曲　娜, 王惠軍, 王東東

(沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 安全工程學(xué)院, 遼寧 沈陽(yáng)　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(xiǎn)評(píng)估

曲娜, 王惠軍, 王東東

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

摘要:從設(shè)備完好性、監(jiān)控有效性、抗干擾能力、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性、網(wǎng)絡(luò)性能、安全及可靠性7個(gè)方面構(gòu)建視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系,運(yùn)用層次分析法來(lái)確定各個(gè)層級(jí)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(xiǎn)評(píng)估結(jié)果.最后,以沈陽(yáng)航空航天大學(xué)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)為例進(jìn)行計(jì)算.結(jié)果表明,建立的視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型具有一定的可行性,對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)評(píng)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(píng)定; 失效風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

隨著網(wǎng)絡(luò)和電子科技的不斷進(jìn)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(jiàn)到,它對(duì)記錄違法犯罪行為,保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全起到了至關(guān)重要的作用.但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中還存在許多問(wèn)題:有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝或使用不合理,導(dǎo)致其根本沒(méi)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(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)沒(méi)有進(jìn)行有效的評(píng)估.

陳志華[1]2006年對(duì)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(xì)的說(shuō)明,列出了幾個(gè)安防系統(tǒng)評(píng)估中的問(wèn)題.伍星、金誠(chéng)[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(wèn)題.針對(duì)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(jiàn)和一些改進(jìn)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(píng)估方法和步驟兩個(gè)問(wèn)題以及評(píng)估的意義,并提出了智能評(píng)級(jí)法和評(píng)估法的設(shè)想.安全防范系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估還處在初級(jí)階段,視頻監(jiān)控系統(tǒng)評(píng)估的研究更是寥寥無(wú)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(xiǎn)評(píng)估體系和評(píng)估制度,客觀、準(zhǔn)確、適時(shí)地對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的失效風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題,使視頻監(jiān)控系統(tǒng)充分發(fā)揮自身的防護(hù)作用.

1評(píng)估方法及模型建立

1.1AHP模型

1.1.1系統(tǒng)失效指標(biāo)體系

層次分析法是指將一個(gè)復(fù)雜的多目標(biāo)決策問(wèn)題作為一個(gè)系統(tǒng),將目標(biāo)分解為多個(gè)目標(biāo)或準(zhǔn)則,進(jìn)而分解為多指標(biāo)的若干層次,通過(guò)定性指標(biāo)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(biāo)(多指標(biāo))、多方案優(yōu)化決策的系統(tǒng)方法[5].利用層次分析法對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效指標(biāo)體系進(jìn)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(gè)因素之間的聯(lián)系,準(zhǔn)則層中的各準(zhǔn)則所占的比重并不一定全部都相同,每個(gè)準(zhǔn)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(gè)因素相對(duì)重要性的比較.判斷矩陣每個(gè)元素 用Santy的1～9標(biāo)度方法給出.重要性的比較依賴(lài)于對(duì)專(zhuān)家的反復(fù)詢(xún)問(wèn),比較其中兩個(gè)元素哪個(gè)重要,重要程度是多少,然后按照賦值表格進(jìn)行標(biāo)度,重要性標(biāo)度見(jiàn)表1.

視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)A設(shè)備完好性B1監(jiān)控有效性B2抗干擾能力B3可維護(hù)性B4可擴(kuò)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(chǔ)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(jī)設(shè)置的合理性C6圖像清晰度C7識(shí)別及報(bào)警能力C8與其他系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)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(dú)立部件互換能力C13遠(yuǎn)程維護(hù)能力C14擴(kuò)展能力C15擴(kuò)展系統(tǒng)與原系統(tǒng)的匹配能力C16冗余與擴(kuò)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(wú)故障時(shí)間C24

圖1　視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)

設(shè)填寫(xiě)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(duì)稱(chēng)性,通常先填寫(xiě)上三角部分,即aii=1的上部分,然后根據(jù)對(duì)稱(chēng)性填寫(xiě)下半部分.

1.1.2層次排序及一致性檢驗(yàn)

一致性是用來(lái)是衡量判斷矩陣中判斷質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn).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?yán)碚摰贸鎏卣鞲?,λ2,…,λn和判斷一致性的指標(biāo)CI=(λmax-n)/(n-1).用隨機(jī)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(jī)一致性指標(biāo)

本文使用Matlab 7.0編寫(xiě)程序進(jìn)行層次分析[6-8],視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)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(guò)一致性檢驗(yàn).

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(píng)判是對(duì)受多種因素影響的事物做出一個(gè)能夠合理地把這些屬性或因素綜合的總體評(píng)判.模糊邏輯通過(guò)使用模糊集合來(lái)確定,能夠解決不精確不完全的信息,最大特點(diǎn)就是它能夠比較自然地處理人類(lèi)思維的主動(dòng)性和模糊性[9-10],可以綜合諸多因素做出合理的評(píng)價(jià).設(shè)因素集為U={u1,u2,…,um}(m為指標(biāo)項(xiàng)目數(shù)),分為m類(lèi),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(píng)語(yǔ)集為V={v1,v2,…,vp},第i類(lèi)因素Ui的權(quán)數(shù)為ai(i=1,2,…,m),則因素類(lèi)權(quán)重集為:W={wi1,wi2,…,wim},i=1,2,…,m.

對(duì)每一類(lèi)的各因素進(jìn)行綜合評(píng)價(jià). 設(shè)一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)的單因素評(píng)價(jià)矩陣為

(1)

第i類(lèi)因素Ui的模糊綜合評(píng)價(jià)為

(2)

2案例分析

以沈陽(yáng)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(xiǎn)評(píng)估模型對(duì)其評(píng)估.針對(duì)校園視頻監(jiān)控的特點(diǎn),采用打分法對(duì)校園的視頻監(jiān)控系統(tǒng)指標(biāo)隸屬度進(jìn)行打分,并統(tǒng)計(jì)其打分結(jié)果.隸屬度分為五級(jí):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(zhuān)家、安全管理人員、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、老師和學(xué)生,分別對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的若干評(píng)估指標(biāo)因素進(jìn)行打分,以設(shè)備完好性的打分結(jié)果為例,見(jiàn)表4.

一級(jí)綜合評(píng)價(jià):

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(jí)指標(biāo)的綜合評(píng)判結(jié)果如下:

表4　視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

根據(jù)最大隸屬度原則,沈陽(yáng)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(xiǎn);監(jiān)控有效性B2為優(yōu),不存在失效風(fēng)險(xiǎn);抗干擾能力B3為良,失效風(fēng)險(xiǎn)較小;可維護(hù)性B4為中,存在一定的失效風(fēng)險(xiǎn);可擴(kuò)展性B5為優(yōu),不存在失效風(fēng)險(xiǎn);網(wǎng)絡(luò)性能B6性能為中,存在一定的失效風(fēng)險(xiǎn);安全及可靠性能B7為優(yōu),不存在失效風(fēng)險(xiǎn).

3結(jié)論

采用層次分析法與模糊綜合評(píng)價(jià)法相結(jié)合對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)失效風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估.依據(jù)準(zhǔn)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(cè)有效性、抗干擾能力、可維護(hù)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(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,彌補(bǔ)了視頻監(jiān)控系統(tǒng)在使用過(guò)程中缺乏評(píng)估方法的不足,對(duì)提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的使用時(shí)效起到一定的指導(dǎo)和推動(dòng)作用.以沈陽(yáng)航空航天大學(xué)視頻監(jiān)控系統(tǒng)為例,對(duì)其進(jìn)行失效風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,評(píng)估結(jié)果可以為安全部門(mén)檢查、評(píng)價(jià)視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用情況和用戶(hù)管理、維護(hù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供依據(jù).

參考文獻(xiàn):

[1] 陳志華. 試論安全防范系統(tǒng)的效能評(píng)估[J]. 中國(guó)人民公安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2006,50(4):94-97.

(CHEN Z H. Effectiveness evaluation of security system[J]. Journal of Chinese People’s Public Security University (Science and Technology), 2006,50(4):94-97.)

[2] 金誠(chéng),伍星. 視頻監(jiān)控系統(tǒng)在街面侵財(cái)型犯罪防控中的應(yīng)用評(píng)估[J]. 中國(guó)人民公安大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版), 2008,136(6):128-134.

(JINC,WUX.Theapplicationofassessmentinthestreetagainstpropertycrimepreventionandcontrolinvideosurveillancesystem[J].JournalofChinesePeople’sPublicSecurityUniversity(SocialSciencesEdition), 2008,136(6):128-134.)

[3] 魏蓮芳. 對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能評(píng)估[J]. 中國(guó)安防, 2008(Z1):38-40.

(WEILF.Intelligentevaluationofvideosurveillancesystem[J].ChinaSecurity&Protection, 2008(Z1):38-40.)

[4] 陳貞,何洪亮. 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的安全防范系統(tǒng)效能評(píng)估[J]. 中國(guó)公共安全(學(xué)術(shù)版), 2011,22(1):112-114.

(CHENZ,HEHL.EffectivenessevaluationofsafetypreventionsystembasedonBPneuralnetwork[J].ChinaPublicSecurity(AcademyEdition), 2011,22(1):112-114.)

[5] 程乾生. 層次分析法AHP和屬性層次模型AHM[J]. 系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐, 1997(11):26-29.

(CHENGQS.Analytichierarchyprocess(AHP)andattributehierarchicalmodel(AHM)[J].SystemsEngineering—Theory&Practice, 1997(11):25-28.)

[6] 劉瑩昕,劉颯,王威堯. 層次分析法的權(quán)重計(jì)算及其應(yīng)用[J]. 沈陽(yáng)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2014,26(5):372-375.

(LIUYX,LIUS,WANGWY.ComputationofweightinAHPanditsapplication[J].JournalofShenyangUniversity(NaturalScience) , 2014,26(5):372-375.)

[7] 紀(jì)雯,史浩山. 基于模糊綜合評(píng)判的客觀視頻評(píng)價(jià)模型[J]. 中國(guó)圖像圖形學(xué)報(bào), 2007,12(11):2006-2011.

(JIW,SHIHS.Objectivevideoqualityevaluationmodelbasedonfuzzysyntheticjudgment[J].JournalofImageandGraphics, 2007,12(11):2006-2011.)

[8] 張善紅. 基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的高校學(xué)生黨員質(zhì)量評(píng)價(jià)[J]. 商洛學(xué)院學(xué)報(bào), 2015,29(2):5-8.

(ZHANGSH.Thequalityevaluationoftheuniversitystudentpartymemberonthebasisofthefuzzycomprehensiveevaluation[J].JournalofShangluoUniversity, 2015,29(2):5-8.)

[9] 孫晨輝,李富有. 基于AHP和模糊綜合評(píng)價(jià)的民間金融風(fēng)險(xiǎn)判定與評(píng)估[J]. 經(jīng)濟(jì)管理, 2014,518(2):136-146.

(SUNCH,LIFY.JudgmentandassessmentofinformalfinancialrisksbasedonAHPandfuzzycomprehensiveevaluation[J].EconomicManagementJournal, 2014,518(2):136-146.)

[10] 董守貴. 基于MATLAB的層次分析法實(shí)現(xiàn)[J]. 航空兵器, 2003(4):16-18.

(DONGSG.ImplementationofhierarchicalanalysisbasedonMATLAB[J].AviationWeapon, 2003(4):16-18.)

【責(zé)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(lèi)號(hào):TP 393

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):2095-5456(2016)02-0128-04

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

基金項(xiàng)目:遼寧省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃(DS504101).

收稿日期:2015-09-24