基于AHP-熵權法的某LPG儲罐區(qū)應急救援能力評估

伍 蒙，許 淵，李 左，許 瑋，錢 程

(武漢工程大學 興發(fā)礦業(yè)學院，湖北 武漢 430074)

企業(yè)的應急救援是風險管理的重要組成部分，是防止重大特大事故的最后一道屏障[1]。2017年6月5日，山東臨沂金譽石化有限公司裝卸區(qū)的一輛運輸LPG罐車，在卸車作業(yè)過程中發(fā)生液化氣泄漏爆炸著火事故，造成10人死亡、9人受傷。通過初步調查可明顯看出該企業(yè)應急救援處理存在嚴重問題。因此對LPG儲罐區(qū)等相關企業(yè)的應急救援能力評估顯得十分必要。

目前，國內學者多結合數理模型對應急能力進行評價研究。何沙等[2]從監(jiān)控預警能力、應急處理能力、恢復總結能力3個方面構建了石油企業(yè)應急能力評價指標體系，將AHP法和最小判別法結合建立了石油化工企業(yè)事故應急能力評價模型，對事故應急能力進行評價。本文采用AHP-熵權法確定各因素權重，構建模糊綜合評價模型，對某LPG儲罐區(qū)應急救援能力進行評估。

1 評價體系的構建與權重的計算

1.1 LPG儲罐區(qū)應急救援能力多級指標

應急救援能力評估的對象涉及的內容較多，需要考慮的指標廣泛，可供選擇的評價指標雜。因此構建LPG儲罐區(qū)應急救援能力評價指標體系應當按照一定的原則，選取適當的評價指標，才能保證結果的真實性和可信度。

按照系統(tǒng)性、科學性、全面性、可操作性、動態(tài)靈活性等原則[3]，并且借鑒國內應急救援能力評估相關領域的研究成果[4-5]，將LPG儲罐區(qū)應急救援能力評價指標體系分為3級，從左到右依次為一級、二級、三級評價指標，見表1。

1.2 評價指標的權重計算

1.2.1 主觀權重計算─AHP法

AHP對復雜決策問題進行深入分析后構建層次結構，用一定的對人的主觀判斷進行量化，把決策的思維過程數學化。主要步驟如下：

(1)構造判斷矩陣。

比較兩個因素之間的重要程度，用1-9標度法構造判斷矩陣 ，其中 表示重要性等級，具體含義見表2。

表1 LPG儲罐區(qū)應急救援能力評價指標體系

表2 判斷矩陣標度及其含義

標度具體含義1i、j兩元素同等重要3i元素比j元素稍重要5i元素比j元素明顯重要7i元素比j元素強烈重要9i元素比j元素極端重要2、4、6、8表示上述標度的中間值倒數若元素i與元素j重要性之比為aij,那么元素j與元素i的重要性之比就是1/aij

(2)一致性檢驗。

引入判斷矩陣最大特征根以外的其余特征根的負平均值，作為度量判斷矩陣偏離一致性的指標。一致性比率計算公式為：

(1)

(3)權重向量的計算。

表3 平均隨機一致性指標

1.2.2 客觀權重計算─熵權法

熵原本是熱力學概念，最先由Shannon引入信息論，稱之為信息熵。熵權法根據各指標的變異程度計算出各指標的熵權，再通過熵權對各指標的權重進行修正，從而得出較為客觀的指標權重。主要步驟如下：

1.2.2.1 數據的標準化處理

設有m個評價指標，n個評價對象，構成初始數據矩陣：

對該矩陣進行標準化處理后的矩陣為：

P=(pij)mxn

pij表示第j個評價對象在第i個評價指標上的標準值。

對于正向指標而言

(2)

對于逆向指標而言

(3)

1.2.2.2 定義熵

將第i個指標的熵定義為：

(4)

1.2.2.3 定義熵權

定義第i個指標熵值后，將其熵權定義為

(5)

1.2.3 綜合權重的計算

對AHP法和熵權法得到的主觀權重與客觀權重進行復合計算，計算公式：

(6)

其中，α由專家對于兩種兩種方法的傾向進行賦值，詢問專家后在此取0.55。

2 應急救援能力的模糊綜合評價

模糊綜合評價主要步驟如下：

(1)確定評價因素和評價等級

(2)構造評價矩陣和確定權重

其中rij表示第i個因素ui在第j個評語υj上的頻率分布， ∑rij=1。

權重通過AHP法、熵權法等確定。

(3)模糊合成和做出決策

S=A*R

(7)

其中，A為模糊權向量， *為算子符號，稱之為模糊變換，在此處選用加權平均法。

計算的結果通常采用最大隸屬度法則對其處理，得到最終評判結果。

3 應用實例

現以武漢某企業(yè)LPG儲罐區(qū)為例，采用本文中建立的評價指標體系，根據8位應急救援方面專家與2位企業(yè)內部工作人員的評分，采用AHP-熵權法與模糊綜合評價法對其應急救援能力進行評估。

3.1 確定指標權重

基于專家與工作人員的打分，分別使用AHP法和熵權法計算權重，并通過式(6)計算各指標的綜合權重，見表4。

3.2 二級評估指標的評價向量計算

令評價集V={好，較好，一般，較差，差}。

利用式(7)與計算得出的權重計算出二級評估指標的評價向量結果為：

3.3 一級評估指標與目標層的評價向量

，此處僅取2個評價向量，具體參考實例。有：

其中S2i為一級指標評價向量，“o”為廣義的合成運算。此處采用加權平均法。計算得出一級評價向量為：

目標層歸一化后評價向量為：

根據最大隸屬度原則，可知該儲罐區(qū)的應急救援能力為“一般”。

4 結論

(1)本文結合LPG儲罐區(qū)特點建立了LPG儲罐區(qū)應急救援能力三級評估體系，并構建了AHP-熵權法的模糊評價模型。將構建的模型應用到武漢市某LPG儲罐區(qū)，評估結果與實際情況相符。

表4 各指標權重

(2)依據最大隸屬度原則，確定此LPG儲罐區(qū)的應急救援能力屬于“一般”。由計算得出的二級評價向量可以看出，人員培訓能力和緊急救援能力需要加強，以滿足廠區(qū)應對突發(fā)事故的需要。