基于模糊綜合評價法和著重加權(quán)法的水尺計重誤差算法研究

李洪星， 包彥夫， 徐兆陽

（東港出入境檢驗檢疫局，遼寧東港 118300）

基于模糊綜合評價法和著重加權(quán)法的水尺計重誤差算法研究

李洪星， 包彥夫， 徐兆陽

（東港出入境檢驗檢疫局，遼寧東港 118300）

水尺計重易受多種因素影響而產(chǎn)生誤差。結(jié)合水尺計重的特點，采用模糊綜合評價法與加權(quán)著重法設(shè)計出誤差算法，實現(xiàn)輸入風險指標值，就能獲取該條件下水尺計重的誤差。模糊綜合評價法體現(xiàn)出水尺計重誤差風險指標多因素、多層次以及部分指標難以量化的特點，而加權(quán)著重法則彌補了模糊綜合評價法風險衰減的不足?；谀：C合評價法與加權(quán)著重法的水尺計重誤差算法可以計算出不同情況下水尺計重工作的誤差風險，確保水尺計重誤差低于0.5%的技術(shù)要求。

計量學；水尺計重；誤差算法；模糊綜合評價法；加權(quán)著重法

1 引 言

水尺計重通常作為貿(mào)易結(jié)算、海關(guān)通關(guān)、港口使費等方面的依據(jù)，減少水尺計重誤差是鑒定業(yè)務(wù)部門一項重要研究任務(wù)。此前針對水尺計重誤差的研究主要集中在定性分析導(dǎo)致水尺計重誤差的各種因素上，以及針對這些因素提出一些修正措施［1～4］，可操作性不強。本文設(shè)計出誤差算法，能夠針對每船的具體情況，定量計算出該船水尺計重的誤差風險。

2 模糊綜合評價方法

模糊綜合評價方法以模糊數(shù)學為基礎(chǔ)，綜合考慮各風險指標影響，實現(xiàn)對評價目標的風險評估，很好地解決了風險指標的多因素、多層次及難以量化的問題。該方法包括風險指標選擇和權(quán)重確定、劃分風險等級、建立隸屬函數(shù)和模糊評價等步驟。其中低層次風險指標完成對上層風險指標的評價［5，6］，評價結(jié)果反映出評價目標對應(yīng)的風險等級。

3 風險指標

3.1 指標選取

水尺計重誤差風險主要存在于吃水觀測、海水密度測量、油水測量等3個指標［7］，其中吃水觀測受制于人員素質(zhì)、水文情況、水尺刻度情況和光線強度影響，水文情況包括浪高、冰況等，人員素質(zhì)包括矯正視力和經(jīng)驗值；海水密度測量與采水深度、采水位置情況有關(guān)；油水測量與測深準度、傾斜修正有關(guān)，如圖1。

圖1 三層風險指標

3.2 指標權(quán)重

使用二元比較法對風險指標按重要程度進行排序，在此基礎(chǔ)上利用語氣算子計算各風險指標的權(quán)重。

3.2.1 二元比較法排序

二元比較法就是將所有風險指標的重要程度兩兩比較得出結(jié)果［5］。比較結(jié)果有3種，即更重要，同樣重要和次重要，如表1。然后將比較結(jié)果累加，按照大小進行排序。設(shè)定風險指標集合為U，一層風險指標為ui，二層風險指標uij，三層風險指標uijz，根據(jù)工作經(jīng)驗以及相關(guān)專家的建議，風險指標排序為：

表1 風險指標重要程度比較賦值

3.2.2 語氣算子計算權(quán)重

語氣算子是人們運用自己的經(jīng)驗知識對事物進行兩兩比較后描述判斷結(jié)果的重要工具，將相對重要程度進行量化，實現(xiàn)定性到定量的過度［6］。現(xiàn)分為11個比較級別，它們的差別是逐漸增大的，如表2。相鄰指標間的比較得出權(quán)重wi，i＋1，與第一個指標間的比較得出相對權(quán)重w1，i，二者之間的關(guān)系w1，i＝w1，i－1·wi－1，i。然后將得到的各指標的相對權(quán)重值w1，i進行歸一化處理，得到各指標的絕對權(quán)重值wi：

結(jié)合平日工作經(jīng)驗和專家建議，各指標間的相對權(quán)重和絕對權(quán)重見表3。

表2 語氣算子與相對權(quán)重的對應(yīng)關(guān)系

表3 各層風險指標相對權(quán)重和絕對權(quán)重

4 風險等級

不同的條件決定了水尺計重誤差風險的不同，為方便誤差風險分析，將由風險指標造成誤差風險按大小劃分為風險等級。這樣，誤差風險對應(yīng)某個風險等級，可以得知該條件下水尺計重誤差情況，本文將風險等級分0.0%、0.3%、0.5%、3%四級，分別用2、4、6、8構(gòu)成集合V。

5 隸屬函數(shù)

由于風險指標本身具有模糊性，其在4個風險等級之間處于某種模糊的分布狀態(tài)。隸屬函數(shù)就是定量化或定性化的描述風險指標相對于每一風險等級的隸屬程度［6］。其中浪高、冰況、水尺刻度、經(jīng)驗值、采水時間、采水深度、油水測值、傾斜修正采用定量化函數(shù)，光線強度和視力采用定性化函數(shù)。水尺計重誤差算法根據(jù)概率統(tǒng)計原理將不同載重噸位散貨船舶分別建立相應(yīng)的隸屬函數(shù)。本文以載重噸3000 t位船舶為例介紹隸屬函數(shù)。該類型船舶TPC約為10 t／cm，設(shè)BL為提單重量（B，L分別為船舶寬和長），風險指標對各風險等級的隸屬度為Pij浪高隸屬函數(shù)如下，構(gòu)成單因素評價集合：P1，1，1＝，x為浪高（cm），其中：

水尺刻度隸屬函數(shù)以船首離開水面距離或船尾遮蔽水尺距離為參數(shù)（cm），構(gòu)成單因素評價集合，其中：

光線強度采用定性化描述，建立模糊子集表，見表4。第1列為光線強度，表4中給出了各強度對各風險等級的隸屬度。光線強度描述集合為：

該集合與模糊子集表構(gòu)成的轉(zhuǎn)換矩陣相乘，得到單因素評價集合：

表4 光線強度模糊子集表

6 模糊綜合評價和著重加權(quán)

根據(jù)隸屬函數(shù)得到各風險指標單因素評價集合，由評價集合構(gòu)成判斷矩陣，與風險指標權(quán)重向量wi相乘［6］，得到評估目標的模糊評價向量Pi。著重加權(quán)是指為避免在模糊評價相乘過程中削弱部分指標的危險等級而造成評價結(jié)果失真的情況，所以在模糊評價時乘上著重加權(quán)向量Q來確保危險等級分布的延續(xù)性。模糊綜合評價逐層進行，即由下一層對上一層進行評價，本系統(tǒng)分為3層，由最底層開始：

將P1，1，P1，4歸一化處理，然后第二層指標對第一層進行模糊評價，得到第一層評價集合：

將P1，P2，P3歸一化處理，然后第一層風險指標對總評價目標進行模糊綜合評價：

向量P描述了水尺計重誤差在風險等級V上的分布狀態(tài)。通過加權(quán)求值可以得到具體的風險等級［5］：

7 實 例

以丹東港散煤船“YONGBONG”為例，滿載載重噸2975 t，提單數(shù)2900 t；靠泊時漲潮；浪高30 cm左右；無冰；水尺可見；白天光線好；人員視力好；經(jīng)驗值0.3 cm；采水器只能采到表層水；采水時間間隔?。粺o壓載水；船中吃水約5.6 m；縱傾約0.5 m。得到各風險指標單因素評價集合為：

然后進行模糊綜合評價已經(jīng)加權(quán)著重，得到該條件下水尺計重誤差風險集合：

P＝｛0.12，0.069，0.811，0｝然后加權(quán)獲取風險等級：v＝5.382，換算成誤差值為4.38‰，未超過5‰的要求。

8 結(jié)束語

水尺計重誤差算法是在模糊綜合評價法中應(yīng)用加權(quán)著重原理，克服了其單獨應(yīng)用時風險衰減的缺陷，確保了單因素風險等級的延續(xù)性，具有一定的理論價值。而且通過該算法可以計算出特定環(huán)境下水尺計重的誤差，以便相關(guān)部門制定誤差控制措施，確保水尺計重結(jié)果的準確性，具有一定的實際應(yīng)用價值。

［1］ 孫圖南，高強，周翀，等.我國水尺計重影響因素及優(yōu)化方式的研究進展［J］.檢驗檢疫學刊，2011，（4）：15－16.

［2］ 吳均英，蔡潤斌.船舶水尺計重精度影響因素與解決對策［J］.檢驗檢疫學刊，2010，（1）：73－74.

［3］ 葛圣彥，杜嘉立.水尺計重誤差的初步探討［J］.中國水運，2007，（09）：235－236.

［4］ 張紅光，胡一鳴.進口大宗散貨5‰貨差探究［J］.檢驗檢疫學刊，2012，（1）：63－66.

［5］ 張國立.模糊數(shù)學基礎(chǔ)及應(yīng)用［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2011，8－21，86－94.

［6］ 劉輝強.水尺計重及其誤差分析［D］.大連：大連海事大學，2010.

［7］ 劉文彬.模糊綜合評價系統(tǒng)研究［D］.天津：河北工業(yè)大學，2003.

Study on the Algorithm of Draft Survey Error Based on Fuzzy
Com prehensive Evaluation Method and Weighting Em phasis Method

LIHong-xing， BAO Yan-fu， XU Zhao-yang
（Donggang Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Donggang，Liaoning 118300，China）

A ffected by various factors，draft survey often produces errors.Considering the characteristics of draft survey，the fuzzy comprehensive evaluationmethod was adopted.The algorithm of draft survey error to achieve inputting the value of index was designed，and the value of draft survey error at different condition was obtained.The fuzzy comprehensive evaluationmethod considers themultiple indicators，multi-layered and some indicators difficult to quantify. Weighted emphasismethod makes up for the attenuation of the fuzzy comprehensive evaluation method.The algorithm of draft survey error based on the fuzzy comprehensive evaluationmethod and the weighted emphasismethod can calculate the error risk in different condition，such ensuring draft survey error less than 0.5%.

Metrology；Draft survey；Error algorithm；Fuzzy comprehensive evaluation；Weighted emphasis

TB938.3

A

1000-1158（2014）01-0067-06

10．3969／j．issn．1000-1158．2014．01．14

2012-04-14；

2012-11-13

李洪星（1985－），男，山東濟寧人，東港出入境檢驗檢疫局，碩士，主要從事計量鑒定管理工作。lhx1005＠163.com