基于模糊貼近度的倉(cāng)儲(chǔ)式超市火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

許潔　李正瑤

摘要：本文根據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)式超市火災(zāi)的特點(diǎn)，分析該類(lèi)型建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的影響因素，結(jié)合模糊貼近度理論，建立了倉(cāng)儲(chǔ)式超市火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的模型。在模型建立過(guò)程中，討論了評(píng)價(jià)等級(jí)隸屬度和貼近度的計(jì)算，使用層次分析法確定了各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，最后以實(shí)例驗(yàn)證了該模型的正確性和可信度。

關(guān)鍵詞：倉(cāng)儲(chǔ)式超市;火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;貼近度;層次分析法

中圖分類(lèi)號(hào)：X820.4? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B? ? ? ?文章編號(hào)：2096-1227（2021）02-0030-03

倉(cāng)儲(chǔ)式超市就是集高架倉(cāng)庫(kù)和大型購(gòu)物商場(chǎng)于一體的大型超市[1]。一般采用單層或多層（一般不超過(guò)四層）、高空間、大跨度的設(shè)計(jì)，建筑面積大，可燃物多，火災(zāi)危險(xiǎn)性大，電器設(shè)備多，人員密集，使得發(fā)生火災(zāi)時(shí)疏散困難[2]。因此，隨著倉(cāng)儲(chǔ)式超市的日益增多，人們對(duì)其消防安全的關(guān)注也不斷提升。近年來(lái)，很多定量、半定量的方法被用于超市商場(chǎng)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，本文將利用模糊貼近度這一方法討論評(píng)價(jià)等級(jí)隸屬度和貼近度的計(jì)算，使用層次分析法確定了各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，最終建立倉(cāng)儲(chǔ)式超市火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，對(duì)其火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。

一、基本原理與方法

采用模糊貼近度進(jìn)行火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估，就是根據(jù)所要評(píng)估的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)因子及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，確定隸屬函數(shù)，再由層次分析法原理，對(duì)于每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)給予評(píng)分，最終采用模糊貼近度，對(duì)系統(tǒng)的現(xiàn)狀給予評(píng)價(jià)，確定系統(tǒng)的優(yōu)劣。

（一）隸屬函數(shù)

設(shè)給定論域?yàn)閁，U上的一個(gè)模糊子集合A是指對(duì)任意的x∈U，都能確定一個(gè)數(shù)μA（x）∈[0，1]，用這個(gè)數(shù)表示x屬于A的程度。

映射μA：U→[0，1]，x→μA∈[0，1]，稱(chēng)為A的隸屬函數(shù)，μA（x）稱(chēng)為U中的元素對(duì)模糊子集合A的隸屬度[3]。

（二）貼近度和擇近原則

設(shè)論域U上有n個(gè)模糊子集A1，A2，……，An構(gòu)成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)，其中每個(gè)模型由m個(gè)特性來(lái)描述：Ai=（Ai1，

Ai2，……，Aim），i=1，2，……m

待識(shí)別的模型B=（B1，B2，……，Bm）.

先求兩個(gè)模糊向量集合族的貼近度，然后作取小運(yùn)算：

S=∧{N（Aij，Bj）|1≤j≤m}，i=1，2，……，n，其中N（Aij，Bj）表示B中第j個(gè)特征值與A中第i個(gè)特征標(biāo)準(zhǔn)值之間的特征值貼近度。

若有k∈{1，2，……，n}，使得S（Ak，B）=∨{N（Aij，Bj）|1≤j≤n}，則稱(chēng)B與Ak最貼近[4]。

貼近度描述了模糊集之間彼此貼近的程度，解決了一個(gè)模糊集對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模糊集的識(shí)別問(wèn)題。

二、構(gòu)造倉(cāng)儲(chǔ)式超市火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的模糊評(píng)價(jià)模型

（一）評(píng)價(jià)因子確定

依托系統(tǒng)安全分析中的“5M模型”即，核心功能（mission}、人（man}、硬件及軟件（machine）、環(huán)境（media）、管理（management}，本文將影響建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的因素主要分為硬件（建筑因子）、軟件（消防設(shè)施因子）、外部環(huán)境因子、消防管理因子等幾方面[5]。

通過(guò)考慮倉(cāng)儲(chǔ)式超市的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)特性，我們確定評(píng)價(jià)因子為以下9個(gè)方面：建筑特征，火災(zāi)荷載，防火（煙）分區(qū)，疏散通道，內(nèi)裝修材料，消防電氣設(shè)施，室內(nèi)外消防設(shè)施，應(yīng)急預(yù)案，防火間距，消防車(chē)道。在確定評(píng)價(jià)因子的過(guò)程中，我們還考慮了對(duì)于該模型，評(píng)價(jià)因子過(guò)多導(dǎo)致因子之間互相干擾，從而對(duì)指標(biāo)的打分造成影響，因子過(guò)少則不能正確反映模型的正確性。

由于目前還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)適用于倉(cāng)儲(chǔ)式超市的規(guī)范條文，所以在設(shè)定評(píng)價(jià)因子的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用如表1所示[1]。

（二）隸屬函數(shù)的建立

在模糊計(jì)算的過(guò)程中，隸屬函數(shù)的確立需要遵循一個(gè)一般原則，即：主要以客觀事實(shí)為依據(jù)，同時(shí)又允許有一定的基于客觀的人為因素。隸屬函數(shù)的確定方法有三分法、關(guān)聯(lián)度法、專(zhuān)家打分法、推理法等方法，本模型中根據(jù)各種方法的適用性及評(píng)價(jià)指標(biāo)的特點(diǎn)，對(duì)隸屬函數(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)化——在評(píng)價(jià)指標(biāo)中，統(tǒng)一進(jìn)行賦值，即根據(jù)建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別不同賦予相應(yīng)的分值，并最終采用相鄰隸屬度減半的方法計(jì)算隸屬度[6]：

（i=1，2，3，4）? ? ?（1）

其中xi表示火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)中對(duì)應(yīng)的離散賦值，x表示評(píng)價(jià)單元某一指標(biāo)的實(shí)際值。例如，某一倉(cāng)儲(chǔ)超市疏散通道實(shí)際得分為3分，則根據(jù)上述隸屬函數(shù)（1），可得到關(guān)于火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性分級(jí)的一個(gè)模糊集：

（三）評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算

本模型運(yùn)用多層次模糊綜合評(píng)估法進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的確定。首先，按照風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)表建立層次結(jié)構(gòu)。其次，對(duì)多目標(biāo)、多層次進(jìn)行兩兩對(duì)比，運(yùn)用九標(biāo)度法，構(gòu)筑判斷矩陣。九標(biāo)度賦值法的重要性標(biāo)度含義如下表2：

得到判斷矩陣后，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，將一致性判斷矩陣逐列歸一化后得到相應(yīng)的權(quán)重值。經(jīng)過(guò)yaahp層次分析軟件半定量評(píng)估，得到了評(píng)估體系指標(biāo)的權(quán)重，表3所示。

（四）模糊貼近度的計(jì)算

由某一特定建筑確定各分項(xiàng)的分?jǐn)?shù)后，將各指標(biāo)中4個(gè)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)應(yīng)的分值代入隸屬度函數(shù)（1），可得4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模糊子集，記為

A=（A1，A2，A3，A4），

每個(gè)模糊子集由10個(gè)指標(biāo)來(lái)描述：

An=（ A1n，A2n，A3n，……，A10n，）n=1，2，3，4

其中Amn（m=1，2，3……，10;n=1，2，3，4）為一個(gè)包含4個(gè)隸屬度的模糊集。

若已知某倉(cāng)儲(chǔ)超市實(shí)際情況，根據(jù)各指標(biāo)及相應(yīng)的隸屬度函數(shù)可計(jì)算出相應(yīng)的隸屬度，將各單項(xiàng)指標(biāo)隸屬度組成的模糊集記為

Bn=（B1，B2，B3，……，B10）

其中Bn（n=1，2，3……，10）為一個(gè)包含4個(gè)隸屬度的模糊集，每個(gè)隸屬度對(duì)應(yīng)著該項(xiàng)指標(biāo)屬于某一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的程度。

在得到關(guān)于此建筑的兩個(gè)模糊子集后，就可以計(jì)算A和B的貼近度，用Hamming法來(lái)確定，即

（2）

其中和分別表示標(biāo)準(zhǔn)模型和實(shí)際值中第m個(gè)指標(biāo)相對(duì)于第n級(jí)風(fēng)險(xiǎn)度的隸屬度。

（五）火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的確定

由（2）式可計(jì)算出40個(gè)貼近度，構(gòu)成一個(gè)10×4維的貼近度矩陣。根據(jù)模糊理論，先對(duì)這個(gè)貼近度矩陣各列進(jìn)行取小計(jì)算。在倉(cāng)儲(chǔ)超市風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的各評(píng)估指標(biāo)中，由于各指標(biāo)的重要性不同，所以必須將各指標(biāo)的權(quán)重考慮在內(nèi)。

由表1，令，于是有

即表示評(píng)估等級(jí)中各評(píng)估指標(biāo)最貼近第n級(jí)（1級(jí)為最安全，4級(jí)最危險(xiǎn)）的程度。最后，對(duì)Si進(jìn)行取大計(jì)算便可確定該建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，有

三、應(yīng)用實(shí)例

某倉(cāng)儲(chǔ)式超市建筑高度23.5m，共5層（地下1層），占地面積1400m2，設(shè)有4個(gè)安全出口，整棟樓有4個(gè)疏散樓梯。1個(gè)消防水池，1個(gè)室外消火栓，18個(gè)室內(nèi)消火栓。設(shè)有自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)噴水系統(tǒng)、應(yīng)急廣播系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、疏散指示標(biāo)志。轄區(qū)消防隊(duì)，可在十分鐘內(nèi)到達(dá)。

結(jié)合表1，評(píng)價(jià)該建筑各評(píng)估指標(biāo)的數(shù)值為C={C1，C2，

C3，C4，C5，C6，C7，C8，C9，C10}={2，3，1，1，1，1，1，

3，1，1}，根據(jù)前面的模糊貼近度評(píng)價(jià)模型，評(píng)價(jià)結(jié)果為S={0.3802，0.2445，0.1896，0.0987}，所以由擇近原則，該結(jié)果與第一種等級(jí)最貼近，該倉(cāng)儲(chǔ)式超市火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果為安全。

為了進(jìn)一步檢驗(yàn)該結(jié)論的正確性，利用專(zhuān)家打分基礎(chǔ)上的層次分析法得出該倉(cāng)儲(chǔ)式超市的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)得分為89，為低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)（風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)如表4），說(shuō)明本文所建立的模型具有可信性。

四、結(jié)語(yǔ)

利用模糊貼近度對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)式超市進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，關(guān)鍵在于隸屬函數(shù)的確定和貼近度函數(shù)的選擇。本文采用這一新的方法進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，是基于層次分析法的提高，在實(shí)際應(yīng)用中具有更好的操作性和可信度，在模型建立過(guò)程中，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分也至關(guān)重要，在今后的工程實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)一步完善評(píng)價(jià)因子和等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，以求更加符合倉(cāng)儲(chǔ)式超市火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的需求。

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作者簡(jiǎn)介：許潔（1989-），女，山東德州人，現(xiàn)為天津市西青區(qū)消防救援支隊(duì)防火監(jiān)督三科助理工程師。