基于AHP和模糊綜合評價法的排煙系統(tǒng)消防安全評估研究

喬輝 彭洛克

摘 ?要：本文從防煙分區(qū)、自然排煙系統(tǒng)、機械排煙系統(tǒng)、補風系統(tǒng)、機械排煙啟動功能等5個維度出發(fā)，建立16個三級指標的排煙系統(tǒng)消防安全評估體系。利用層次分析法（AHP）確定指標權重，并通過模糊綜合評價法對排煙系統(tǒng)進行實例風險評估，得出該系統(tǒng)消防安全隸屬矩陣，依據(jù)最大隸屬度原則，確定該系統(tǒng)的整體消防安全水平，為實際消防監(jiān)督檢查和系統(tǒng)維護保養(yǎng)檢測等工作提供有效參考。

關鍵詞：排煙系統(tǒng);層次分析法;模糊綜合評價;消防安全評估

中圖分類號：TU998.1 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：2096-6903（2021）03-0000-00

0引言

排煙系統(tǒng)是建筑內(nèi)消防設施的重要組成部分，主要作用是采用自然排煙或機械排煙的方式，將房間、走道等空間的火災煙氣排至建筑物外，為人員安全疏散和消防救援創(chuàng)造有利條件。試驗表明：有效的排煙系統(tǒng)，可在發(fā)生火災時排除大量煙氣，還可排除火災中70%～80%的熱量，從而起到控制火勢蔓延的作用。排煙系統(tǒng)分為自然排煙系統(tǒng)和機械排煙系統(tǒng)，主要由排煙風機、補風機、管道（井）、排煙防火閥、排煙口（閥）、擋煙分隔設施等設備組成。目前消防安全評估多側重于單體建筑或某一特定區(qū)域，對建筑消防設施定性定量方面的評估較少。本文在充分考慮排煙系統(tǒng)特點的基礎上，主要運用層次分析法（Analytic hierarchy process，簡稱AHP）和模糊綜合評價法對研究對象開展應用研究。通過分析排煙系統(tǒng)特點設計消防安全評價指標，并根據(jù)層次分析法確定各評價指標的權重，然后采用模糊綜合評價法進行系統(tǒng)的消防安全風險評估，將定性的消防問題量化分析[1-2]，最后根據(jù)實例評估結果，提出降低該系統(tǒng)消防安全風險的針對性措施和建議。

1構建層次分析評估模型

1.1 排煙系統(tǒng)工作原理

排煙系統(tǒng)分為自然排煙系統(tǒng)和機械排煙系統(tǒng)。自然排煙是利用建筑物的構造，在自然力的作用下，利用火災產(chǎn)生的熱煙氣流的浮力和外部風力作用，通過建筑物房間或走道開口把煙氣排至室外的排煙方式。其實質(zhì)是通過室內(nèi)外空氣對流進行排煙。在自然排煙中，必須有冷空氣的進口和熱煙氣的排出口。一般可采用可開啟外窗以專門設置的排煙口及電動排煙窗等進行自然排煙。

機械排煙系統(tǒng)通常是由火災現(xiàn)場人員手動控制或由感煙探測器將火災信號傳遞給排煙控制器，開啟活動的擋煙垂壁將煙氣控制在發(fā)生火災的防煙分區(qū)內(nèi)，并打開排煙口以及和排煙口聯(lián)動的排煙防火閥，同時關閉空調(diào)系統(tǒng)和送風管道內(nèi)的防火閥防止煙氣從空調(diào)、通風系統(tǒng)蔓延到其他非著火區(qū)域，最后由設置在屋頂?shù)呐艧燂L機將煙氣通過排煙管道排至室外。

1.2 層次分析評估模型

層次分析法是將與決策有關的元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎之上進行定性和定量分析的決策方法。通過運用層次分析法，結合《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術標準》（GB51251-2017）、《建筑消防設施檢測技術規(guī)程》（XF503-2004）、《建筑消防設施的維護管理》（GB25201-2010）等標準規(guī)范，將評估指標體系劃分為3個層次。一級評價指標（目標層）為排煙系統(tǒng)消防安全;二級評價指標（準則層）分為5個，分別是防煙分區(qū)S1、自然排煙系統(tǒng)S2、機械排煙系統(tǒng)S3、補風系統(tǒng)S4、機械排煙啟動功能S5;三級評價指標（方案層）分為16個，分別是儲煙倉厚度S11、擋煙分隔設施S12、防煙分區(qū)劃分S13、自然排煙窗（口）設置S21、自動排煙窗開啟控制S22、固定窗S31、排煙防火閥S32、排煙口（閥）S33、排煙風機S34、排煙管道及機房S35、補風機S41、補風口（閥）S42、補風管道及機房S43、聯(lián)動啟動功能S51、消防控制室手動啟動功能S52、現(xiàn)場手動啟動控制功能S53。

2計算各指標權重和一致性檢驗

2.1 構建判斷矩陣并計算指標權重

按照層次分析評估模型結構，對同層各個指標進行相對重要性的兩兩比較，采用1-9標度法確定各指標間的相對重要性賦值 ，分別構建出第二級、第三級指標判斷矩陣， 數(shù)據(jù)值大小對應其相對重要性程度大小，1表示i和j因素相同重要，3表示i比j因素稍微重要，5表示i比j因素明顯重要，7表示i比j因素強烈重要，9表示i比j因素極端重要，2、4、6、8分別表示i比j因素處于以上判斷之間的中間狀態(tài)。采用幾何平均法[3]，分別求得第二、三級指標的權重，并通過第二級指標相對于第一級指標的權重加權綜合第三級指標權重，得到權重總排序結果（見表1）。

2.2單排序和總排序一致性檢驗

要確保判斷矩陣邏輯結果的合理性，必須通過矩陣單排序一致性檢驗和總排序一致性檢驗，即矩陣的隨機一致性比率CR<0.1。借助MATLAB軟件，分別計算出第二、三級指標各判斷矩陣的最大特征根λmax、一般一致性指標CI。按照 （其中 ， 為平均一致性指標），計算求得各判斷矩陣CR值均小于0.1，說明單排序一致性通過檢驗。同理，可求得層次總排序一致性比率CR總=0.0256<0.1，說明總排序一致性檢驗通過，判斷矩陣整體邏輯性合理。

3綜合模糊評價法及實例分析

模糊綜合評價法是一種基于模糊數(shù)學的綜合評價方法，對一些邊界不清、不易量化的因素運用模糊數(shù)學理論進行定量分析，減少人為主觀錯誤，能夠較好地反映建筑內(nèi)排煙系統(tǒng)各評價指標的作用，提高決策能力[4]。本文根據(jù)該評估指標體系，選取中山市某一超高層公共建筑中的排煙系統(tǒng)，采用模糊綜合評價法進行實例分析。

根據(jù)排煙系統(tǒng)現(xiàn)實評價狀況，結合相關專家咨詢意見確定排煙系統(tǒng)消防安全評價等級為4個等級優(yōu)、良、中、差，評價集V={V1，V2，V3，V4}，V1（優(yōu)）、V2（良）、V3（中）、V4（差）分別對應分數(shù)設定值為90、80、70、60。

邀請4位專家對該建筑排煙系統(tǒng)采用資料審查、現(xiàn)場檢查和抽查測試等方式，對其消防安全進行效能打分，根據(jù)各指標在評價集中的隸屬度建立模糊綜合評價矩陣[5]，計算得出防煙分區(qū)模糊評價矩陣R1，自然排煙系統(tǒng)模糊評價矩陣R2，機械排煙系統(tǒng)模糊評價矩陣R3，補風系統(tǒng)模糊評價矩陣R4，機械排煙啟動功能模糊評價矩陣R5。

4結語

（1）為對排煙系統(tǒng)消防安全進行評估，從層次分析法，從防煙分區(qū)、自然排煙系統(tǒng)、機械排煙系統(tǒng)、補風系統(tǒng)、機械排煙啟動功能等5個維度出發(fā)，建立了該系統(tǒng)的三個層次消防安全評估體系。

（2）通過構建判斷矩陣，計算各指標相應權重，在單排序和總排序一致性通過檢驗的基礎上，計算得出三級指標相對于一級指標的總權重，并進行權重總排序。其中自然排煙窗（口）設置、排煙風機、聯(lián)動啟動功能、自動排煙窗開啟控制、排煙防火閥、排煙管道及機房等指標權重較高。指標具體量化排序結果，為消防執(zhí)法部門和維護保養(yǎng)企業(yè)明確排煙系統(tǒng)監(jiān)督檢查和維保檢測的重點提供了必要的參考依據(jù)。

（3）采用模糊綜合評價法對某一超高層公共建筑內(nèi)的排煙系統(tǒng)消防安全進行評估，并根據(jù)系統(tǒng)消防安全評估的隸屬度，確定總體評價等級為“良”，驗證了該評估模型的有效性和可行性。同時在專家資料審查、現(xiàn)場檢查和抽查測試進行打分的過程中，也發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)存在一些典型性隱患：聯(lián)動啟動測試個別常閉排煙口（閥）無法聯(lián)動開啟、擋煙垂壁在裝修時被任意拆卸、排煙機房防火門損壞、需在平時保持關閉的排煙口（閥）處于常開狀態(tài)等。這要求在今后消防安全管理工作中，一定要加強對這類問題或隱患的發(fā)現(xiàn)和整改，不可掉以輕心、因小失大，定期檢查和維護以確保系統(tǒng)完好有效。

參考文獻

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收稿日期：2021-02-02

作者簡介：喬輝（1980—），女，河北邯鄲人，碩士研究生，高級工程師，研究方向：消防工程、消防監(jiān)督等。

Abstract： This paper establishes a fire safety evaluation system of smoke extraction system with 16 three-level indexes from five dimensions： smoke control partition， natural smoke extraction system， mechanical smoke extraction system， air supplement system and mechanical smoke extraction starting function. AHP is used to determine the index weight， and fuzzy comprehensive evaluation method is used to evaluate the risk of smoke exhaust system. The membership matrix of fire safety of the system is obtained. According to the maximum membership principle， the overall fire safety level of the system is determined， which provides effective reference for the actual fire supervision and inspection and system maintenance detection.

Keywords： smoke exhaust system; analytic hierarchy process; fuzzy comprehensive evaluation; fire safety evaluation