基于AHP的可聽(tīng)噪聲影響因素權(quán)值分析

李靜雅，任 艷

(1.長(zhǎng)治學(xué)院計(jì)算機(jī)系，山西長(zhǎng)治 046011;2.蘭州理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院，甘肅 蘭州 730050)

0 引言

隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和民眾環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，輸電線路電壓等級(jí)發(fā)展到超高壓，特高壓階段，電磁環(huán)境問(wèn)題中的可聽(tīng)噪聲問(wèn)題已成為線路設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行中必須考慮的重大技術(shù)問(wèn)題［1］。相關(guān)研究表明，影響輸電線路可聽(tīng)噪聲的因素眾多，綜合考慮各因素的影響，選擇合理的輸電線路架線形式，既保證線路的輸送能力，節(jié)約成本，又能使線路可聽(tīng)噪聲降低，符合環(huán)境保護(hù)的要求［2］。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)可聽(tīng)噪聲影響因素的研究，主要側(cè)重于定性分析各單一影響因素對(duì)可聽(tīng)噪聲的影響效果及因素的改變?nèi)绾斡绊懣陕?tīng)噪聲的改變［3］，但這些分析未能給出各影響因素對(duì)可聽(tīng)噪聲影響的權(quán)重。輸電線路可聽(tīng)噪聲受多個(gè)影響因素的綜合影響，各因素對(duì)可聽(tīng)噪聲影響的權(quán)重肯定也不相同。定量分析各因素的權(quán)重，著重考慮對(duì)可聽(tīng)噪聲影響大的因素的合理分析和改變，對(duì)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)可聽(tīng)噪聲、有效減小可聽(tīng)噪聲具有非常重要的意義。

層次分析法(Analytical Hierarchy Process，簡(jiǎn)稱AHP)［4］能夠按照人的思維和心理的規(guī)律，將定量與定性分析相結(jié)合，把決策過(guò)程層次化、數(shù)量化。因此，本文研究用層次分析法對(duì)可聽(tīng)噪聲影響因素進(jìn)行分析，準(zhǔn)確地確定各因素的權(quán)重，使可聽(tīng)噪聲影響因素之間的相對(duì)重要性得到合理體現(xiàn)，為有效減小可聽(tīng)噪聲、合理設(shè)計(jì)輸電線路奠定基礎(chǔ)。

1 可聽(tīng)噪聲的影響因素［5－8］

1.1 輸電線路的輸送能力

1.1.1 輸電線路的運(yùn)行電壓

可聽(tīng)噪聲是由輸電線路表面電暈放電所引起的，影響電暈放電的主要因素是導(dǎo)線表面的電位梯度，而導(dǎo)線表面電位梯度是通過(guò)導(dǎo)線上的運(yùn)行電壓值來(lái)計(jì)算的，所以導(dǎo)線上的電壓大小直接影響可聽(tīng)噪聲的大小。

1.1.2 線路上承載的電流值

可聽(tīng)噪聲中的純音部分，是由于電壓周期性變化，使導(dǎo)線的帶電粒子往返運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的“嗡嗡聲”，輸電線上的電荷在電壓的作用下定向移動(dòng)形成電流，產(chǎn)生的“嗡嗡聲”，對(duì)可聽(tīng)噪聲值大小產(chǎn)生影響。

1.2 線路導(dǎo)線參數(shù)

在設(shè)計(jì)輸電線路時(shí)，選擇不同的導(dǎo)線分裂數(shù)、導(dǎo)線直徑、導(dǎo)線截面等都會(huì)對(duì)可聽(tīng)噪聲產(chǎn)生影響。

1.3 線路結(jié)構(gòu)參數(shù)

導(dǎo)線的不同架線形式，使得不同相導(dǎo)線對(duì)地高度，相導(dǎo)線之間的距離在架設(shè)時(shí)不同，影響可聽(tīng)噪聲值的大小。

線路導(dǎo)線參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)于可聽(tīng)噪聲的影響是較大的，改變以上參數(shù)可以影響輸電線路可聽(tīng)噪聲的大小，但是這些參數(shù)的改變有時(shí)可使架設(shè)線路成本增加，這種成本增加甚至是呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)的;而且，如果某些參數(shù)超過(guò)一定值，導(dǎo)線周?chē)碾妶?chǎng)情況會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)生其他的環(huán)境影響，因此，在選擇線路的參數(shù)時(shí)，一定要綜合考慮各方面因素。

1.4 環(huán)境因素

輸電線路架設(shè)在露天環(huán)境，周?chē)鷾囟取穸?、風(fēng)速等的變化都會(huì)對(duì)可聽(tīng)噪聲產(chǎn)生影響。

1.5 地理位置因素

不同地理位置的氣壓和海拔高度不同，導(dǎo)致空氣密度不同，空氣密度的大小直接影響導(dǎo)線臨界起暈場(chǎng)強(qiáng)［9］，對(duì)可聽(tīng)噪聲產(chǎn)生影響。

2 運(yùn)用AHP分析影響可聽(tīng)噪聲的因素指標(biāo)

2.1 層次分析法(AHP)

層次分析法［10］是一種定性與定量相結(jié)合的、系統(tǒng)化、層次化的科學(xué)的分析方法，用于處理那些難于完全用定量方法來(lái)分析的、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、決策準(zhǔn)則較多而且不易量化的決策問(wèn)題。層次分析法具有人的思維的分析、判斷和綜合的特征，能夠按照人的思維和心理的規(guī)律把決策過(guò)程層次化、數(shù)量化。其核心思想是:首先根據(jù)問(wèn)題的性質(zhì)和要求提出一個(gè)總的目標(biāo)，然后將問(wèn)題按層次分解，對(duì)同一層次內(nèi)的各個(gè)因素相互比較，確定各因素對(duì)于目標(biāo)的權(quán)重，這些權(quán)重在人的思維過(guò)程中通常是定性的，而在層次分析法中則要給出得到權(quán)重的定量方法，對(duì)各個(gè)因素分配合理的權(quán)重。

2.2 運(yùn)用AHP分析可聽(tīng)噪聲影響因素權(quán)重

層次分析法是將各要素配對(duì)比較，根據(jù)各要素的相對(duì)重要程度進(jìn)行判斷，再根據(jù)計(jì)算成對(duì)比較矩陣的特征值獲得權(quán)重值。運(yùn)用層次分析法確定可聽(tīng)噪聲影響因素權(quán)重的具體分析過(guò)程包括建立層次結(jié)構(gòu)模型、構(gòu)建判斷矩陣、計(jì)算判斷矩陣的最大特征根及其對(duì)應(yīng)的特征向量［10－12］。

(1)建立層次結(jié)構(gòu)模型

影響輸電線路可聽(tīng)噪聲的因素很多，在建立層次結(jié)構(gòu)模型時(shí)，盡量選擇一些有代表性的、相對(duì)獨(dú)立的因素。根據(jù)研究，將影響可聽(tīng)噪聲的因素初步分成如圖1所示的層次結(jié)構(gòu)模型。

圖1 層次結(jié)構(gòu)模型

(2)構(gòu)建判斷矩陣并計(jì)算

依據(jù)建立的層次結(jié)構(gòu)模型，對(duì)各影響因素進(jìn)行兩兩比較，應(yīng)用Saaty的1～9標(biāo)度方法［11］(如表1所示)，使判斷定量化，形成判斷矩陣。

表1 層次分析法中標(biāo)度的含義

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)專家意見(jiàn)，依據(jù)準(zhǔn)則層指標(biāo)對(duì)目標(biāo)層的影響程度大小和各層因素指標(biāo)相對(duì)應(yīng)上一層準(zhǔn)則層指標(biāo)的影響程度大小，按照層次分析法中的標(biāo)度方法，分別建立可聽(tīng)噪聲影響因素的判斷矩陣。下面以基準(zhǔn)(B)指標(biāo)對(duì)目標(biāo)層(A)的判斷距陣為例進(jìn)行計(jì)算。

表2 準(zhǔn)則層(B)指標(biāo)對(duì)目標(biāo)(A)的判斷矩陣

采用正規(guī)化求和法計(jì)算各判斷矩陣的特征根(λmax)和特征向量(w)，計(jì)算原理如下:

對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn):

式中:RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，如果CR＜0.1，即認(rèn)為判斷是滿意的。

根據(jù)公式計(jì)算得判斷矩陣的λmax=5.0178，CI=0.0045，RI=1.12，CR=0.004。

表3 各影響因素權(quán)值

從表3可知，各影響因素對(duì)可聽(tīng)噪聲影響的權(quán)重按照從大到小的順序排列為:電壓＞邊相線高＞濕度＞中相線高＞風(fēng)速＞導(dǎo)線直徑=導(dǎo)線截面＞氣壓=海拔＞邊相與邊相間距=邊相與中相間距＞電流＞導(dǎo)線分裂數(shù)。

本研究主要是依據(jù)330kV超高壓輸電線路可聽(tīng)噪聲測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析的，數(shù)據(jù)樣本中輸電線路的導(dǎo)線分裂數(shù)均是二分裂的，不能根據(jù)導(dǎo)線分裂數(shù)變化評(píng)價(jià)其對(duì)可聽(tīng)噪聲的影響，影響效果不能很好的體現(xiàn)。且相關(guān)研究表明［13］，四分裂或四分裂以下的導(dǎo)線分裂數(shù)，對(duì)可聽(tīng)噪聲影響較小，所以，以330kV輸電線路為主應(yīng)用層次分析法研究可聽(tīng)噪聲影響因素權(quán)重時(shí)，導(dǎo)線分裂數(shù)的權(quán)重最小。不同電壓等級(jí)交流輸電線路，各因素對(duì)可聽(tīng)噪聲的影響不完全相同，可能影響上述權(quán)重大小的排列，采用層次分析法可定量分析可聽(tīng)噪聲影響因素權(quán)重。

3 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用層次分析法定量的分析可聽(tīng)噪聲影響因素，得到各因素對(duì)可聽(tīng)噪聲所起的作用的大小。這將為選取輸電線路可聽(tīng)噪聲預(yù)測(cè)的影響因素、減小可聽(tīng)噪聲決策提供計(jì)算的定量依據(jù)。為了進(jìn)一步提高層次分析法分析可聽(tīng)噪聲影響因素權(quán)重的可靠性和全面性，在以后的研究工作中應(yīng)盡可能咨詢更多專家的意見(jiàn)，盡可能考慮更多不同電壓等級(jí)交流輸電線路的情況，取得更多的數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行研究。

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