基于改進(jìn)AHP算法的建筑工程火災(zāi)消防安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

盧相宇，劉時(shí)升，明艷華

(1.臨沂市恒泰安全科技有限公司，山東 臨沂 276000； 2.山東銳認(rèn)安防技術(shù)咨詢服務(wù)有限公司，山東 臨沂 276000；3.臨沂市恒源熱力集團(tuán)有限公司，山東 臨沂 276000)

火災(zāi)消防安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是一種國(guó)際上普遍采用的風(fēng)險(xiǎn)管理方式，在我國(guó)已有大量的理論和實(shí)踐探索。目前，我國(guó)消防安全評(píng)估主要是對(duì)各類單位、場(chǎng)所、工礦企業(yè)等進(jìn)行全面評(píng)估，形成系統(tǒng)的、專業(yè)的評(píng)估報(bào)告[1]，根據(jù)考核結(jié)果可有針對(duì)性地監(jiān)管，通過對(duì)評(píng)估結(jié)果的分析可加強(qiáng)火災(zāi)控制的薄弱環(huán)節(jié)，達(dá)到預(yù)防火災(zāi)發(fā)生、降低財(cái)產(chǎn)和人身傷害的目的。

建筑工程中的消防安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是當(dāng)建筑工程發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，通過嚴(yán)格控制各種有害因素，制訂相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)防范措施，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)的控制。通過對(duì)火災(zāi)危險(xiǎn)因素的識(shí)別，及時(shí)采取針對(duì)性、可操作性強(qiáng)的防范措施，避免火災(zāi)事故對(duì)人身及財(cái)產(chǎn)造成傷害[2]。合理的評(píng)估結(jié)果能夠?yàn)楹罄m(xù)消防救援提供有力依據(jù)，防止火災(zāi)事故給人們帶來巨大的財(cái)產(chǎn)損失，保證經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的持續(xù)發(fā)展。基于火災(zāi)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重要性，開展了基于改進(jìn)AHP算法的建筑工程火災(zāi)消防安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法研究。

1 建立建筑工程火災(zāi)消防安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型

為實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程火災(zāi)消防安全風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確評(píng)估，在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法的基礎(chǔ)上引入改進(jìn)AHP算法，完成對(duì)評(píng)估模型的建立[3]，將建筑工程火災(zāi)消防風(fēng)險(xiǎn)分值計(jì)算表達(dá)式作為評(píng)估模型，表達(dá)式為：

(1)

式(1)中，R表示建筑工程火災(zāi)消防安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分值；wi表示某一評(píng)估指標(biāo)i累計(jì)得到的權(quán)重?cái)?shù)值，取值范圍為0～1；si表示某一評(píng)估指標(biāo)i的評(píng)價(jià)分值，取值范圍為0～100，且si的分值越大則說明建筑工程火災(zāi)消防安全等級(jí)越高，反之則說明建筑工程火災(zāi)消防安全等級(jí)越低。

在上述評(píng)估模型基礎(chǔ)上還需確定不同分值對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。將風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)設(shè)置為低風(fēng)險(xiǎn)、較低風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、較高風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)應(yīng)的分值區(qū)間為90～100、70～90、50～70、30～50、0～30分。

2 基于改進(jìn)AHP算法的評(píng)估指標(biāo)選擇及權(quán)重分配

引入改進(jìn)AHP算法，確定評(píng)估指標(biāo)及各個(gè)評(píng)估指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重?cái)?shù)值，結(jié)合建筑工程特點(diǎn)及消防安全特性，分別從建筑防火設(shè)計(jì)、消防設(shè)施設(shè)置、消防安全管控、危險(xiǎn)源及救援條件5個(gè)方面確定評(píng)估指標(biāo)，同時(shí)將其作為評(píng)估指標(biāo)中的一級(jí)指標(biāo)[4]。利用改進(jìn)AHP算法，在確定指標(biāo)權(quán)重時(shí)建立評(píng)判矩陣，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較：

(2)

式(2)中，A表示指標(biāo)判斷結(jié)果；amn表示某一指標(biāo)m和某一指標(biāo)n相比的重要性對(duì)比結(jié)果。采用1～9標(biāo)度法對(duì)矩陣A中的各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行過幅值，同時(shí)要求滿足下述約束條件：

aii=1

(3)

(4)

式中，aii表示在矩陣A中第i行第i列的指標(biāo)；aij表示在矩陣A中第i行第j列的指標(biāo)，其中i和j的取值均為1,2,3，……，n。在明確各個(gè)指標(biāo)重要性判斷具體操作方式的基礎(chǔ)上確定評(píng)估指標(biāo)體系中的各項(xiàng)指標(biāo)，分別從上述5個(gè)方面進(jìn)行選擇[5]。將建筑高度、耐火等級(jí)、防火分隔、安全疏散等作為建筑防火設(shè)計(jì)中的二級(jí)指標(biāo)；將滅火設(shè)施設(shè)置、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置安裝、應(yīng)急疏散照明裝置安裝和其他消防設(shè)施安裝設(shè)置作為建筑消防設(shè)施設(shè)置的二級(jí)評(píng)估指標(biāo)；將防火檢驗(yàn)、人員消防安全素質(zhì)、火災(zāi)演練、火災(zāi)消防安全制度作為消防安全管控的二級(jí)指標(biāo)；將火災(zāi)荷載、用電安全、用火安全作為火災(zāi)危險(xiǎn)源的二級(jí)指標(biāo)；將與消防站之間的距離、救援能力、道路交通條件作為救援條件的二級(jí)指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合方根法確定各個(gè)指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重，表達(dá)式為：

(5)

式(5)中，wi表示某一評(píng)估指標(biāo)i的相對(duì)權(quán)重。為了避免在對(duì)各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)權(quán)重分配時(shí)出現(xiàn)評(píng)估失真的問題，還需對(duì)上述建立的矩陣A進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，確定矩陣A的一致性比率，公式為：

(6)

式(6)中，C.R.表示矩陣A的一致性比率；C.I.表示矩陣A中存在的相容指標(biāo)，利用這一指標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)矩陣A不一致程度的量化；R.I.表示隨機(jī)構(gòu)造正、反矩陣的平均隨機(jī)一致性指數(shù)。計(jì)算過程中，若C.I.的取值為0，則說明建立的指標(biāo)矩陣完全一致，同時(shí)當(dāng)C.I.的取值越大，說明判斷矩陣的不一致度越嚴(yán)重。同時(shí)，R.I.的取值小于或等于0.10時(shí)，說明上述構(gòu)建的判斷矩陣A具有一致性。根據(jù)上述論述，實(shí)現(xiàn)對(duì)評(píng)估指標(biāo)選擇及評(píng)估指標(biāo)矩陣、權(quán)重分配合理性的檢驗(yàn)。

3 基于關(guān)聯(lián)度計(jì)算的安全風(fēng)險(xiǎn)多級(jí)綜合評(píng)估

結(jié)合關(guān)聯(lián)度計(jì)算，對(duì)建筑工程火災(zāi)消防安全法風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行多級(jí)綜合評(píng)估。通常情況下，各個(gè)要素的成分都是不同的，所以不能進(jìn)行直接對(duì)比，必須通過標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換和處理原始數(shù)據(jù)，以消除它們之間的關(guān)系。采用無量綱處理的方式對(duì)評(píng)估數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。關(guān)聯(lián)度表示一個(gè)指標(biāo)序列有若干個(gè)比較指標(biāo)序列，且某一指標(biāo)i序列與參考序列在對(duì)應(yīng)第k個(gè)指標(biāo)的相對(duì)差。將關(guān)聯(lián)度看作是關(guān)聯(lián)系數(shù)列的加權(quán)平均結(jié)果，表達(dá)式為：

(7)

4 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證提出的基于改進(jìn)AHP算法的評(píng)估方法在應(yīng)用中的可行性，將基于AHP算法的評(píng)估方法作為對(duì)照組，將上述評(píng)估方法作為實(shí)驗(yàn)組，將兩組方法應(yīng)用到同一建筑工程項(xiàng)目中，并針對(duì)其火災(zāi)消防安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。將兩組評(píng)估方法得出評(píng)估結(jié)果與實(shí)際情況的一致性作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，若評(píng)估得出的結(jié)果與實(shí)際更接近，則說明其一致性更強(qiáng)；反之，若評(píng)估得出的結(jié)果與實(shí)際相差較大，則說明其一致性低。以某建筑工程項(xiàng)目為例，人為引入多種建筑工程火災(zāi)消防風(fēng)險(xiǎn)，按照不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)設(shè)置多組實(shí)例，將高等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)設(shè)置為18例，將中等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)設(shè)置為24例，將低等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)設(shè)置為35例。具體風(fēng)險(xiǎn)問題包括消防安全責(zé)任、消防安全管理制度、消防給水、火災(zāi)事故應(yīng)急照明、消防器材等。根據(jù)兩種評(píng)估方法得出評(píng)估結(jié)果，為確保客觀性，均采用相同的等級(jí)劃分方式，將兩種評(píng)估方法得出結(jié)果按照下述公式進(jìn)行量化：

(8)

式(8)中，NSS(x)表示實(shí)驗(yàn)組評(píng)估方法或?qū)φ战M評(píng)估方法評(píng)估結(jié)果的量化數(shù)值；ki表示某一實(shí)例發(fā)生消防安全事故的概率；w表示對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)組或?qū)φ战M評(píng)估方法的評(píng)估結(jié)果。按照公式完成對(duì)評(píng)估結(jié)果的量化后，將量化數(shù)值作為分值，根據(jù)分值所在等級(jí)區(qū)間確定最終等級(jí)評(píng)估結(jié)果。其中，高等級(jí)分值區(qū)間為0.68～1.00；中等級(jí)分值區(qū)間為0.45～0.65；低等級(jí)區(qū)間為0～0.25。分別利用兩種評(píng)估方法對(duì)該建筑工程進(jìn)行火災(zāi)消防安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，得出各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的具體實(shí)例數(shù)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組評(píng)估方法結(jié)果對(duì)比Tab.1 Comparison of the results of assessment methods of the experiment group and control group

從表1中的記錄數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)驗(yàn)組評(píng)估方法得出的評(píng)估結(jié)果與實(shí)際完全一致，說明評(píng)估結(jié)果一致性更強(qiáng)。而對(duì)照組評(píng)估方法在對(duì)火災(zāi)消防安全法風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，評(píng)估的高等級(jí)實(shí)例和中等級(jí)實(shí)例數(shù)量均明顯小于實(shí)際，而低等級(jí)實(shí)例數(shù)量高于實(shí)際，說明對(duì)照組評(píng)估方法將高等級(jí)和中等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的問題評(píng)估為低等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)。若按照對(duì)照組評(píng)估方法得出的評(píng)估結(jié)果，采取相應(yīng)的措施，則會(huì)造成嚴(yán)重的消防安全事故問題，威脅居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。實(shí)驗(yàn)證明，提出的基于改進(jìn)AHP算法應(yīng)用于建筑工程的火災(zāi)消防安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)消防安全是否存在風(fēng)險(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，為后續(xù)各項(xiàng)消防救助措施的制定提供可靠的客觀依據(jù)。

5 結(jié)束語

在現(xiàn)有條件基礎(chǔ)上引入改進(jìn)AHP算法，提出了一種全新的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，與以往的評(píng)估方法進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果證明，此方法的評(píng)估結(jié)果更符合實(shí)際，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)建筑工程火災(zāi)消防安全風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確評(píng)估，為提高建筑工程整體安全性提供幫助。但在研究過程中未考慮外界因素對(duì)建筑工程火災(zāi)安全造成的影響，如建筑所在地區(qū)、氣候條件等，這些因素也會(huì)在一定程度上影響風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果。后續(xù)研究還需對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行更全面的選擇，以進(jìn)一步提高評(píng)估結(jié)果與實(shí)際的一致性。