黃家豪

摘要：點型感煙火災(zāi)探測器及其產(chǎn)品日趨多樣，探測器的保護對象、安裝場所也日趨復(fù)雜。在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的組件中，火災(zāi)探測器的故障率最高，研究火災(zāi)探測器的性能是研究火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的性能的關(guān)鍵。該文從系統(tǒng)產(chǎn)品火災(zāi)探測性能、防誤報性能、環(huán)境適應(yīng)性等3個方面構(gòu)建了點型感煙火災(zāi)探測器性能評價指標(biāo)體系，運用改進(jìn)的層次分析法來確定各評價指標(biāo)的權(quán)重，然后采用模糊綜合評價的方法得出最終點型感煙火災(zāi)探測器結(jié)果。最后，以JTY-GD-ZM2251光電感煙探測器為例進(jìn)行了計算。結(jié)果表明建立的點型感煙火災(zāi)探測器性能評價模型具有一定的可行性，對系統(tǒng)產(chǎn)品性能評價具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：點型感煙火災(zāi)探測器；性能評價；層次分析；模糊綜合評價

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）15-0221-03

1 模糊綜合評價

（1）確定指標(biāo)集

設(shè)影響評價對象的主要元素有m個，分別用[u1]、[u2]、…、[um]表示，則指標(biāo)集記為U={[u1]，[u2]， …，[um]}。

（2）確定評語集

針對指標(biāo)集中的每個元素[ui]（i=1，2， …，m），判斷它對于評價等級集[vj]（j=1，2，…，n）的隸屬度[rij]，則第i個元素的評價結(jié)果為：[ri]=（[ri1]，[ri2]，…，[rin]）

通常情況下，[rij]>0且將[ri]進(jìn)行歸一化，即使[j=1nrij]=1。

（3）建立評價矩陣

對于m個元素，進(jìn)行完單元素評價后，將[ri]作為第i行，形成一個綜合了m個元素n個評價等級的模糊矩陣R。

（4）確定評價因素權(quán)重向量W

如果記因素[ui]的權(quán)重為[wi]，則相應(yīng)于因素集U的權(quán)重向量可以表示為：W=（[w1]，[w2]， …，[wm]），對于權(quán)重[wi]，要求[wi]>0，且[wi]=1。

（5）進(jìn)行模糊合成

確定完模糊矩陣R和權(quán)重向量W ，記模糊綜合評價結(jié)果向量為確定S=（[s1]，[s2]， …，[sn]），即[S=W°R]，[°]為模糊算子符號。確認(rèn)了模糊算子并進(jìn)行計算之后，需要對S進(jìn)行歸一化，使[Sj]=1。

（6）做出決策

觀察得到的模糊綜合評價結(jié)果S=（[s1]，[s2]， …，[sn]），[sj]表示被評價對象隸屬于評價等級[vj]的程度。其中，S中最大的[sj]對應(yīng)的等級[vi]表示被評價對象最適合于該等級，可以用該等級作為被評價對象的評價結(jié)果。

2 點型感煙火災(zāi)探測器性能評價模型建立與應(yīng)用案例

2.1 建立性能評估模型

設(shè)評語集為V={[v1，v2]，…，[vn]}，式中[vi]表示由高到低的各級評語，參考《基于半定量模糊綜合評價方法的火災(zāi)探測器可靠性研究》并結(jié)合實際情況，將評語集定為V={優(yōu)，良，中，較差，差}，各等級與標(biāo)準(zhǔn)分值和加權(quán)值關(guān)系如表1。

本文通過對產(chǎn)品分析、數(shù)據(jù)收集及《GBZ 24979-2010點型感煙∕感溫火災(zāi)探測器性能評價》的理解構(gòu)建了點型感煙火災(zāi)探測器性能評價指標(biāo)，可分為3個一級指標(biāo)和16個二級指標(biāo)，3個一級指標(biāo)分別為“火災(zāi)探測性能A1”、“防誤報性能A2”、“環(huán)境適應(yīng)性A3”。其中：

一級指標(biāo)“火災(zāi)探測性能A1”包含七個二級指標(biāo)：“木材明火B(yǎng)1”、“木材熱解陰燃火B(yǎng)2”、“棉繩陰燃火B(yǎng)3”、“聚氨酯塑料火B(yǎng)4”、“正庚烷火B(yǎng)5”、“酒精火B(yǎng)6”、“新聞紙燃燒火B(yǎng)7”。

一級指標(biāo)“防誤報性能A2”包含四個二級指標(biāo)：“水霧B8”、“沙塵B9”、“香煙B10”、“烹調(diào)油煙B11”。

一級指標(biāo)“環(huán)境適應(yīng)性A3”包含五個二級指標(biāo)：“溫度B12”、“濕度B13”、“氣流B14”“對外觀的主觀評價B15”。

在火災(zāi)探測性能下屬二級評價指標(biāo)中，根據(jù)近年來發(fā)生火災(zāi)的火源類別、常見火災(zāi)的起因、網(wǎng)上收集到的數(shù)據(jù)資料以及各種與火災(zāi)有關(guān)的論文期刊，并邀請多位與安全的相關(guān)專業(yè)人員，運用層次分析法對各一級指標(biāo)下的二級指標(biāo)進(jìn)行重要度排序，點型感煙火災(zāi)探測器的一級指標(biāo)判斷矩陣A，二級指標(biāo)判斷矩陣A1，A2，A3分別下所示。

[A=1351/3121/51/21]，[A1]=[131/311/31/31/51/53535111141/221/41/51/652521/31/31/41/2241/51/51/21/2563311/6611/71/3731]，

[A2]=[11/3311/233521/31/31/5131/31]，[A3]=[11111/331/33331/31/3151/51]

（1）求判斷矩陣每行所有元素的幾何平均值：

[wA1=1×5×33=2.466]， [wA2=1/3×1×23=0.874]，

[wA3=1/5×1/2×13=0.]464

同理可得[wB1=0.750]，[wB2=0.378]，[wB3=1.749]，[wB4=1.749]，[wB5=0.275]，[wB6=1.210]，[wB7=3.437]，[wB8=0.841]，[wB9=2.590]，[wB10=1.189]，[wB11=0.386]，[wB12=1.000]，[wB13=1.000]，[wB14=2.590]，[wB15=0.386]

（2）將[wi]歸一化得到[wi]。

[wA1=wA1wi=2.4662.466+0.874+0.464=0.648]

同理可得[wA2=0.230]，[wA3=0.122]，[wB1=0.078]，[wB2=0.040]， [wB3=0.189]，[wB4=0.189]，[wB5=0.029]，[wB6=0.127]，[wB7=0.360]， [wB8=0.168]，[wB9=0.517]，[wB10=0.238]，[wB11=0.077]，[wB12=0.200]， [wB13=0.200]，[wB14=0.520]，[wB15=0.078]，即[B1]=[0.078 0.040 0.189 0.189 0.029 0.127 0.360[]T]，[B2]=[0.168 0.517 0.238 0.077[]T]，[B3]=[0.200 0.200 0.520 0.078[]T].

（3）分別計算判斷矩陣的最大特征值[λmax]，則：

對A：[Aw=1351/3121/51/210.6480.2300.122=1.9480.6900.367]

[λmax1=i=1n（Aw）inwi=131.9480.648+0.6900.230+0.3670.122=3.005]

[Bw1]=[A1×B1]=[0.576 0.292 1.334 1.334 0.217 0.928 2.713[]T]，[λmax2=7.290]

[Bw2]=[A2×B2]=[0.690 2.120 0.977 0.316[]T]，[λmax3=4.104]

[Bw3=A3×B3]=[0.807 0.807 2.110 0.315[]T]，[λmax4=4.042]

（4）進(jìn)行一致性檢驗，用[ CI=λmaxA-nn-1]得

對A：[CI=3.005-33-1=0.003]

查表2得：RI=0.58，因而有CI/RI=0.003/0.58=0.052<0.1，滿足一致性要求。

對B1：[CI=7.290-77-1=0.048]

查表2得：RI=1.32，因而有CI/RI=0.048/1.32=0.036<0.1，滿足一致性要求。

對B2：[CI=4.104-44-1=0.034]

查表2得：RI=0.90，因而有CI/RI=0.034/0.90=0.038<0.1，滿足一致性要求。

對B3：[CI=4.042-44-1=0.014]

查表2得：RI=0.90，因而有CI/RI=0.014/0.90=0.016<0.1，滿足一致性要求。

2.2 應(yīng)用案例

本文將選擇JTY-GD-ZM2251光電感煙探測器作為實際案例，應(yīng)用第1章所使用的性能評估方法對其做出評估，并根據(jù)性能評估結(jié)果提出合理化的建議。

根據(jù)《火災(zāi)探測信號處理算法及其性能評估方法研究》中得出JTY-GD-ZM2251光電感煙探測器的火災(zāi)探測性能如表3，抗干擾性能如表4，并根據(jù)上述資料以及對當(dāng)今社會點型感煙火災(zāi)探測器的適用范圍調(diào)查對本產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行了專家打分，通過主客觀結(jié)合得出了以下結(jié)論。

根據(jù)表1性能評價等級及二級指標(biāo)層中15項指標(biāo)因素，以及收集到的資料和表3、表4加以整理換算成百分比與表1進(jìn)行對比得出所屬等級，并將之前得到的各級指標(biāo)相對權(quán)重值進(jìn)行統(tǒng)計歸納，結(jié)果見表5。

[BA1=B1?RA1=0.3780.1000.3780.0290.127]

無須進(jìn)行歸一化驗算，使用加權(quán)計算法計算“火災(zāi)探測性能”的正確得分：

[1×0.378+0.85×0.100+0.7×0.378+0.5×0.029+0.1×0.127=0.756]

對比表1，可以得出該型號點型感煙火災(zāi)探測器的“火災(zāi)探測性能”這一一級指標(biāo)的性能評價等級為“中”。

[BA2=B2?RA2=0.5170.0670.3390.0770.000]

無須進(jìn)行歸一化驗算，使用加權(quán)計算法，則“防誤報性能”的正確分值：

[1×0.517+0.85×0.067+0.7×0.339+0.5×0.077+0.1×0.000=0.850]

對比表1，可以得出該型號點型感煙火災(zāi)探測器的“防誤報性能”這一一級指標(biāo)的性能評價等級為“良”。

[BA3=B3?RA3=0.3310.2550.3600.0520.000]

無須進(jìn)行歸一化驗算，使用加權(quán)計算法，則“環(huán)境適應(yīng)性”的正確得分：

[1×0.331+0.85×0.255+0.7×0.360+0.5×0.052+0.1×0.000=0.826]

對比表1，能夠獲得該型號點型感煙火災(zāi)探測器的“環(huán)境適應(yīng)性”這一一級指標(biāo)的性能評價等級為“良”。

綜合上述一級指標(biāo)評價結(jié)果，可得總的評價矩陣如下：

[R=RA1RA2RA3=0.3780.1000.3780.0290.1270.5170.0670.3370.0770.0000.3310.2550.3600.0500.000]

在此基礎(chǔ)上，在對該型號點型感煙火災(zāi)探測器進(jìn)行二級模糊綜合評價，一級指標(biāo)因素的權(quán)重向量為：[W=0.6480.2300.122]

[B=W?R=0.4040.1110.3600.0430.082]

無須進(jìn)行歸一化驗算，使用加權(quán)計算法，則該型號點型感煙火災(zāi)探測器一級指標(biāo)的正確得分：

[1×0.404+0.85×0.111+0.7×0.360+0.5×0.043+0.1×0.082=0.780]

對比表1，可以得出該型號點型感煙火災(zāi)探測器的性能評價等級為“中”。

綜上所示，可以得出點型感煙火災(zāi)探測器即JTY-GD-ZM2251光電感煙探測器的性能評價等級為“中”。

3 總結(jié)

（1）產(chǎn)品的火災(zāi)探測性能有待提高，特別是對各種類型的火探測率有待提高，通過上述資料發(fā)現(xiàn)本產(chǎn)品對幾種常見種類火探測率為優(yōu)，但其他幾種卻比較差，在當(dāng)今社會物品種類繁多的情況下，應(yīng)對多種類型火探測率都為優(yōu)或良。

（2）提高產(chǎn)品的抗干擾性，本產(chǎn)品的抗干擾性能處于中上水平，但對“香煙”和“烹調(diào)油煙”的抗干擾性明顯有待提高。

（3）產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性有待提高，特別是氣流多變和濕度多變環(huán)境下的產(chǎn)品性能，外觀也可以適當(dāng)?shù)淖龀龈倪M(jìn)。

（4）根據(jù)需要預(yù)留一定數(shù)量的空位點，以提高探測器的可擴展性。

（5）完善系統(tǒng)設(shè)計的同時，也應(yīng)該做好安防人員管理及培訓(xùn)工作，做到人防、物防、技防相結(jié)合，充分發(fā)揮點型感煙火災(zāi)探測器的產(chǎn)品性能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 肖飛. 基于半定量模糊綜合評價方法的火災(zāi)探測器可靠性研究[J]. 防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報，2014，（02）：36-41.

[2] 金志成，王鳳英. 感煙火災(zāi)探測器的改進(jìn)研究[J]. 中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2012，（12）：87-92.

[3] 儲敏. 層次分析法中判斷矩陣的構(gòu)造問題[D].南京理工大學(xué)，2005.

[4] 厲劍. 火災(zāi)探測信號處理算法及其性能評估方法研究[D].大連理工大學(xué)，2006.

[5] 張振娜. 基于FDS的感煙型火災(zāi)探測器的響應(yīng)性能研究[D].北京建筑工程學(xué)院，2011.

[6] 符學(xué)葳. 基于層次分析法的模糊綜合評價研究和應(yīng)用[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2011.