曲　娜, 王惠軍, 王東東

(沈陽航空航天大學(xué) 安全工程學(xué)院, 遼寧 沈陽　110136)

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基于模糊層次分析法的視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效風(fēng)險評估

曲娜, 王惠軍, 王東東

(沈陽航空航天大學(xué) 安全工程學(xué)院, 遼寧 沈陽110136)

摘要:從設(shè)備完好性、監(jiān)控有效性、抗干擾能力、可維護性、可擴展性、網(wǎng)絡(luò)性能、安全及可靠性7個方面構(gòu)建視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效風(fēng)險評估指標體系,運用層次分析法來確定各個層級因素的權(quán)重,然后采用模糊綜合判定的方法得出最終視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效風(fēng)險評估結(jié)果.最后,以沈陽航空航天大學(xué)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)為例進行計算.結(jié)果表明,建立的視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效風(fēng)險評估模型具有一定的可行性,對視頻監(jiān)控系統(tǒng)評估具有一定的借鑒意義.

關(guān)鍵詞:視頻監(jiān)控; 層次分析; 模糊綜合評定; 失效風(fēng)險評估

隨著網(wǎng)絡(luò)和電子科技的不斷進步,視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用也日漸廣泛,在銀行、超市、醫(yī)院、學(xué)校、商業(yè)辦公樓和一些新興住宅小區(qū)等處都可見到,它對記錄違法犯罪行為,保障人民生命財產(chǎn)安全起到了至關(guān)重要的作用.但在實際應(yīng)用過程中還存在許多問題:有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計、安裝或使用不合理,導(dǎo)致其根本沒有起到安全防范的作用;有的系統(tǒng)甚至存在誤用的現(xiàn)象,其根本原因是對視頻監(jiān)控系統(tǒng)沒有進行有效的評估.

陳志華[1]2006年對安全防范系統(tǒng)的基本概念、基本功能、總體研究思路做了詳細的說明,列出了幾個安防系統(tǒng)評估中的問題.伍星、金誠[2]2008年從視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀的角度出發(fā),指出了現(xiàn)如今視頻監(jiān)控領(lǐng)域存在的一些問題.針對視頻監(jiān)控系統(tǒng)在街面侵犯型犯罪預(yù)防與控制中的作用給出了意見和一些改進方案.魏蓮芳[3]2010年闡述了解決視頻監(jiān)控系統(tǒng)智能化評估方法和步驟兩個問題以及評估的意義,并提出了智能評級法和評估法的設(shè)想.安全防范系統(tǒng)風(fēng)險評估還處在初級階段,視頻監(jiān)控系統(tǒng)評估的研究更是寥寥無幾[4],迫切需要建立科學(xué)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效風(fēng)險評估體系和評估制度,客觀、準確、適時地對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的失效風(fēng)險進行評估,及時發(fā)現(xiàn)和解決視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的問題,使視頻監(jiān)控系統(tǒng)充分發(fā)揮自身的防護作用.

1評估方法及模型建立

1.1AHP模型

1.1.1系統(tǒng)失效指標體系

層次分析法是指將一個復(fù)雜的多目標決策問題作為一個系統(tǒng),將目標分解為多個目標或準則,進而分解為多指標的若干層次,通過定性指標模糊量化方法算出層次單排序(權(quán)數(shù))和總排序,以作為目標(多指標)、多方案優(yōu)化決策的系統(tǒng)方法[5].利用層次分析法對視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效指標體系進行定性及定量分析可以找出導(dǎo)致系統(tǒng)失效的原因,如圖1所示.

層次結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了各個因素之間的聯(lián)系,準則層中的各準則所占的比重并不一定全部都相同,每個準則都占有相應(yīng)的比例.必須構(gòu)造判斷矩陣,以表示的是本層所有因素與上層某個因素相對重要性的比較.判斷矩陣每個元素 用Santy的1～9標度方法給出.重要性的比較依賴于對專家的反復(fù)詢問,比較其中兩個元素哪個重要,重要程度是多少,然后按照賦值表格進行標度,重要性標度見表1.

視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效風(fēng)險評估指標A設(shè)備完好性B1監(jiān)控有效性B2抗干擾能力B3可維護性B4可擴展性B5網(wǎng)絡(luò)性能B6安全及可靠性B7前端設(shè)備完好率C1存儲和控制設(shè)備完好率C2監(jiān)視器完好率C3模塊完好率C4傳輸線纜完好率C5攝像機設(shè)置的合理性C6圖像清晰度C7識別及報警能力C8與其他系統(tǒng)聯(lián)動性能C9抗電磁干擾能力C10抗環(huán)境干擾能力C11全面自診斷能力C12獨立部件互換能力C13遠程維護能力C14擴展能力C15擴展系統(tǒng)與原系統(tǒng)的匹配能力C16冗余與擴展C17網(wǎng)絡(luò)通信能力C18網(wǎng)絡(luò)故障隔離能力C19與其他控制系統(tǒng)接口C20信息安全C21防破壞能力C22防雷接地C23平均無故障時間C24

圖1　視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效風(fēng)險評估指標

設(shè)填寫后的判斷矩陣為A=(aij)n×n,判斷矩陣具有如下性質(zhì):①aij>0;②aji=1/aij;③aii=1.判斷矩陣具有對稱性,通常先填寫上三角部分,即aii=1的上部分,然后根據(jù)對稱性填寫下半部分.

1.1.2層次排序及一致性檢驗

一致性是用來是衡量判斷矩陣中判斷質(zhì)量的標準.判斷矩陣B滿足bij=bikbkj(i,j,k=1,2,…,n),則判斷矩陣就具有完全的一致性.由矩陣理論得出特征根λ1,λ2,…,λn和判斷一致性的指標CI=(λmax-n)/(n-1).用隨機一致性比率CR<0.1作為矩陣具有滿意的一致性的判據(jù),即CR

表2　平均隨機一致性指標

本文使用Matlab 7.0編寫程序進行層次分析[6-8],視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效風(fēng)險評估判斷矩陣及一致性檢驗結(jié)果見表3.

同理可以得出B1-C、B2-C、B3-C、B4-C、B5-C、B6-C、B7-C的判斷矩陣及層次分析結(jié)果,均通過一致性檢驗.

表3　A-B判斷矩陣及層次分析結(jié)果

1.2模糊綜合判定

綜合評判是對受多種因素影響的事物做出一個能夠合理地把這些屬性或因素綜合的總體評判.模糊邏輯通過使用模糊集合來確定,能夠解決不精確不完全的信息,最大特點就是它能夠比較自然地處理人類思維的主動性和模糊性[9-10],可以綜合諸多因素做出合理的評價.設(shè)因素集為U={u1,u2,…,um}(m為指標項目數(shù)),分為m類,即U={ui1,ui2,…,uim}.滿足條件:①n1+n2+…+nm=n;②U1∪U2∪…∪Um=U;③?i,j且i≠j?Ui∪Uj=φ.設(shè)評語集為V={v1,v2,…,vp},第i類因素Ui的權(quán)數(shù)為ai(i=1,2,…,m),則因素類權(quán)重集為:W={wi1,wi2,…,wim},i=1,2,…,m.

對每一類的各因素進行綜合評價. 設(shè)一級模糊綜合評價的單因素評價矩陣為

(1)

第i類因素Ui的模糊綜合評價為

(2)

2案例分析

以沈陽航空航天大學(xué)視頻監(jiān)控系統(tǒng)為例,應(yīng)用所建立的風(fēng)險評估模型對其評估.針對校園視頻監(jiān)控的特點,采用打分法對校園的視頻監(jiān)控系統(tǒng)指標隸屬度進行打分,并統(tǒng)計其打分結(jié)果.隸屬度分為五級:優(yōu)、良、中、及格、不及格,選取200位打分人員,其中包括:學(xué)校安全防范專家、安全管理人員、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、老師和學(xué)生,分別對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的若干評估指標因素進行打分,以設(shè)備完好性的打分結(jié)果為例,見表4.

一級綜合評價:

B1=A1R1=

[0.189 5,0.365 9,0.189 5,0.065 6,0.189 5]×

同理可以得到其他二級指標的綜合評判結(jié)果如下:

表4　視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效風(fēng)險指標統(tǒng)計

根據(jù)最大隸屬度原則,沈陽航空航天大學(xué)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備完好性B1為優(yōu),不存在失效風(fēng)險;監(jiān)控有效性B2為優(yōu),不存在失效風(fēng)險;抗干擾能力B3為良,失效風(fēng)險較小;可維護性B4為中,存在一定的失效風(fēng)險;可擴展性B5為優(yōu),不存在失效風(fēng)險;網(wǎng)絡(luò)性能B6性能為中,存在一定的失效風(fēng)險;安全及可靠性能B7為優(yōu),不存在失效風(fēng)險.

3結(jié)論

采用層次分析法與模糊綜合評價法相結(jié)合對視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效風(fēng)險進行了評估.依據(jù)準確性、全面性和指導(dǎo)性的原則,建立了包括設(shè)備完好性、探測有效性、抗干擾能力、可維護習(xí)慣、可拓展性和網(wǎng)絡(luò)性能在內(nèi)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效風(fēng)險評價指標體系,彌補了視頻監(jiān)控系統(tǒng)在使用過程中缺乏評估方法的不足,對提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的使用時效起到一定的指導(dǎo)和推動作用.以沈陽航空航天大學(xué)視頻監(jiān)控系統(tǒng)為例,對其進行失效風(fēng)險評估,評估結(jié)果可以為安全部門檢查、評價視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用情況和用戶管理、維護視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供依據(jù).

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【責任編輯: 祝穎】

Failure Risk Assessment of Video Monitoring System Based on Fuzzy Analytic Hierarchy Process

QuNa,WangHuijun,WangDongdong

(School of Safety Engineering, Shenyang Aerospace University, Shenyang 110136, China)

Abstract:The failure risk assessment indexes of video monitoring system are built from seven aspects of the device reliability, monitoring effectiveness, anti-interference ability, maintainability, scalability, network performance, security and reliability. Analytic hierarchy process is used to determine the weight of each level factor and the fuzzy algorithm is used to judge the assessment results. Finally, the video monitoring system of Shenyang Aerospace University is taken as an example to calculate. The results show that the model of failure risk assessment is feasible and has certain reference significance.

Key words:video monitoring system; analytic hierarchy process; fuzzy comprehensive assessment; failure risk assessment

中圖分類號:TP 393

文獻標志碼:A

文章編號:2095-5456(2016)02-0128-04

作者簡介:曲娜(1979-),遼寧大石橋人,沈陽航空航天大學(xué)講師,博士研究生.

基金項目:遼寧省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃(DS504101).

收稿日期:2015-09-24