郭福雁，王 寧

(天津城建大學(xué) 控制與機(jī)械工程學(xué)院，天津，300384)

目前，國內(nèi)學(xué)者對建筑電氣領(lǐng)域施工問題進(jìn)行了研究，對與弱電智能化系統(tǒng)工程[1-2]相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行了探討.視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程是作為弱電智能化系統(tǒng)工程領(lǐng)域的重要組成部分，國內(nèi)專家及學(xué)者對視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了一些研究，但主要側(cè)重視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計分析[3-5]和工程管理及施工建議，鮮有施工質(zhì)量評價方面的研究.程莉分[6]主要從視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計重點(diǎn)、施工技術(shù)要點(diǎn)兩方面提出自己在視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)中的施工見解，認(rèn)為在設(shè)計與施工階段，要根據(jù)工程的實(shí)際需求選擇適用的設(shè)備及施工工藝，以保證安防工程的可靠與與穩(wěn)定性.錢雄威[7]針對視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)在建設(shè)過程中出現(xiàn)的視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的接入問題、維護(hù)管理問題、數(shù)據(jù)儲存問題加以剖析，并提出了相應(yīng)的建議.楊國棟[8]認(rèn)為項(xiàng)目的工程質(zhì)量極大程度上取決于施工工藝以及對系統(tǒng)的操控和管理，視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)在建設(shè)中仍然存在不少問題，并拋磚引玉提出如何提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程的實(shí)施質(zhì)量.但在視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)施工評估領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)研究比較欠缺，沒有針對系統(tǒng)施工的具體特點(diǎn)展開深入研究，大多數(shù)文獻(xiàn)對其施工質(zhì)量控制只是淺述系統(tǒng)安裝的要點(diǎn)，并沒有陳述這些安裝要素和系統(tǒng)之間的聯(lián)系.另外，我國建筑工程領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員在驗(yàn)收視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)施工質(zhì)量時，僅依靠相關(guān)規(guī)范中檢查表進(jìn)行相應(yīng)的打分，在此方法的使用過程中，不能將指標(biāo)定量化，評價結(jié)果較大程度的受人為因素的制約，且系統(tǒng)可操作性較差.因此，為了科學(xué)、有效評價視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)施工質(zhì)量，評價方法的選擇很關(guān)鍵.

視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)是一個復(fù)雜系統(tǒng)，影響視頻安防系統(tǒng)施工質(zhì)量的因素復(fù)雜多樣，且具有一定的模糊性，另外，各因素之間還相互制約和影響.針對系統(tǒng)施工時具有多樣性、關(guān)聯(lián)性等特點(diǎn)，評價其施工質(zhì)量時，既要對整體有一定的判斷，又要對施工過程中出現(xiàn)的偏差進(jìn)行準(zhǔn)確定位.HAZOP分析是以系統(tǒng)工程為基礎(chǔ)的一種可用于定性分析或定量評價的評價方法[9]，具有全面、系統(tǒng)、深入的優(yōu)點(diǎn)，能有效識別出過程裝置中的潛在風(fēng)險[10].目前，HAZOP分析在石化、煤礦等領(lǐng)域應(yīng)用較為成熟[11-14]，但在建筑電氣系統(tǒng)施工領(lǐng)域的應(yīng)用卻很少，僅有少數(shù)學(xué)者在HAZOP分析的基礎(chǔ)上，提出一種新的構(gòu)建數(shù)字化變電站的故障樹建立方法[9].層次分析法[15-17]具有將復(fù)雜問題系統(tǒng)化、層次化等優(yōu)點(diǎn)，目前在評價指標(biāo)體系建立方面已應(yīng)用較為廣泛.視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)在施工過程中，有很多邊界不清、不易定量的影響因素，對系統(tǒng)施工質(zhì)量評價既要對單一因素進(jìn)行有效識別，也要對系統(tǒng)整體做出評價.目前，在電氣系統(tǒng)評價方面，模糊綜合評價[18-20]的應(yīng)用較為廣泛.

HAZOP主要優(yōu)勢在于能夠?qū)?fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險識別，但不能對評價結(jié)果進(jìn)行量化.模糊綜合評價主要優(yōu)勢能對評價結(jié)果進(jìn)行定量分析，從而給出評價等級，但不能對系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險識別.另外，評價結(jié)果的可信度是由指標(biāo)的權(quán)重直接決定的，因此，保證評價指標(biāo)的合理性尤為重要.以層次分析法為代表的主觀賦權(quán)法，其優(yōu)勢是考慮了決策者的主觀偏好，但存在一定的主觀性.以熵值法為代表的客觀賦權(quán)法，其優(yōu)勢是考慮了指標(biāo)的獨(dú)立性和信息量，避免了人為因素的干擾，但可能與實(shí)際情況有偏差.因此，本文將HAZOP、層次分析法、熵值法等評價方法以及模糊綜合判斷理論進(jìn)行有機(jī)組合，使其能夠形成互有邏輯關(guān)系且為一個閉合的系統(tǒng)方法，來解決視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)施工質(zhì)量評價方面所存在的問題.

1 組合式評價方法分析

組合式評價方法步驟如下：(1)視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)施工HAZOP分析；(2)基于HAZOP分析，建立評價指標(biāo)體系(3)通過組合賦權(quán)法對指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行優(yōu)化；(4)結(jié)合模糊綜合評價理論對系統(tǒng)電氣施工質(zhì)量進(jìn)行評價.

1.1 視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)施工HAZOP分析

根據(jù)視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成及施工工藝，將系統(tǒng)電氣施工劃分為前端設(shè)備、控制設(shè)備、顯示設(shè)備、線纜敷設(shè)和供電防雷與接地5個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，采用HAZOP分析方法對系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電氣施工進(jìn)行定性分析，確定系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)偏差，分析出偏差產(chǎn)生的原因和導(dǎo)致的后果，并根據(jù)偏差原因制定出對應(yīng)的建議措施.具體分析如下：

(1)前端設(shè)備HAZOP分析

①偏差：監(jiān)視目標(biāo)區(qū)域有影響；監(jiān)視目標(biāo)不清晰；攝像機(jī)清晰度不高；攝像機(jī)發(fā)生聚焦.

②原因：攝像機(jī)安裝位置不正確；攝像機(jī)環(huán)境照度不穩(wěn)定；攝像機(jī)清晰度未按要求設(shè)置；攝像機(jī)安裝不牢靠、穩(wěn)固.

③后果：影響現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行以及人員正?；顒?；無法清晰穩(wěn)定地觀察監(jiān)視目標(biāo)；系統(tǒng)圖像質(zhì)量較差；對系統(tǒng)視頻圖像質(zhì)量有較大影響.

④建議措施：攝像機(jī)設(shè)置的高度，室內(nèi)距地面不宜低于2.5 m，室外距地面不宜低于3.5 m；監(jiān)視目標(biāo)的最低環(huán)境照度不應(yīng)低于攝像機(jī)靶面最低照度的50倍；彩色攝像機(jī)的水平清晰度應(yīng)在330 TVL以上，黑白攝像機(jī)的水平清晰度應(yīng)在420 TVL以上；攝像裝置的安裝應(yīng)牢靠、穩(wěn)固；在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下，攝像機(jī)安裝應(yīng)與地絕緣隔離.

(2)控制設(shè)備HAZOP分析

①偏差：控制臺安放不牢固；機(jī)架安裝不平穩(wěn)；對轉(zhuǎn)向無法進(jìn)行遙控.

②原因：控制臺安裝質(zhì)量未按要求布置；機(jī)架安裝質(zhì)量未按要求布置；控制切換器遙控性能不符合要求.

③后果：控制臺面損傷或脫落；監(jiān)控畫面不穩(wěn)定；系統(tǒng)視頻圖像無法顯示.

④建議措施：控制臺應(yīng)安放豎直，臺面水平；機(jī)架的底座應(yīng)與地面固定；機(jī)架安裝應(yīng)豎直平穩(wěn)，垂直偏差不得超過1‰；視頻切換控制設(shè)備應(yīng)能手動或自動操作，對鏡頭、電動云臺等的各種動作(如轉(zhuǎn)向、變焦、聚焦、光圈等動作)進(jìn)行遙控.

(3)顯示設(shè)備HAZOP分析

①偏差：監(jiān)視器損壞；監(jiān)視器清晰度不高.

②原因：監(jiān)視器安裝位置不符合要求；監(jiān)視器的清晰度不低于攝像機(jī)的清晰度.

③后果：監(jiān)視畫面的質(zhì)量降低；監(jiān)視畫面質(zhì)量將受到嚴(yán)重影響.

④建議措施：監(jiān)視器的安裝位置應(yīng)使屏幕不受外來光直射，當(dāng)有不可避免的光時，應(yīng)加遮光罩遮擋；顯示設(shè)備的清晰度不應(yīng)低于攝像機(jī)的清晰度，宜高出100 TVL.

(4)線纜敷設(shè)HAZOP分析

①偏差：同軸電纜的傳輸距離不符合要求；同軸電纜的敷設(shè)半徑不符合要求；同軸電纜的敷設(shè)質(zhì)量不符合要求.

②原因：傳輸距離不合適；線路附近有強(qiáng)電磁場干擾；同軸電纜中間有接頭，其可能會線路老化.

③后果：系統(tǒng)播放圖像清晰度較差；系統(tǒng)監(jiān)控畫面受嚴(yán)重干擾；系統(tǒng)畫面質(zhì)量不高甚至信號中斷.

④建議措施：300 m以內(nèi)的視頻信號傳輸距離，推薦選用SYV75-5的同軸電纜；同軸電纜宜采取穿管暗敷或線槽的敷設(shè)方式；同軸電纜應(yīng)一線到位，中間無接頭.

(5)供電防雷與接地HAZOP分析

①偏差：電源質(zhì)量不符合要求；系統(tǒng)供電方式有誤；系統(tǒng)接地失效.

②原因：電源質(zhì)量參數(shù)不滿足規(guī)范要求時，沒有選備用電源或不間斷電源供電；沒有采用TN-S交流電供電系統(tǒng)；系統(tǒng)沒有做等電位接地處理.

③后果： 監(jiān)視器上出現(xiàn)木紋狀的干擾；系統(tǒng)設(shè)備易受外來的雷電沖擊.

④建議措施：采用穩(wěn)頻穩(wěn)壓、不間斷電源供電或備用發(fā)電等措施； 當(dāng)發(fā)生停電或意外事故時要能啟用備用電源，并自動切換.為了保護(hù)系統(tǒng)免受外來的雷電沖擊等和系統(tǒng)的操作使用安全，應(yīng)采用TN-S交流電供電系統(tǒng)；系統(tǒng)等電位接地；系統(tǒng)單獨(dú)接地時，接地電阻不大于4 Ω，接地導(dǎo)線截面積應(yīng)大于25 mm2.

1.2 基于HAZOP分析建立評價指標(biāo)體系

運(yùn)用AHP中關(guān)于建立遞階層次結(jié)構(gòu)的理論，將視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)施工質(zhì)量評價指標(biāo)體系劃分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、要素層三個層次，將上述不同層次從上到下用A、B、C表示，準(zhǔn)則層和要素層中同一層次各因素從左到右用1、2、3、4… 表示.最終構(gòu)成了系統(tǒng)施工質(zhì)量評價指標(biāo)體系遞階層次結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示.

圖1 系統(tǒng)施工質(zhì)量評價指標(biāo)體系遞階層次結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Hierarchy structure diagram of system construction quality evaluation index system

結(jié)合視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)施工HAZOP分析，主要目的是為了評價系統(tǒng)的施工質(zhì)量，因此，將視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)電氣施工質(zhì)量作為目標(biāo)層；系統(tǒng)整體施工質(zhì)量的好壞主要由施工人員是否遵照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對系統(tǒng)的主要設(shè)備、線纜敷設(shè)和供電防雷與接地進(jìn)行施工所決定，因此，將系統(tǒng)的施工節(jié)點(diǎn)作為準(zhǔn)則層；在系統(tǒng)施工過程中，所出現(xiàn)的偏差是影響其施工質(zhì)量的因素，因此，將施工偏差作為要素層.基于上述分析，構(gòu)建視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)施工質(zhì)量評價指標(biāo)體系(圖2).

1.3 評價指標(biāo)權(quán)重優(yōu)化及比例分配

層次分析法(AHP)、熵值法(EVM)分別是系統(tǒng)工程評價中確定指標(biāo)主、客觀權(quán)重的常用方法，但上述兩種賦權(quán)方法在評價指標(biāo)權(quán)重比例分配方面都有各自的局限性.為了優(yōu)化評價指標(biāo)權(quán)重，使指標(biāo)的權(quán)重比例分配更加合理，并考慮保持指標(biāo)閾值的統(tǒng)一性的需要，本文考慮綜合層次分析法和熵值法來確定新的權(quán)系數(shù)，即基于傳統(tǒng)熵值法求解權(quán)系數(shù)的理論，對指標(biāo)差異性系數(shù)的求解進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)而得出評價指標(biāo)的客觀權(quán)系數(shù)，記為V.在此基礎(chǔ)上，利用AHP得出的主觀權(quán)系數(shù)W修正客觀權(quán)系數(shù)V，得到新的權(quán)系數(shù)λ.該方法既能充分利用AHP和EVM的優(yōu)點(diǎn)，又可彌補(bǔ)各自局限性，即兼顧了主觀偏好與客觀事實(shí).具體的評價指標(biāo)權(quán)重優(yōu)化算法流程圖如圖3所示.

圖2 視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)電氣施工質(zhì)量評價指標(biāo)體系Fig.2 Evaluation index system of electrical construction quality for Video Surveillance and Control System

結(jié)合層次分析法步驟和評價指標(biāo)權(quán)重優(yōu)化算法流程，計算評價指標(biāo)的組合權(quán)重，結(jié)果如表1所示.很明顯，指標(biāo)的組合賦權(quán)值與具有經(jīng)驗(yàn)的主觀賦權(quán)值在允許的誤差范圍內(nèi)，評價指標(biāo)權(quán)重得到了進(jìn)一步優(yōu)化，組合賦權(quán)法使指標(biāo)的權(quán)重比例分配更加合理.

圖3 評價指標(biāo)權(quán)重優(yōu)化算法流程圖Fig.3 Flow chart of the evaluation index weight optimization algorithm

一級指標(biāo)改進(jìn)熵值法層次分析法組合賦權(quán)法二級指標(biāo)改進(jìn)熵值法層次分析法組合賦權(quán)法B10.2000.0700.072C10.2450.4770.464C20.2490.1540.154C30.2610.2880.320C40.2450.0810.080B20.1970.2440.247C50.3280.5400.532C60.3440.3000.307C70.3280.1630.161B30.2070.3820.407C80.5140.7500.760C90.4690.2500.240B40.1970.1320.134C100.3450.4000.422C110.3280.2000.196C120.3270.4000.391B50.1990.1370.140C130.3200.1630.153C140.3600.5400.569C150.3200.3000.280

注：上述一級指標(biāo)和二級指標(biāo)參量的含義與圖2中參量的含義相對應(yīng)，分別代表準(zhǔn)則層和要素層指標(biāo).

1.4 模糊綜合評價

本次評價，將評語集定為V={V1,V2,V3,V4,V5}{很好，好，一般，較差，差}.為使系統(tǒng)評價具有較強(qiáng)的客觀性和可操作性，采用等級比重法來確定要素層的單因素隸屬度，即直接由多個專家對目標(biāo)層的被評價因素進(jìn)行打分，將分值通過模糊映射f計算出其隸屬度，對照表2中隸屬度與評價指標(biāo)的關(guān)系求出其評價等級，并計算評價等級的頻率，從而得出該因素的評價向量.其中，設(shè)專家對某因素打的分?jǐn)?shù)為n，模糊映射為

(1)

表2 隸屬度與評價等級的關(guān)系

若某一級指標(biāo)Bi(i=1,2,3,4,5)有j個二級指標(biāo)，則Bi的單因素評價矩陣可表示為

(2)

按照形式(2)，可建立視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)施工質(zhì)量評價體系中5個一級指標(biāo)的單因素評價矩陣.

由模糊單因素評價矩陣結(jié)合權(quán)重行列式，可進(jìn)行二級模糊綜合評價，得到最終模糊評價行列式.

首先進(jìn)行一級模糊綜合評價，得到一級模糊評價矩陣為D=[D1,D2,D3,D4,D5]T( T為矩陣行列式的轉(zhuǎn)置)，其中：

Di=λBiRi(i=1,2,3,4,5)

(3)

式(3)中λBi為某一級指標(biāo)Bi包含的二級指標(biāo)的的組合權(quán)重行列式，Di為某一指標(biāo)Bi的綜合評價.

其次進(jìn)行二級綜合評價，得出系統(tǒng)施工質(zhì)量模糊綜合評價結(jié)果為

E=λAD=[e1,e2,e3,e4,e5]

(4)

式(4)中，λA為所有一級指標(biāo)的組合權(quán)重行列式.其中：e1為很好，e2為好，e3為一般，e4為較差，e5為差，按照最大隸屬度原則，可得到系統(tǒng)施工質(zhì)量等級評價結(jié)果.

為了能直觀判斷待評視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的施工質(zhì)量等級，確保評價結(jié)果科學(xué)合理、可信度高，首先對評語等級進(jìn)行賦值，并保證各等級之間間距相等，令S=(95, 85, 75, 65, 55),其次建立如下系統(tǒng)施工質(zhì)量評價總得分?jǐn)?shù)學(xué)模型：

F=EST

(5)

最后得出的分?jǐn)?shù)，若在評價等級區(qū)間[90,100)內(nèi)則為很好，[80,90)內(nèi)則為好，[70,80)內(nèi)則為一般，[60,70)內(nèi)則為較差，(0,60)內(nèi)則為差.

2 算例分析

天津市某多功能智能大廈總建筑面積為4 532.1 m2，地下1層為車庫，地上6層為智能化辦公等綜合用房，建筑高度為22.1 m，是一幢多功能智能化的綜合性商業(yè)大廈.該工程中最重要的一項(xiàng)就是安全防范系統(tǒng)工程的建設(shè)，視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程作為安全防范系統(tǒng)工程的重要組成部分，在工程驗(yàn)收階段，需要嚴(yán)格把控系統(tǒng)在建設(shè)過程中的質(zhì)量要求.目前，視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)在滿足大廈的實(shí)際功能需求得基礎(chǔ)上，能夠?qū)φ麄€大廈的主要出入口、重要部門、重要保護(hù)區(qū)域等進(jìn)行實(shí)時的視頻監(jiān)控，有效的預(yù)防各類案件的發(fā)生，并對各個監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行全程的錄像，從而為日后的事件取證提供一個有力的依據(jù).本文選取該大廈視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)為對象，對其施工質(zhì)量等級進(jìn)行評價.

依據(jù)上述建立的施工質(zhì)量評價指標(biāo)體系，通過10位行業(yè)專家學(xué)者對對系統(tǒng)打分情況，對該大廈視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的施工質(zhì)量進(jìn)行評價，將統(tǒng)計出來的結(jié)果匯總，并列出了二級指標(biāo)的隸屬度，如表3所示.

表3 要素層指標(biāo)隸屬度的統(tǒng)計

注：表中參量的含義與圖2中參量的含義相對應(yīng)，代表要素層指標(biāo).

由表3可知，二級指標(biāo)的單因素評價矩陣Ri，有：

根據(jù)表1、式(3)可得：

由式(4)可得：

D=(0.252 0 0.293 9 0.247 2 0.118 9 0.088 2)

根據(jù)最大隸屬度原則可知，該系統(tǒng)的施工質(zhì)量等級為“好”.

由式(5)可得：

F=B·ST=(0.252 0.294 0.247 0.119 0.088)·
(95 85 75 65 55)T=80.04∈[80,90]

根據(jù)系統(tǒng)總得分和評語等級分值區(qū)間，可得出視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)電氣整體施工質(zhì)量評價結(jié)果為“好”.

但根據(jù)表3可計算指標(biāo)C11的得分為(0.1 0.1 0.1 0.4 0.3)·(95 85 75 65 55)T=68，結(jié)合評價等級區(qū)間可知，系統(tǒng)的同軸電纜的敷設(shè)質(zhì)量不符合要求，根據(jù)1.1(4)線纜敷設(shè)偏差分析，可知同軸電纜中間有接頭.若不及時整改，傳輸線路一旦老化，將會導(dǎo)致系統(tǒng)畫面質(zhì)量不高甚至信號中斷.因此，在系統(tǒng)施工過程中，同軸電纜要采取穿管暗敷或線槽的敷設(shè)方式，并且要經(jīng)常檢查線路，及時更換老化線材，以防系統(tǒng)出現(xiàn)故障.

3 結(jié)論

針對目前視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)電氣施工質(zhì)量評價方面存在的問題，提出了一種由HAZOP分析、層次分析法、熵值法、模糊綜合評價有機(jī)結(jié)合，形成互有邏輯關(guān)系且為閉合的系統(tǒng)評價方法，為系統(tǒng)施工質(zhì)量評價提供了一種科學(xué)的評價思路.

(1)采用HAZOP對視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)電氣施工質(zhì)量進(jìn)行分析，并建立了施工HAZOP分析表，給出了施工節(jié)點(diǎn)偏差產(chǎn)生的原因和導(dǎo)致的后果，并制定了相應(yīng)的改進(jìn)措施.

(2)建立了指標(biāo)權(quán)重優(yōu)化算法流程圖.在傳統(tǒng)熵值法求客觀權(quán)系數(shù)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了指標(biāo)的差異性系數(shù)，得出了指標(biāo)的客觀權(quán)系數(shù)V,然后通過AHP求出的主觀權(quán)系數(shù)W對其進(jìn)行修正，得到最終的組合權(quán)系數(shù)λ,經(jīng)指標(biāo)計算，評價指標(biāo)的權(quán)重比例分配更具合理性.

(3)采用等級比重法求要素層單因素的隸屬度，由專家打分并給出對應(yīng)的模糊映射，建立模糊單因素評價矩陣，使系統(tǒng)評價具有較強(qiáng)的客觀性和可操作性.

(4)選取天津市某多功能智能大廈視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)為評價對象，應(yīng)用該方法對其進(jìn)行施工質(zhì)量等級評價，得出該實(shí)際工程的系統(tǒng)施工質(zhì)量等級為“好”，但同時也存在一定的安全隱患.該方法能比較客觀地評價系統(tǒng)整體以及分部電氣施工質(zhì)量，根據(jù)施工偏差可采取針對性的防范措施，具有一定的實(shí)用性和有效性.

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