宗 鵬 王慧飛 譚建偉 姜 波

中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院

基于RIMER的氟化氫泄漏事故救援指揮效能評(píng)估*

宗 鵬 王慧飛 譚建偉 姜 波

中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院

針對(duì)氟化氫泄漏事故救援指揮決策效能評(píng)估中存在的信息不完全、不精確帶來(lái)的問(wèn)題，提出了基于證據(jù)推理的置信庫(kù)索引法(RIMER)的救援指揮決策效能評(píng)估方法。根據(jù)救援任務(wù)實(shí)際建立包含四層指標(biāo)的效能評(píng)估指標(biāo)模型，按照模型建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)統(tǒng)一的置信規(guī)則庫(kù)，并通過(guò)激活度計(jì)算、證據(jù)推理和組合、置信度計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)氟化氫泄漏事故救援指揮效能的評(píng)價(jià)。最后通過(guò)事例對(duì)該方法進(jìn)行例證，為氟化氫泄漏事故消防救援處置指揮效能評(píng)估提供一種新方法。

氟化氫泄漏；RIMER；救援指揮；效能評(píng)估

氟化氫是被廣泛運(yùn)用的化工原料，在生產(chǎn)生活中不可或缺。但由于氟化氫行業(yè)的高危險(xiǎn)性，每起安全事故發(fā)生都造成較為嚴(yán)重的后果。其中2016年9月濰坊氟化氫泄漏并擴(kuò)散，造成3人死亡1人受傷。由于氟化氫泄漏事故處置稍有不慎將對(duì)遇險(xiǎn)人員和救援人員造成極大威脅，公安消防部隊(duì)在處置此類事故時(shí)需要正確、高效的組織指揮。對(duì)事故處置進(jìn)行效能評(píng)估對(duì)以往同類事故處置進(jìn)行分析，總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提高消防部隊(duì)處置此類事故的能力。

1 評(píng)估方法的選擇

對(duì)救援指揮決策進(jìn)行效能評(píng)估，可以幫助救援指揮員提高救援指揮決策水平，避免指揮決策失誤而帶來(lái)的重大損失。在現(xiàn)有滅火救援效能評(píng)估中，宋斌等針對(duì)滅火救援第一出動(dòng)指揮員的決策關(guān)鍵要素進(jìn)行了分析；夏東海等建立了基于智能化消防思想的指揮決策及其系統(tǒng)框架；馬棟等進(jìn)行了基于云模型的滅火救援決策效能評(píng)估。上述評(píng)估體系沒(méi)有很好的解決效能評(píng)估中存在底層能力指標(biāo)類型多樣、評(píng)估信息不完全等問(wèn)題。RIMER（基于證據(jù)推理的置信規(guī)則庫(kù)推理方法）是在同一條件下處理多項(xiàng)不確定信息評(píng)估和復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化的方法，具有對(duì)模糊不確定性、概率不確定性數(shù)據(jù)的建模能力。針對(duì)險(xiǎn)情現(xiàn)場(chǎng)掌握不完全的情況，RIMER方法不需要先驗(yàn)概率，與事故現(xiàn)場(chǎng)的情況相適應(yīng)。因此，嘗試將RIMER應(yīng)用到氟化氫泄漏事故救援指揮效能評(píng)估中。

2 基于RIMER的救援指揮效能評(píng)估

2.1 評(píng)估指標(biāo)體系的分析與建立

在滅火救援行動(dòng)任務(wù)中，情況的獲取是進(jìn)行救援行動(dòng)的基礎(chǔ)條件。之后制定和實(shí)施任務(wù)是救援行動(dòng)的主體部分。最后貫穿救援行動(dòng)的后勤保障是任務(wù)完成的后盾。根據(jù)上述應(yīng)急救援基本程序，將第二層指標(biāo)體系分為情況的獲取判斷，任務(wù)的制定實(shí)施和作戰(zhàn)保障三個(gè)方面[1]。之后結(jié)合氟化氫泄漏事故處置實(shí)際情況細(xì)化指標(biāo)體系，選取能最大限度反應(yīng)指揮情況的前提條件[2]。

2.1.1 情況的獲取判斷

要評(píng)估情報(bào)獲取及判斷的情況，現(xiàn)場(chǎng)指揮員首先需要掌握災(zāi)害的位置、嚴(yán)重程度、影響范圍、蔓延趨勢(shì)等情況。其次是現(xiàn)場(chǎng)固有的環(huán)境狀況?，F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境將同時(shí)影響災(zāi)情的發(fā)展和救援任務(wù)的制定及實(shí)施，指揮員需要具體分析其對(duì)救援行動(dòng)的利害情況。最后是對(duì)自身救援力量的準(zhǔn)確把握，對(duì)各支救援隊(duì)伍力量準(zhǔn)確掌握的基礎(chǔ)上，才能制定出最切合實(shí)際的行動(dòng)方案。

2.1.2 任務(wù)的制定實(shí)施

要評(píng)估任務(wù)的制定及實(shí)施的情況，首先是任務(wù)目標(biāo)的確定。根據(jù)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的主要方面和救援行動(dòng)的基本思想制定救援任務(wù)的目標(biāo)[3]，應(yīng)該先于任務(wù)的制定及實(shí)施。并且在災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的環(huán)境情況下，任務(wù)傳達(dá)和情況反饋流暢程度也將對(duì)任務(wù)的實(shí)施造成較大的影響。最后，結(jié)合氟化氫泄漏事故處置程序，確定評(píng)判任務(wù)實(shí)施情況的條件如危險(xiǎn)區(qū)域劃分、傷員搶救、泄漏的制止、洗消等。

2.1.3 作戰(zhàn)保障

評(píng)估作戰(zhàn)保障可以在一方面得出救援行動(dòng)的可靠度和耐受力。根據(jù)氟化氫的強(qiáng)危害性，將評(píng)價(jià)作戰(zhàn)保障任務(wù)的首要目標(biāo)定為對(duì)救援人員的安全保障。其次是影響到救援行動(dòng)開展的關(guān)鍵因素——現(xiàn)場(chǎng)的通信情況。第三方面是各類裝備和增援人員的保障，由于戰(zhàn)斗損耗或者災(zāi)情的擴(kuò)大，救援裝備和人員的充足保障將是影響戰(zhàn)斗力持續(xù)力的關(guān)鍵。與作戰(zhàn)保障的任務(wù)目標(biāo)一致，也是評(píng)估作戰(zhàn)保障的重要指標(biāo)。根據(jù)上述分析，建立氟化氫泄漏事故救援指揮效能的四級(jí)指標(biāo)體系，如下圖。

2.2 基于RIMER的效能評(píng)估方法

基于RIMER的氟化氫泄漏事故救援指揮效能評(píng)估的基本過(guò)程是由專家給出輸入信息，在經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的置信規(guī)則庫(kù)系統(tǒng)中，聯(lián)合其規(guī)則權(quán)重和前提屬性權(quán)重來(lái)計(jì)算激活規(guī)則權(quán)重，通過(guò)激活權(quán)重判斷規(guī)則是否被激活，從而計(jì)算得到輸出結(jié)果[4-5]。

2.2.1 建立置信規(guī)則庫(kù)

置信規(guī)則庫(kù)是根據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)規(guī)則進(jìn)行評(píng)價(jià)，要求按照統(tǒng)一的框架表達(dá)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和專家經(jīng)驗(yàn)。置信規(guī)則庫(kù)是由“if-then”表示，其表示形式為：

式中：

A=（A1,A2,…,AI）—規(guī)則庫(kù)與各項(xiàng)規(guī)則能力的對(duì)應(yīng)取值集合；

βin—第n條規(guī)則前提條件下成立時(shí)結(jié)論為mi的信度；

Tn—第n條規(guī)則的前提條件數(shù)。以作戰(zhàn)保障為例，其子規(guī)則為救援人員安全保障、通信保障和裝備及增援保障三個(gè)性能指標(biāo)，當(dāng)（救援人員安全保障=高）∧（通信保障=好）∧（裝備及增援保障=好）時(shí)，由此可建立置信規(guī)則如下所示：

If ［（救援人員安全保障=良好）∧（通信保障=合格）∧（裝備及增援保障=合格）］

Then作戰(zhàn)保障={（良好，0.7）（合格，0.3）（不合格，0）}

2.2.2 輸入數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化

為了將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為置信庫(kù)的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)輸入數(shù)據(jù)為：

把定性規(guī)則xn的各評(píng)價(jià)等級(jí)εm與數(shù)量值an建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，表示為x（εmi）=ami。

轉(zhuǎn)化公式為式(1):

如果am,i≤x(εm)≤am,(i+1)，im為第m個(gè)前提規(guī)則的評(píng)價(jià)等級(jí)個(gè)數(shù)。

式中，Фk∈[0，1]；為第k條規(guī)則中第m個(gè)輸入xm相對(duì)于參考值的置信度，由式（2）得到，第k條規(guī)則的權(quán)重記為θk，規(guī)則k對(duì)于前提條件m的相對(duì)權(quán)重為δk,m。

2.2.3 構(gòu)造基本可信數(shù)

基本可信數(shù)的構(gòu)造如下式所示：

圖 氟化氫泄漏事故救援指揮效能評(píng)估指標(biāo)體系圖

其中，ml,k是第k條規(guī)則的l個(gè)結(jié)論分配的基本可信數(shù)。mR,k=，是由于對(duì)第k條規(guī)則的評(píng)價(jià)不完全產(chǎn)生的。

2.2.4 置信度計(jì)算

假設(shè)通過(guò)激活權(quán)重的計(jì)算前S條規(guī)則被激活，且β為由輸入值推算得到的結(jié)果值的信度，β1、βR、βT分別為效能等級(jí)滿足救援指揮需求程度(良好、合格、不合格)的置信度數(shù)值。

3 例證

現(xiàn)有專家給出各底層因素的概率參數(shù)以構(gòu)建置信規(guī)則庫(kù)，并對(duì)某氟化氫泄漏事故按照上述的指標(biāo)體系進(jìn)行打分，其情況記為P={P1,P2…P10}，假設(shè)置信庫(kù)中規(guī)則的權(quán)重相等，規(guī)則前提條件的相對(duì)權(quán)重也相等，即θ1=θ2=…=θn，δk,1=δk,2=…=δk,Tn。在此以作戰(zhàn)保障B3為例進(jìn)行計(jì)算過(guò)程說(shuō)明。

第一步：確定激活置信庫(kù)。在置信規(guī)則庫(kù)中，找出結(jié)論為“作戰(zhàn)保障”的規(guī)則，輸入數(shù)據(jù)為C7={(高,0.7)，(中,0.3)}，C8={(合格,0.6)，(不合格,0.4)}，C9={(良好,1)}計(jì)算其激活度Фk，得到激活規(guī)則第4、7、13、16條，見下表。

表 被激活規(guī)則表

第二步，輸入數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換：通過(guò)公式(1)將輸入值帶入，得到P1(高)=0.7，P1(中)=0.3，P1(低)=0；P2(良好)=0，P2(合格)=0.6，P1(不合格)=0.4；P3(良好)=1，P3(合格)=0，P3(不合格)=0。

第三步，計(jì)算匹配度：利用公式（2）計(jì)算轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)對(duì)規(guī)則的激活程度為

Φ4=0.42，Φ7=0.28，Φ13=0.18，Φ16=0.12

第四步，構(gòu)造基本可信數(shù)，利用公式計(jì)算得：

第五步，置信度計(jì)算：

根據(jù)公式計(jì)算可以得出

最終得到作戰(zhàn)保障情況屬于良好的概率為0.6418，屬于合格的概率為0.2816，屬于不合格的概率為0.0766。由此可知此次戰(zhàn)斗中的作戰(zhàn)保障情況，基本上滿足了作戰(zhàn)的需求，同理可一次計(jì)算其余部分的救援指揮效能。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)氟化氫泄漏事故救援指揮效能評(píng)估問(wèn)題，運(yùn)用RIMER方法可以更加符合實(shí)際的表達(dá)不同類型信息，不完全信息和模糊信息，克服信息缺失帶來(lái)的干擾。該評(píng)估方法與氟化氫泄漏事故發(fā)生初期難以及時(shí)完全掌握現(xiàn)場(chǎng)信息的實(shí)際情況相適，通過(guò)效能分析，可以為滅火與應(yīng)急救援指揮效能評(píng)估提供一種新的思路。根據(jù)不同層級(jí)指標(biāo)體系的評(píng)估結(jié)果，分析存在的問(wèn)題，并有針對(duì)性的提出改進(jìn)意見，提高消防部隊(duì)處置行動(dòng)的情報(bào)獲取判斷、任務(wù)的制定實(shí)施及戰(zhàn)斗保障等方面的能力，最終提高整體的救援指揮能力水平。

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河北省社會(huì)科學(xué)基金資助（HB17GL003）

宗鵬（1994-），男，中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院研究生三隊(duì)研究生，主要從事消防滅火與應(yīng)急救援指揮研究，河北省廊坊市，065000。