秩序的穩定,都具有非常重要意義。
????2 BP神經網絡模型及其算法步驟
???? 人工神經網絡是基于連接學說構造的智能仿生模型,它是由大量神經元組成的非線性動力學系統,是由大量的,同時也是很簡單的處理單元(神經元)廣泛地相互連接而形成的復雜網絡系統。人工神經網絡模擬人的大腦活動,具有極強的非線性逼近、大規模并行處理、自訓練學習、容錯能力以及外部環境的活應能力。由于城市火災的發生具有很大的突發性、復雜多樣性及非線性,在很大程度上受外界環境的影響,因而利用神經網絡的特點和功能,對城市火災進行預測預報,更符合火災發生的特性。
????2.1BP網絡模型
???? BP(Back Propagation)網絡是當前應用最為廣泛的一種人工神經網絡,有80%~90%的人工神經網絡模型是采用BP網絡或變形網絡,是前向網絡的核心部分。標準的Bp網絡模型由3個神經元層次組成,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,各層次之間的神經元形成全互連接,各層次內的神經元之間沒有連接。其中輸入層n個節點分別對應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,并賦予權值、閥值(-1+1)區間的隨機值。
????2.2.1BP網絡的輸入向前傳播
???? (1)將樣本值P輸入,通過連接權值w ij1送到隱含層,產生隱含層單元的激活值:
???? At1=f1(Σw ij1P+ b i1) (1)
???? 式中,i,j同上,f1函數為對數s形函數,即f1(x)(1+e -x)-1 (2)
???? (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函數文中取飽和線性函數:
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