張麗艷

(特警學院 教學科研部，北京 102211)

化學災害滅火救援行動能力評估模型構(gòu)建及應用研究

張麗艷

(特警學院 教學科研部，北京 102211)

針對化工消防模擬訓練裝置的實戰(zhàn)化訓練，探討應對化學災害滅火救援行動能力評估模型的構(gòu)建及應用。根據(jù)化學災害滅火救援行動的特點，利用層次分析法構(gòu)建公安消防部隊執(zhí)行石油化工裝置滅火救援行動能力的評估指標體系；再利用模糊綜合評價法建立評價模型；然后，針對在移動式消防模擬化工裝置上開展的滅火救援訓練，應用所建的評估模型來計算數(shù)據(jù)、完成評判，以確保其訓練效果。

滅火救援行動；層次分析法；模糊綜合評價法；指標體系

滅火和應急救援是消防法賦予消防部隊在新時期的主要任務。近年來，伴隨我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，化學災害事故的多發(fā)性和搶險救援任務的艱巨性日顯凸出，如何有效提高消防部隊現(xiàn)場處置能力已經(jīng)成為亟須解決的問題。訓練是部隊提升戰(zhàn)斗力的根本途徑，滅火救援訓練是實現(xiàn)消防部隊軍事過硬的必然要求[1]。實踐證明，實戰(zhàn)化訓練在提高指戰(zhàn)員現(xiàn)場指揮和處置能力及心理素質(zhì)方面富有成效，其作用是不可替代的。然而受訓練經(jīng)濟性、安全性等方面的限制，實戰(zhàn)化訓練不能經(jīng)常性開展。所以，在每次實戰(zhàn)化訓練中，對受訓者訓練過程的考核評價尤為重要，其對改進訓練方式、增強訓練效果都有重要作用。為此，本文以移動式化工消防模擬訓練裝置的滅火救援實戰(zhàn)化訓練為研究對象，進行化學災害滅火救援行動能力評估模型的構(gòu)建與應用研究。

1 基于層次分析法確定評估指標體系

層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是一種定量和定性相結(jié)合、系統(tǒng)化、層次化的分析方法，它在處理復雜的決策問題上具有很強的實用性。該方法用一定標度把人的主觀判斷進行客觀量化，模擬人的決策思維過程，以解決多因素復雜系統(tǒng)，特別是難以定量描述的系統(tǒng)分析[2]。所謂指標體系就是測量評估對象的尺度集。建立科學、系統(tǒng)、易測的評價指標體系，是評估成敗的關鍵[3]?；瘜W災害的滅火救援主要針對石化企業(yè)的常見事故，如危害較大的火災、爆炸、化學物質(zhì)泄漏等事故。這些事故造成的經(jīng)濟損失大、環(huán)境污染嚴重，如果處置不當，很有可能造成二次事故。因此，人們通常認為的“最得當、最合理”的化學災害應急處置的特點是：能使經(jīng)濟損失降到最小，環(huán)境污染影響最小，應急處置用時最短，應急操作最安全可靠[4]。這里我們結(jié)合移動式化工消防模擬裝置的滅火救援訓練特點，通過廣泛征求專家的意見，綜合考慮能力評估的可行性和科學性，運用層次分析原理，擬從安全性、偵察檢測能力、操作處置能力、協(xié)同作戰(zhàn)能力和迅捷度五個方面對化學災害的滅火救援行動能力進行綜合評價。其評價指標體系如圖1所示。

1.1 安全性

化工裝置發(fā)生事故的危害是巨大的，不僅會嚴重威脅人民群眾的生命安全，對參加處置的人員也存在嚴重的威脅，處置不當將會造成巨大的經(jīng)濟損失，影響社會穩(wěn)定。所以對化學災害滅火救援行動能力的評價指標必須考慮安全性，這里從劃定警戒范圍、個人防護裝備、人員及器材的洗消和歸位三項指標來評判安全性。

圖1 化學災害滅火救援行動能力評估指標體系

1.2 偵察檢測

在處理特殊火災時，消防員到場，先要偵察火情，即消防官兵在到達現(xiàn)場后，應立刻開展火情偵察工作，加強特殊災害下的火場指揮通信預案的規(guī)劃和組織，保證高危災害現(xiàn)場的各種滅火救援措施和手段能有條不紊地展開和進行。例如，對于危險化學品泄漏事故的處置，首要問題是對泄漏物質(zhì)進行鑒別和檢測，查明泄漏物質(zhì)的品名、理化性質(zhì)以采取針對性的處置措施。為此對化工裝置事故的偵檢檢測工作就顯得尤為重要。

1.3 操作處置

在化學災害事故滅火救援行動中，消防指戰(zhàn)員必須了解各種特殊災害發(fā)展蔓延的基本機理和趨勢，掌握撲救特殊火災的流程和規(guī)范，靈活運用和操作災害現(xiàn)場具體情況下各種滅火救援設備的操作技能，在具體實施救援中能正確選擇器材，采用最合適的方式方法展開滅火救援工作?？梢哉f，在化學災害滅火救援行動能力的評估中，此項指標占有重要地位，我們以器材選擇、對裝備器材的熟練操作程度、救援的方式方法三項指標來評判。

1.4 協(xié)同作戰(zhàn)

加強消防業(yè)務理論知識學習，提高消防官兵在滅火救援中的認識能力、操作能力和協(xié)同作戰(zhàn)能力，事關滅火救援的根本。在具體的滅火救援戰(zhàn)斗中，消防員間的協(xié)同作戰(zhàn)能力也是決勝的因素。對于化學災害的滅火救援能力評估，我們以互檢互助防護裝備的正確穿戴和任務協(xié)同完成情況兩項指標來評判協(xié)同作戰(zhàn)能力。

1.5 迅捷度

時間就是生命，迅速的反應及操作可以使危害降到最小。接警及首戰(zhàn)中隊到場時間、防護裝備穿戴及器材到位時間、操作直至控制事故態(tài)勢時間都是決定救援能力的關鍵。對于化學災害的滅火救援能力評估，我們從人員及裝備到位時間和控制事故態(tài)勢時間兩項指標來評判迅捷度這項重要指標。

2 基于模糊評價法構(gòu)建評估模型

所謂模糊綜合評判法就是應用模糊數(shù)學方法匯總評價結(jié)果，取得定量描述，從而對評價對象做出綜合評判的一種方法[5]。其基本思想是：在確定因素、因子的評價等級標準和權(quán)值的基礎上，運用模糊集合變換原理,以隸屬度描述各因素及因子的模糊界線，構(gòu)造模糊評價矩陣，通過多層的復合運算，最終確定評價對象所屬等級[6]。其評判過程是：首先確定被評判對象的因素(指標)集和評價(等級)集；再分別確定各個因素的權(quán)重及它們的隸屬度(以隸屬度描述各因素及因子的模糊界線)向量，獲得模糊評判矩陣；最后把模糊評判矩陣與因素的權(quán)向量進行模糊運算并進行歸一化，得到模糊評價綜合結(jié)果。

可見，模糊綜合評判過程是由著眼因素和評語構(gòu)成的二要素系統(tǒng)，其步驟如圖2如下：

圖2 模糊綜合評判過程示意圖

2.1 確定模糊評價集V

評語集是評價者對評價對象可能做出的各種評價結(jié)果組成的集合。設V={v1,v2,…，vn}為刻畫每一因素所處狀態(tài)的n種決斷，即評價等級，這里n為評語的個數(shù)。式中vi表示由高到低的各級評語，通常至少要等于4而不超過9。一般設定為{優(yōu)秀，良好，中，差}，或{最佳，較好，一般，較差，極差}。

根據(jù)滅火救援行動能力評估的各層能力指標，這里確定模糊評價集V={很好，較好，一般，較差}。

2.2 用層次分析法構(gòu)造判斷矩陣和確定權(quán)重集

建立層次分析模型(評估指標體系)之后，我們就可以在各層元素中進行兩兩比較，構(gòu)造出比較判斷矩陣。即根據(jù)各評估指標對應上層指標的相對重要性，可以確定其標度值，將同層次指標兩兩比較，確定判斷矩陣(成對比矩陣)中的n×n個比較值。

對判斷矩陣判定是否滿足一致性要求，若滿足一致性要求，解出其特征向量W=(w1,w2,w3,…,wn)。歸一化后即為對應指標的權(quán)重系數(shù)。若不滿足一致性要求，則可通過調(diào)整判斷矩陣使其達到一致性要求。

2.3 計算隸屬度矩陣

這里采用專家打分法確定數(shù)據(jù)矩陣，并計算隸屬度矩陣。設有N個專家對二級指標按照很好、較好、一般、較差進行評估，記mij為二級指標i對第j個等級的評估專家人數(shù)，用Pij=mij/N作為二級指標i對第j個等級的模糊隸屬度，記作Pk=(Pij)，即為隸屬度矩陣。

2.4 計算綜合評估向量E

令Ek=Wk×Pk，其中Wk為二級指標k的權(quán)重向量，Pk為二級指標k的隸屬度矩陣，Ek即為二級指標k的模糊綜合評估值；再令E=W×Ek，其中W為一級指標的權(quán)重向量，E即為一級指標的模糊綜合評估向量。根據(jù)最大隸屬度原則，將E的各級從大到小進行排序，就可得到行動能力的量化分析，最終形成滅火救援行動能力綜合評估結(jié)果。

2.5 計算評定成績

假設B是對每個被評判對象綜合狀況分等級的程度描述，它不能直接用于被評判對象間的排序評優(yōu)，必須要進一步的分析處理。通常采用最大隸屬度法則對其處理，得到最終評判結(jié)果。方法是把各種等級的評級參數(shù)和評判結(jié)果B進行綜合考慮，使得評判結(jié)果更加符合實際。假設相對于各等級Vj規(guī)定的參數(shù)列向量為：

則得出等級參數(shù)評判結(jié)果P為：P=BC

P是一個實數(shù)，它反映了由等級模糊子集B和等級參數(shù)向量C所帶來的綜合信息，在許多實際應用中，它是十分有用的綜合參數(shù)。

3 化學災害滅火救援行動能力評估模型的應用

針對公安消防部隊處置化學災害滅火救援行動能力評估指標的模糊性，我們選擇基于層次分析法基礎上的模糊綜合評價法，建立模擬化工裝置滅火救援行動能力的評估模型。首先確定模糊評價集，構(gòu)建公安消防部隊處置化工裝置事故的滅火救援行動能力評估指標體系，然后計算各級指標的權(quán)重值，再通過專家打分，計算各級指標的隸屬度，最終確定綜合評估的結(jié)果，形成綜合評判值。

3.1 層次分析法構(gòu)造評判矩陣和確定指標權(quán)重

計算出某層次因素相對于上一層次中某一因素的相對重要性，這種排序計算稱為層次單排序。具體地說，層次單排序是根據(jù)判斷矩陣計算對于上一層某元素而言本層次與之有聯(lián)系的元素重要性次序的權(quán)值。這可歸結(jié)為計算判斷矩陣的最大特征根λmax及其對應的特征向量。由特征向量可以得到該層各指標的權(quán)重值。

針對移動式化工消防模擬訓練裝置的功能特點，我們征詢業(yè)內(nèi)專家的意見，對化學災害滅火救援行動能力評估的各項指標進行評價并構(gòu)造判斷矩陣，然后采用方根法計算出判斷矩陣的特征向量，即權(quán)重。

3.1.1 計算二級指標權(quán)重

首先，分析一級指標下的二級指標兩兩相互重要程度，確定判斷矩陣(成對比較矩陣)中的n×n個比較值，見表1所示。進而得出相應的成對比較陣。

表1 化學災害滅火救援行動能力評估二級指標相互比較重要程度表

根據(jù)表1，各指標兩兩相互比較可以得到成對比較陣為：

然后，用方根法計算矩陣B1的最大特征根λmax和相應的特征向量Wb1，具體計算步驟如下：

M1=1×1/2×1=1/2

M2=2×1×2=4

M3=1×1/2×1=1/2

β1=0.794,β2=1.587,β3=0.794

W1=0.794/3.175=0.25

W2=1.587/3.175=0.50

W3=0.794/3.175=0.25

即B1的特征向量(權(quán)重)為：

W=(0.25，0.50，0.25)。

(BW)1=1×0.25+1/2×0.5+ 1×0.25=0.75

(BW)2=2×0.25+1×0.5+ 2×0.25=1.5

(BW)3=1×0.25+1/2×0.5+ 1×0.25=0.75

則λ=1/3×(0.75/0.25+1.5/0.5+0.75/0.25)=3.0。

經(jīng)計算，B1最大特征值為3.0≈3，通過一致性檢驗。

最后，利用上述方法可求得權(quán)向量為：

Wb1=(0.25，0.50，0.25)

同理求得B2、B3、B4、B5的權(quán)向量為：

Wb3=(0.230,0.122,0.648)

Wb4=(0.334,0.667)

3.1.2 計算一級指標權(quán)重

模擬化工裝置化學災害滅火救援行動能力評估指標體系中一級指標包含安全性、偵察檢測能力、操作處置能力、協(xié)同作戰(zhàn)能力和迅捷度，現(xiàn)對它們之間兩兩相互重要程度進行比較，確定判斷矩陣(成對比較陣)中的n×n個比較值，得出相應的成對比較陣，如表2所示：

表2 化學災害滅火救援行動能力評估一級指標相互比較重要程度表

根據(jù)表2，各指標經(jīng)過兩兩相互比較可得成對比較陣, 即針對一級評估指標建立的判斷矩陣A為：

現(xiàn)在用方根法計算矩陣A的最大特征根λmax和相應的特征向量WA，具體計算步驟如下：

M4=1/2×1×1/5×1×1/2=1/20

β1=0.8706,β2=0.5065,

β3=2.8854,β4=0.5493,β5=1.4310

(3)對向量β=(β1，β2，…，βn)T進行規(guī)范化，

W1=0.8706/6.2428=0.1395

W2=0.5065/6.2428=0.0811

W3=2.8854/6.2428=0.4622

W4=0.5493/6.2428=0.0880

W5=1.4310/6.2428=0.2292

所以，向量W=(0.1395,0.0811,0.4622,0.0880,0.2292)T即為所求特征向量。

經(jīng)計算，A的最大特征值為5.0504>5，需進行一致性檢驗。查表可知RI=1.12，又因為：

這說明成對比較陣A的不一致是可以接受的。若不滿足一致性要求，則可通過德爾菲法調(diào)整判斷矩陣使其達到一致性要求。

所以，向量WA=(0.1395,0.0811,0.4622,0.0880,0.2292)T為化學災害滅火救援行動能力評估的一級指標權(quán)重。

3.2 利用模糊綜合評價法計算綜合評估向量，確定其隸屬度矩陣

3.2.1 創(chuàng)建二級指標隸屬度矩陣

假設由9名專家對化學災害滅火救援行動能力評估中的二級指標按照很好、較好、一般和較差進行打分，如表3所示，就可計算二級指標相對一級指標的隸屬度。

根據(jù)表3，用各評價項目評定等級的專家人數(shù)除以專家數(shù)，得到二級指標隸屬度矩陣：

表3 9名專家對化學災害滅火救援行動能力中的二級指標成績評定表

3.2.2 計算二級指標的綜合評估向量

有了上面建立的化學災害滅火救援行動能力的隸屬度矩陣，根據(jù)已建立的模型和已獲得的數(shù)據(jù)，可求出二級指標的綜合評估向量，如下：

Eb1=Wb1Pb1=(0.167，0.417，0.305，0.110)

Eb2=Wb2Pb2=(0.222，0.333，0.259，0.185)

Eb3=Wb3Pb3=(0.150，0.359，0.379，0.111)

Eb4=Wb4Pb4=(0.407，0.296，0.222，0.074)

Eb5=Wb5Pb5=(0.472，0.333，0.111，0.083)

3.2.3 求出化學災害滅火救援行動能力的隸屬度矩陣

利用得出的二級指標的綜合評估向量就可得到化學災害滅火救援行動能力的隸屬度矩陣如下：

3.3 利用層次分析法和模糊綜合評價法確定綜合評估結(jié)果

現(xiàn)在我們就可以對化學災害滅火救援行動能力進行評估了。由上面的推導計算，已知化學災害滅火救援行動能力的隸屬度矩陣為PA，其權(quán)重為WA=(0.1395,0.0811,0.4622,0.0880,0.2292)，則化學災害滅火救援行動能力模糊綜合評估向量為：

EA=WAPA=(0.2543,0.3526,0.2831,0.1070)

如果確定模糊評估集V={A級很好，B級較好，C級一般，D級較差}，由以上計算結(jié)果可知，在化學災害滅火救援行動能力模糊綜合評估向量中：“A級”占25.43%，“B級”占35.26%，“C級”占28.31%，“D級”占10.70%。根據(jù)最大隸屬度原則，此次化學災害滅火救援行動能力綜合評估結(jié)果為“較好”。

3.4 計算綜合評判成績Z

根據(jù)化學災害滅火救援行動能力評估的各層次能力指標，首先確定模糊評估集，V={A級很好，B級較好，C級一般，D級較差}，并且該行動方案可以采用等級賦值的方法計算得分。這里假設A級賦值95分，B級賦值85分，C級賦值70分，D級賦值50分。這樣可以計算出化學災害滅火救援行動能力的具體得分值Z：

即此次化學災害滅火救援行動能力的綜合成績?yōu)椋?9.3分。

4 結(jié)束語

本文根據(jù)化學災害滅火救援行動的特點，利用層次分析法構(gòu)建公安消防部隊執(zhí)行石油化工裝置滅火救援行動能力的評估指標體系；其次，利用模糊綜合評價法建立滅火救援行動能力評估模型；最后，針對在移動式消防模擬化工裝置上開展的滅火救援訓練，應用所建的評估模型來評判該滅火救援行動能力，以確保其訓練效果。本文無論從評價指標體系的構(gòu)建還是評估模型的實證分析都來源于實戰(zhàn)訓練，具有很強的理論性、針對性與實戰(zhàn)性，為公安消防部隊開展化學災害滅火救援行動能力評估提供了一套科學的評估方法。

[1] 王長江.“移動式化工消防模擬訓練裝置”技術報告[R].

[2] 任玉輝,肖羽堂.層次分析法在校園火災危險性分析中的應用[J].安全與環(huán)境工程，2008,15(1)：85-88.

[3] 杜棟,龐慶華,吳炎.現(xiàn)代綜合評價方法與案例精選[M].北京：清華大學出版社，2008.

[4] 承奇,張禮敬,邢培育,等.基于層次分析法的化工事故應急演練模糊綜合評估[J].南京工業(yè)大學學報：自然科學版，2009，31(4)：98-102.

[5] 熊允發(fā).公安情報分析的數(shù)量方法[M].呼和浩特：內(nèi)蒙古人民出版社，2007.

[6] 宋曉莉,余靜,孫海傳,等.模糊綜合評價法在風險評估中的應用[J].微計算機信息，2006,(36)：71-73，79.

(責任編輯 陳 華)

A Research of the Construction and the Application of the Evaluation Model of Chemical Fire Fighting and Rescue Operation

ZHANG Liyan

(DepartmentofTeachingandResearch,TheSpecialPoliceAcademy,Beijing102211,China)

This paper aims at analyzing the construction and the application of the evaluation model of chemical fire fighting and rescue operation. Firstly, according to the characteristic of chemical disaster fire fighting and rescuing operations, the evaluation index system of the fire fighting rescue operation capability of public security of a fire brigade is constructed by using a hierarchy analytic method. Secondly, the evaluation model is established by applying the vague comprehensive evaluation method. Lastly, for the chemical fire fighting and rescue operation training, the evaluation model is used to calculate the data, to accomplish the judgment in order to ensure the effectiveness of the training.

fire fighting and rescue operation; hierarchy analytic method; vague comprehensive evaluation method; index system

2015-10-08

張麗艷(1969— )，女，黑龍江肇源人，教授。

D631.6;G642.4

A

1008-2077(2015)12-0031-06