點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器性能評(píng)價(jià)

黃家豪

摘要：點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器及其產(chǎn)品日趨多樣，探測(cè)器的保護(hù)對(duì)象、安裝場(chǎng)所也日趨復(fù)雜。在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的組件中，火災(zāi)探測(cè)器的故障率最高，研究火災(zāi)探測(cè)器的性能是研究火災(zāi)自動(dòng)報(bào)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(cè)性能、防誤報(bào)性能、環(huán)境適應(yīng)性等3個(gè)方面構(gòu)建了點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器性能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用改進(jìn)的層次分析法來確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，然后采用模糊綜合評(píng)價(jià)的方法得出最終點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器結(jié)果。最后，以JTY-GD-ZM2251光電感煙探測(cè)器為例進(jìn)行了計(jì)算。結(jié)果表明建立的點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器性能評(píng)價(jià)模型具有一定的可行性，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)品性能評(píng)價(jià)具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器；性能評(píng)價(jià)；層次分析；模糊綜合評(píng)價(jià)

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

1 模糊綜合評(píng)價(jià)

（1）確定指標(biāo)集

設(shè)影響評(píng)價(jià)對(duì)象的主要元素有m個(gè)，分別用[u1]、[u2]、…、[um]表示，則指標(biāo)集記為U={[u1]，[u2]， …，[um]}。

（2）確定評(píng)語集

針對(duì)指標(biāo)集中的每個(gè)元素[ui]（i=1，2， …，m），判斷它對(duì)于評(píng)價(jià)等級(jí)集[vj]（j=1，2，…，n）的隸屬度[rij]，則第i個(gè)元素的評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)矩陣

對(duì)于m個(gè)元素，進(jìn)行完單元素評(píng)價(jià)后，將[ri]作為第i行，形成一個(gè)綜合了m個(gè)元素n個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的模糊矩陣R。

（4）確定評(píng)價(jià)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(duì)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(píng)價(jià)結(jié)果向量為確定S=（[s1]，[s2]， …，[sn]），即[S=W°R]，[°]為模糊算子符號(hào)。確認(rèn)了模糊算子并進(jìn)行計(jì)算之后，需要對(duì)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(píng)價(jià)結(jié)果S=（[s1]，[s2]， …，[sn]），[sj]表示被評(píng)價(jià)對(duì)象隸屬于評(píng)價(jià)等級(jí)[vj]的程度。其中，S中最大的[sj]對(duì)應(yīng)的等級(jí)[vi]表示被評(píng)價(jià)對(duì)象最適合于該等級(jí)，可以用該等級(jí)作為被評(píng)價(jià)對(duì)象的評(píng)價(jià)結(jié)果。

2 點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器性能評(píng)價(jià)模型建立與應(yīng)用案例

2.1 建立性能評(píng)估模型

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

本文通過對(duì)產(chǎn)品分析、數(shù)據(jù)收集及《GBZ 24979-2010點(diǎn)型感煙∕感溫火災(zāi)探測(cè)器性能評(píng)價(jià)》的理解構(gòu)建了點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，可分為3個(gè)一級(jí)指標(biāo)和16個(gè)二級(jí)指標(biāo)，3個(gè)一級(jí)指標(biāo)分別為“火災(zāi)探測(cè)性能A1”、“防誤報(bào)性能A2”、“環(huán)境適應(yīng)性A3”。其中：

一級(jí)指標(biāo)“火災(zāi)探測(cè)性能A1”包含七個(gè)二級(jí)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(jí)指標(biāo)“防誤報(bào)性能A2”包含四個(gè)二級(jí)指標(biāo)：“水霧B8”、“沙塵B9”、“香煙B10”、“烹調(diào)油煙B11”。

一級(jí)指標(biāo)“環(huán)境適應(yīng)性A3”包含五個(gè)二級(jí)指標(biāo)：“溫度B12”、“濕度B13”、“氣流B14”“對(duì)外觀的主觀評(píng)價(jià)B15”。

在火災(zāi)探測(cè)性能下屬二級(jí)評(píng)價(jià)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(qǐng)多位與安全的相關(guān)專業(yè)人員，運(yùn)用層次分析法對(duì)各一級(jí)指標(biāo)下的二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行重要度排序，點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器的一級(jí)指標(biāo)判斷矩陣A，二級(jí)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(jì)算判斷矩陣的最大特征值[λmax]，則：

對(duì)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(yàn)，用[ CI=λmaxA-nn-1]得

對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(cè)器作為實(shí)際案例，應(yīng)用第1章所使用的性能評(píng)估方法對(duì)其做出評(píng)估，并根據(jù)性能評(píng)估結(jié)果提出合理化的建議。

根據(jù)《火災(zāi)探測(cè)信號(hào)處理算法及其性能評(píng)估方法研究》中得出JTY-GD-ZM2251光電感煙探測(cè)器的火災(zāi)探測(cè)性能如表3，抗干擾性能如表4，并根據(jù)上述資料以及對(duì)當(dāng)今社會(huì)點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器的適用范圍調(diào)查對(duì)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(píng)價(jià)等級(jí)及二級(jí)指標(biāo)層中15項(xiàng)指標(biāo)因素，以及收集到的資料和表3、表4加以整理?yè)Q算成百分比與表1進(jìn)行對(duì)比得出所屬等級(jí)，并將之前得到的各級(jí)指標(biāo)相對(duì)權(quán)重值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(yàn)算，使用加權(quán)計(jì)算法計(jì)算“火災(zāi)探測(cè)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(duì)比表1，可以得出該型號(hào)點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器的“火災(zāi)探測(cè)性能”這一一級(jí)指標(biāo)的性能評(píng)價(jià)等級(jí)為“中”。

[BA2=B2?RA2=0.5170.0670.3390.0770.000]

無須進(jìn)行歸一化驗(yàn)算，使用加權(quán)計(jì)算法，則“防誤報(bào)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(duì)比表1，可以得出該型號(hào)點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器的“防誤報(bào)性能”這一一級(jí)指標(biāo)的性能評(píng)價(jià)等級(jí)為“良”。

[BA3=B3?RA3=0.3310.2550.3600.0520.000]

無須進(jìn)行歸一化驗(yàn)算，使用加權(quán)計(jì)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(duì)比表1，能夠獲得該型號(hào)點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器的“環(huán)境適應(yīng)性”這一一級(jí)指標(biāo)的性能評(píng)價(jià)等級(jí)為“良”。

綜合上述一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果，可得總的評(píng)價(jià)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(duì)該型號(hào)點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器進(jìn)行二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)，一級(jí)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(yàn)算，使用加權(quán)計(jì)算法，則該型號(hào)點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器一級(jí)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(duì)比表1，可以得出該型號(hào)點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器的性能評(píng)價(jià)等級(jí)為“中”。

綜上所示，可以得出點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器即JTY-GD-ZM2251光電感煙探測(cè)器的性能評(píng)價(jià)等級(jí)為“中”。

3 總結(jié)

（1）產(chǎn)品的火災(zāi)探測(cè)性能有待提高，特別是對(duì)各種類型的火探測(cè)率有待提高，通過上述資料發(fā)現(xiàn)本產(chǎn)品對(duì)幾種常見種類火探測(cè)率為優(yōu)，但其他幾種卻比較差，在當(dāng)今社會(huì)物品種類繁多的情況下，應(yīng)對(duì)多種類型火探測(cè)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(duì)“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(diǎn)，以提高探測(cè)器的可擴(kuò)展性。

（5）完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)的同時(shí)，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(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器的產(chǎn)品性能。

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