耿志偉，薛 偉，萬(wàn) 雷

(東北林業(yè)大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

東北地區(qū)森林資源豐富，木材生產(chǎn)量很大，各林區(qū)的貯木場(chǎng)中存有大量原木、板材和枝條。此外，貯木場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行的選材、造材，木材保管和木材調(diào)運(yùn)的工作產(chǎn)生了大量的木材加工剩余物。這些可燃物給貯木場(chǎng)發(fā)生火災(zāi)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，而木材生產(chǎn)人員工作的流動(dòng)性、機(jī)械設(shè)備因長(zhǎng)時(shí)間使用而產(chǎn)熱以及貯木場(chǎng)內(nèi)房屋的明火取暖設(shè)施等因素則成為貯木場(chǎng)發(fā)生火災(zāi)的外部原因。

貯木場(chǎng)一旦發(fā)生火災(zāi)，火焰將在楞堆間迅速蔓延并且難以控制，造成經(jīng)濟(jì)和人身安全雙重?fù)p失。針對(duì)東北林區(qū)貯木場(chǎng)，火險(xiǎn)隱患主要有以下幾方面。

(1)春季降雨偏少，空氣相對(duì)濕度小，風(fēng)速大，而冬季生產(chǎn)的木材大量存放，一旦發(fā)生火災(zāi)將迅速蔓延。

(2)貯木場(chǎng)生產(chǎn)加工人員的防火意識(shí)和防火人員的預(yù)警力度有待加強(qiáng)。

(3)木材加工剩余物堆放零亂使得設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)作業(yè)產(chǎn)生高溫而引發(fā)陰燃。

(4)生產(chǎn)和運(yùn)輸人員的流動(dòng)性大。

對(duì)東北林區(qū)貯木場(chǎng)進(jìn)行火險(xiǎn)評(píng)價(jià)將有助于提高防范意識(shí)，認(rèn)清安全狀況，也為防火部門(mén)建立安全評(píng)價(jià)體系提供理論依據(jù)。

東北林區(qū)貯木場(chǎng)火險(xiǎn)預(yù)警方面的研究狀況，王悅等應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析了影響東北林區(qū)貯木場(chǎng)火災(zāi)危險(xiǎn)情況的因素，建立了火險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)模型[1]；羅曉春等從消防安全的內(nèi)容、分類(lèi)和原理上研究了貯木場(chǎng)火險(xiǎn)評(píng)估的工作和意義[2]；王蓉蓉等做了貯木場(chǎng)火災(zāi)危險(xiǎn)評(píng)價(jià)與相應(yīng)的保險(xiǎn)費(fèi)率研究[3]。

1 評(píng)價(jià)方法的選擇與簡(jiǎn)介

1.1 評(píng)價(jià)方法的選擇

系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)的方法有很多，如層次分析法、模糊綜合評(píng)判法等，每種方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。層次分析法(AHP)是將傳統(tǒng)的定性思維轉(zhuǎn)化為定量分析計(jì)算的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程中判斷矩陣和相對(duì)權(quán)重的構(gòu)建很依賴人的經(jīng)驗(yàn)；模糊綜合評(píng)價(jià)法依據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度問(wèn)題，對(duì)影響事物的多個(gè)因素加以綜合評(píng)價(jià)，這種評(píng)價(jià)方法的關(guān)鍵是評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度的確定，如果隸屬函數(shù)選擇的不合適，則容易引起較大的誤差。

貯木場(chǎng)的火險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面，目前并沒(méi)有統(tǒng)一的等級(jí)評(píng)定指標(biāo)來(lái)遵循，相關(guān)的等級(jí)評(píng)價(jià)研究大多是人為界定評(píng)價(jià)等級(jí)后，再根據(jù)不同計(jì)算方法得到結(jié)果然后進(jìn)行評(píng)定。貯木場(chǎng)火險(xiǎn)情況涉及的因素眾多，應(yīng)選擇合適的評(píng)價(jià)法進(jìn)行評(píng)價(jià)。引發(fā)事故的因素相互關(guān)聯(lián)，在時(shí)間、空間上相互影響，是典型的灰色系統(tǒng)，故可以運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析進(jìn)行評(píng)價(jià)[4-6]。

1.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析法簡(jiǎn)介

灰色系統(tǒng)是20世紀(jì)80年代由華中科技大學(xué)的鄧聚龍教授創(chuàng)立的新型橫斷學(xué)科，在預(yù)測(cè)、決策、規(guī)劃、控制，系統(tǒng)分析和評(píng)估等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。它特別適合時(shí)間序列短、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和信息不完全情況下的建模與分析。

灰色關(guān)聯(lián)度分析屬于灰色系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)法的一個(gè)分支，是基于灰色系統(tǒng)理論和方法，對(duì)系統(tǒng)和某個(gè)所屬因子的狀態(tài)進(jìn)行分析，做出一種半定性半定量的評(píng)價(jià)與描述的方法[7-8]。

1.3 灰色關(guān)聯(lián)度分析的基本步驟

(1)參考序列和比較序列的確定

根據(jù)各個(gè)指標(biāo)的意義，選擇最優(yōu)值作為參考序列中的各項(xiàng)。最優(yōu)值可以是某一指標(biāo)的最大或最小值，也可以是評(píng)估者公認(rèn)的最優(yōu)值。

參考序列記為X0(k)={X0(1)，X0(2)，...X0(n)}，其中k=1，2...n

比較序列記為X1(k)，X2(k)，...Xm(k)(其中k=1，2...n)。比較序列可以是待評(píng)價(jià)的方案和目標(biāo)，也可以是待處理的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

以此得到數(shù)據(jù)序列矩陣X=(X0(k)，X1(k)，X2(k)，...Xm(k))T

(2)指標(biāo)值的規(guī)范化處理

不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的量綱和數(shù)量級(jí)通常是不相同的，不能直接進(jìn)行相互比較和運(yùn)算，需要對(duì)原始的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理，這里采用區(qū)間變換法。

(1)

(3)計(jì)算指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度

對(duì)指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)范化處理后，計(jì)算參考序列和比較序列的絕對(duì)差序列矩陣：

Δi(k)=|Y0(k)-Yi(k)|。

(2)

關(guān)聯(lián)度系數(shù)ξi的計(jì)算按照下面的公式：

ξi(k)=

(3)

其中ρ表示分辨悉數(shù)，通常取0.5。根據(jù)公式(3)可算出各個(gè)子集的關(guān)聯(lián)系數(shù)，并建立關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣E。關(guān)聯(lián)度由關(guān)聯(lián)系數(shù)的加權(quán)平均值求出：

(4)

(4)方案和指標(biāo)的評(píng)價(jià)

根據(jù)比較序列與參考序列的關(guān)聯(lián)度大小來(lái)衡量不同待評(píng)價(jià)目標(biāo)的優(yōu)劣程度，當(dāng)待評(píng)價(jià)目標(biāo)的影響因素具有層次性時(shí)，要分別為不同層次的因素設(shè)定權(quán)重值，在計(jì)算完不同子集的關(guān)聯(lián)度之后，再計(jì)算綜合關(guān)聯(lián)度。

2 貯木場(chǎng)火險(xiǎn)情況的灰色關(guān)聯(lián)度分析

2.1 火險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系的建立

根據(jù)對(duì)東北林區(qū)貯木場(chǎng)的實(shí)地考場(chǎng)和歷年火災(zāi)統(tǒng)計(jì)，引起貯木場(chǎng)火災(zāi)的主要因素包括天氣原因、生產(chǎn)作業(yè)影響、消防基礎(chǔ)設(shè)施與防火意識(shí)，這三大因素構(gòu)成了火險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系的第一層次。第二層次由第一層次因素的子因素構(gòu)成：天氣原因分為降雨情況、空氣濕度和風(fēng)速，生產(chǎn)作業(yè)影響分為木材貯存量、木材剩余物散放情況、生產(chǎn)作業(yè)人數(shù)和設(shè)備連續(xù)工作時(shí)間，基礎(chǔ)設(shè)施與防火意識(shí)分為消防設(shè)施、檢查力度和防火預(yù)警人數(shù)。層次關(guān)系如圖1所示。

圖1 火險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2 比較序列和各指標(biāo)權(quán)重值的確定

表1 天氣原因評(píng)價(jià)表

其中：降雨情況是指距離上次10 mm以上降雨的時(shí)間，其決定了木材的干濕程度(單位：d)。

表2 生產(chǎn)作業(yè)影響評(píng)價(jià)表

其中：木材貯存量是指單位面積上的木材堆積量(單位：m3/m2)。

木質(zhì)剩余物散放情況是指單位面積上的木質(zhì)剩余物散放體積(單位：m3/m2)。

生產(chǎn)作業(yè)人數(shù)是指單位生產(chǎn)體積木材需要的作業(yè)人數(shù)(單位：人/(萬(wàn)·m3))。

設(shè)備連續(xù)工作時(shí)間單位：h。

表3 基礎(chǔ)設(shè)施與防火意識(shí)評(píng)價(jià)表

其中：消防設(shè)施是指深水井、普通水井、貯水罐以及干粉滅火器的總數(shù)，每個(gè)分別按1、2、0.5、0.1求和計(jì)算(單位：個(gè))。

檢查力度是指對(duì)楞區(qū)、檢查站、場(chǎng)區(qū)進(jìn)行輪流巡視的周期(單位：h)。

2.3 最優(yōu)指標(biāo)和數(shù)據(jù)序列矩陣的確定

根據(jù)最優(yōu)指標(biāo)的確定原則，可確定參考序列：

X0= {3，0.85，2，1.2，0.15，33，2.5，27，1，22}

貯木場(chǎng)火險(xiǎn)情況評(píng)價(jià)指標(biāo)分3大類(lèi)，根據(jù)表1～表3中4個(gè)貯木場(chǎng)的各個(gè)指標(biāo)和參考序列構(gòu)造3個(gè)子集的數(shù)據(jù)序列矩陣：

2.4 指標(biāo)值的規(guī)范化處理

根據(jù)公式(1)對(duì)指標(biāo)序列進(jìn)行規(guī)范化處理，得到3個(gè)分類(lèi)子集的數(shù)據(jù)序列矩陣：

2.5 計(jì)算評(píng)價(jià)序列和參考序列的絕對(duì)差序列矩陣

根據(jù)公式(2)計(jì)算得到差序列各個(gè)值得到Δ1，Δ2，Δ3，(其中i=1，2...m；k=1，2...n)。

由此可得各差序列矩陣中的最大值與最小值

2.6 火險(xiǎn)情況評(píng)價(jià)

2.6.1 初級(jí)分類(lèi)評(píng)價(jià)

取分辨率ρ=0.5，根據(jù)公式(3)分別算出第二層次中3個(gè)子集的關(guān)聯(lián)系數(shù)，并建立關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣E。

由表1可知，對(duì)于“天氣因素”的子因素，權(quán)重值ω1=[0.42，0.22，0.36]，根據(jù)公式(4)求出第一類(lèi)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度：

由第一類(lèi)指標(biāo)可以看出，Ⅰ﹥Ⅱ﹥Ⅳ﹥Ⅲ，即從天氣原因方面考慮，4個(gè)貯木場(chǎng)的火險(xiǎn)安全狀況最好的是Ⅰ貯木場(chǎng)，Ⅱ貯木場(chǎng)次之，Ⅳ貯木場(chǎng)再次，Ⅲ貯木場(chǎng)最差。Ⅲ和Ⅳ兩貯木場(chǎng)需要特別注意天氣原因?qū)痣U(xiǎn)情況的影響。

同理，第二類(lèi)指標(biāo)“生產(chǎn)作業(yè)影響”的子因素權(quán)重ω2=[0.25，0.42，0.15，0.18]，計(jì)算第二類(lèi)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度：

由第二類(lèi)指標(biāo)可以看出，Ⅲ﹥Ⅱ﹥Ⅰ﹥Ⅳ，即從生產(chǎn)作業(yè)影響方面考慮，四個(gè)貯木場(chǎng)的火險(xiǎn)安全狀況最好的是Ⅲ貯木場(chǎng)，Ⅱ貯木場(chǎng)次之，Ⅰ貯木場(chǎng)再次，Ⅳ貯木場(chǎng)最差。Ⅳ貯木場(chǎng)在生產(chǎn)作業(yè)時(shí)存在隱患，需要在追求木材生產(chǎn)量的同時(shí)平衡好安全工作。

第三類(lèi)指標(biāo)“消防基礎(chǔ)設(shè)施與防火意識(shí)”的子因素權(quán)重ω3=[0.4，0.35，0.25]，計(jì)算第三類(lèi)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度：

由第三類(lèi)指標(biāo)可以看出，Ⅳ﹥Ⅰ﹥Ⅲ﹥Ⅱ，即從基礎(chǔ)設(shè)施與防火意識(shí)方面考慮，四個(gè)貯木場(chǎng)的火險(xiǎn)安全狀況最好的是Ⅳ貯木場(chǎng)，Ⅰ貯木場(chǎng)次之，Ⅲ貯木場(chǎng)再次，Ⅱ貯木場(chǎng)最差。Ⅱ貯木場(chǎng)在消防設(shè)施和預(yù)警方面存在不足，需要完善這方面。

2.6.2 綜合評(píng)價(jià)

由初級(jí)評(píng)價(jià)可以看出，同一貯木場(chǎng)在不同指標(biāo)下的評(píng)價(jià)，既有可能安全狀況最優(yōu)，又有可能有安全狀況最差，難以全面反映貯木場(chǎng)總體的火險(xiǎn)狀況。因此，要根據(jù)全部指標(biāo)類(lèi)別，對(duì)火險(xiǎn)系統(tǒng)進(jìn)行二級(jí)綜合評(píng)價(jià)。

一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重值ω=[0.2，0.35，0.45]，綜合關(guān)聯(lián)度R=ω(R1，R2，R3)T

R=(0.2，0.35，0.45)·

由關(guān)聯(lián)度大小排序 Ⅰ﹥Ⅳ﹥Ⅲ﹥Ⅱ可以看到，在綜合因素作用下，火險(xiǎn)情況的優(yōu)劣：Ⅰ貯木場(chǎng)最好，Ⅳ貯木場(chǎng)次之，Ⅲ貯木場(chǎng)再次，Ⅱ貯木場(chǎng)最差。

3 結(jié) 論

(1)本文依據(jù)多目標(biāo)決策的原理和方法，從東北林區(qū)貯木場(chǎng)實(shí)際出發(fā)，考慮影響貯木場(chǎng)火險(xiǎn)情況的復(fù)雜因素，分兩個(gè)層次構(gòu)建了貯木場(chǎng)的火險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系并做出了3類(lèi)指標(biāo)的初級(jí)評(píng)價(jià)和整體上的綜合評(píng)價(jià)。

(2)從3類(lèi)初級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)上來(lái)看，不同指標(biāo)下的貯木場(chǎng)火險(xiǎn)情況各不相。

①貯木場(chǎng)Ⅰ受生產(chǎn)作業(yè)的影響最大：平均每天4.5 h的設(shè)備連續(xù)工作時(shí)間是主要原因，需要加以控制。

②貯木場(chǎng)Ⅱ在基礎(chǔ)設(shè)施與防火意識(shí)上存在隱患，主要體現(xiàn)在消防設(shè)備上的缺乏。

③貯木場(chǎng)Ⅲ的隱患來(lái)自天氣和基礎(chǔ)設(shè)施與防火意識(shí)兩方面，主要表現(xiàn)在3個(gè)子因素上：距離上次降雨已經(jīng)10 d、4 h一個(gè)周期的檢查力度偏低、10人的火災(zāi)預(yù)警隊(duì)伍偏小。

④貯木場(chǎng)Ⅳ需要在生產(chǎn)作業(yè)時(shí)控制設(shè)備連續(xù)工作的時(shí)間，防止設(shè)備過(guò)熱引燃木質(zhì)剩余物。

(3)Ⅰ，Ⅳ，Ⅲ，Ⅱ4個(gè)貯木場(chǎng)的火險(xiǎn)安全狀況排名是從總體上綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果。在評(píng)價(jià)和比較其他貯木場(chǎng)時(shí)，可以先調(diào)查表1～表3中的相關(guān)數(shù)據(jù)，然后由專家評(píng)議出權(quán)重值計(jì)算出灰色關(guān)聯(lián)度，進(jìn)而分析評(píng)價(jià)。

【參 考 文 獻(xiàn)】

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