王 帥

咸陽市消防救援支隊(duì)，陜西 咸陽 712000

0 引言

火災(zāi)作為一種災(zāi)害現(xiàn)象，其發(fā)生與發(fā)展可能會(huì)帶來巨大的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。2018年我國電氣火災(zāi)占到了總火災(zāi)起數(shù)的34.6%，其中較大火災(zāi)占比55.2%。如江蘇常熟“4·15”民房火災(zāi)，造成5人死亡，4人受傷，起火原因?yàn)殡娐饭收?；哈爾濱北龍溫泉酒店“8·25”火災(zāi)，造成20人死亡，20多人受傷，起火原因?yàn)轱L(fēng)機(jī)盤管機(jī)組電氣線路短路形成高溫電弧，引燃周圍塑料綠植裝飾材料并蔓延成災(zāi)[1]。不難看出，電氣火災(zāi)事故的發(fā)生，嚴(yán)重危及人民的生命安全，因此分析電氣火災(zāi)事故與多因素之間的關(guān)系，對(duì)預(yù)防電氣火災(zāi)事故具有參考作用。

目前，關(guān)于電氣火災(zāi)事故的評(píng)估方法主要有層次分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、灰度關(guān)聯(lián)分析法等。馬曉霞[2]采用層次分析法和熵值法計(jì)算得到電氣火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估指標(biāo)體系的指標(biāo)權(quán)重，采用雷達(dá)圖展示了電氣火災(zāi)危險(xiǎn)性級(jí)別。Rose-Pehrsson等[3]采用概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法提高火災(zāi)預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)的敏感性。田樹仁[4]采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法處理電氣線路的信號(hào)，得到電氣火災(zāi)發(fā)生的概率。王君莉[5]采用模糊灰色聚類法建立電氣火災(zāi)評(píng)估模型，快速有效地評(píng)估煤礦電氣火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。景國勛等[6]運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法計(jì)算出電氣等因素與火災(zāi)事故之間的關(guān)系。

灰色關(guān)聯(lián)分析法與其他評(píng)估方法相比，具有步驟簡單、對(duì)數(shù)據(jù)要求較低等優(yōu)點(diǎn)，適用于數(shù)據(jù)量較少的評(píng)估。本文根據(jù)2015—2018年《中國消防年鑒》中電氣火災(zāi)事故相關(guān)數(shù)據(jù)，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法分析起火原因、起火時(shí)間與直接損失之間的關(guān)系，探究系統(tǒng)內(nèi)部因素關(guān)系的強(qiáng)弱程度，找到影響電氣火災(zāi)直接損失的主要因素，為電氣火災(zāi)的預(yù)防工作提供依據(jù)。

1 灰色關(guān)聯(lián)分析法

1.1 基本原理

灰色關(guān)聯(lián)分析法是灰色系統(tǒng)理論中的一種方法，是信息不完全確知的系統(tǒng)，即部分信息已知，部分信息未知的系統(tǒng)[7]，灰色關(guān)聯(lián)即不確定關(guān)聯(lián)，指系統(tǒng)內(nèi)的因子和因子之間、因子和系統(tǒng)之間關(guān)系的不確定性?；疑P(guān)聯(lián)分析法的基本思想是根據(jù)序列曲線幾何形狀的相似程度來判斷其聯(lián)系是否緊密，曲線越接近，相應(yīng)序列之間的關(guān)聯(lián)度就越大，反之越小[8]。通過對(duì)灰色關(guān)聯(lián)度進(jìn)行計(jì)算，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部因素量化和定性評(píng)價(jià)，分析內(nèi)部各因素之間的關(guān)系強(qiáng)弱和相關(guān)程度。

1.2 計(jì)算步驟

1.2.1 確定參考序列和比較序列。設(shè)參考標(biāo)準(zhǔn)為j級(jí)，評(píng)價(jià)因子k個(gè)，樣品總數(shù)i個(gè)，則參考序列記為xi(k)和yi(k)，比較序列記為Zi(k)(i=1，2，…，m；k=1，2，…n；j=0，1，2，…，t)。其中，xi(k)、yi(k)表示第i個(gè)樣品中第k項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的實(shí)測(cè)值，Zj(k)表示第j級(jí)參考標(biāo)準(zhǔn)中第k項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的取值。

1.2.2 原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理。先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱規(guī)范化處理，消除量綱使其具有可比性，再進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析計(jì)算。常用的無量綱規(guī)范化處理有初值化法、標(biāo)準(zhǔn)化法、區(qū)間值變換法和均值化法[9]。通過文獻(xiàn)查找，標(biāo)準(zhǔn)化(規(guī)格化)法處理會(huì)得到更合理的效果，本文采用該方法用每個(gè)因素減去每行均值除以標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算公式為：

(1)

1.2.3 計(jì)算差序列△ij(k)、兩級(jí)最大差值和兩級(jí)最小差值。計(jì)算公式為：

△ij(k)=∣xi(k)-yj(k)∣

(2)

△max=max(j) max(i) △ij(k)

(3)

△min=min(j) min(i) △ij(k)

(4)

1.2.4 計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)，即求第i個(gè)比較序列和參考序列對(duì)應(yīng)的第k個(gè)指標(biāo)的相對(duì)差，計(jì)算公式為：

(5)

式中，ξij(k)為xi和yi對(duì)Zj的關(guān)聯(lián)系數(shù)；ρ為分辨系數(shù)，取值范圍為0～1，通常取ρ=0.5。

1.2.5 關(guān)聯(lián)度表示各數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)程度，計(jì)算公式為：

(6)

2 電氣火災(zāi)灰色關(guān)聯(lián)度分析

2.1 數(shù)據(jù)來源

根據(jù)2015—2018年《中國消防年鑒》中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，有關(guān)電氣火災(zāi)的起火原因和火災(zāi)24小時(shí)分布情況見表1。電氣火災(zāi)起火原因有電氣線路故障、電氣設(shè)備故障、電加熱器具火災(zāi)和其他4種，電氣火災(zāi)起火時(shí)間從0點(diǎn)開始按每2 h的間隔劃分，分為12組。利用灰色關(guān)聯(lián)分析法分別對(duì)起火原因和起火時(shí)間對(duì)電氣火災(zāi)直接損失的關(guān)系進(jìn)行分析，進(jìn)而明確影響電氣火災(zāi)直接損失的主要因素。

表1 2015—2018年全國電氣火災(zāi)起火原因、起火時(shí)間和直接損失情況

2.2 計(jì)算過程與結(jié)果

為充分全面地考慮各因素對(duì)系統(tǒng)的影響，分別研究電氣火災(zāi)起火原因和起火時(shí)間與直接損失的關(guān)系。以2015—2018年的全國電氣火災(zāi)直接損失數(shù)據(jù)為參考樣本序列，以電氣火災(zāi)起火原因和起火時(shí)間為比較序列，分別計(jì)算出各自對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度，并分析得出結(jié)果。以電氣火災(zāi)起火原因作為比較序列為例，按照上述步驟進(jìn)行計(jì)算：

列出參考序列與比較序列構(gòu)成的矩陣，矩陣第1列為參考序列，第2到第5列為比較序列，矩陣如下：

[187993.2183815.5190360.5158627.9

66884623816990862461

23881245223089826376

5290533758105060

1222712294104416556]

再對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使數(shù)據(jù)無量綱化以消除不同數(shù)量級(jí)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生的影響，結(jié)果為：

(8)

求差序列和兩級(jí)最大、最小差值，結(jié)果為：

[△ij(k)]=

[0.17301.18140.59230.7621

1.56320.91890.80691.6752

0.94700.36400.77310.5380

0.15520.59460.79930.0495]

△max=max(j) max(i) △ij(k)=1.6752

△min=min(j) min(i) △ij(k)=0.0495

記xi(k)的關(guān)聯(lián)系數(shù)為ξ′，關(guān)聯(lián)度為r′，計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度，得：

[0.87780.43940.62040.5545

0.36950.50500.53940.3530

0.49710.73830.55070.6449

0.89350.61940.54191.0000]

(11)

根據(jù)同樣的方法計(jì)算電氣火災(zāi)起火時(shí)間與直接損失的關(guān)聯(lián)度，記yi(k)的關(guān)聯(lián)系數(shù)為ξ′′，關(guān)聯(lián)度為r′′，得：

[0.54370.44660.52380.4609

0.71910.45390.56800.5456

0.66190.39780.56300.4448

0.76310.49080.58510.6101

0.64250.69260.59580.7565

0.63110.61290.56990.6842

0.67670.50130.56070.5921

0.73230.52120.58200.6385

0.59050.62840.55860.6690

1.00000.69490.74890.9061

0.58720.73810.58390.7434

0.53690.56500.52820.5749]

(13)

3 分析與討論

3.1 電氣火災(zāi)起火原因和直接損失的關(guān)聯(lián)度

由式(11)可知，電氣火災(zāi)引發(fā)因素繁多，與電氣火災(zāi)直接損失關(guān)聯(lián)度最大的是其他原因，其次才是常見的電氣線路故障、電加熱器具火災(zāi)和電氣設(shè)備故障。一是體現(xiàn)出電氣火災(zāi)原因的復(fù)雜性，電氣火災(zāi)的發(fā)生往往由多方面的影響共同造成，調(diào)查工作有時(shí)并不能夠得到確切的結(jié)果或者不能歸因于后三種具體因素，這也與我國火災(zāi)的調(diào)查和統(tǒng)計(jì)有關(guān)；二是說明其他原因的火災(zāi)危害性非常大，需要得到足夠重視。電氣線路故障包括線路的短路、過載、接觸電阻過大等，電氣線路分布范圍廣，線路故障引起的火災(zāi)對(duì)房屋建筑及人身傷害大[10]，從而與電氣火災(zāi)直接損失關(guān)聯(lián)度較高。電加熱器具在使用過程中溫度高、功率大，安全防范意識(shí)差或粗心大意，使電加熱器具與易燃物質(zhì)接觸或安裝不規(guī)范，都會(huì)造成嚴(yán)重的火災(zāi)危害。電氣設(shè)備故障引發(fā)的電氣火災(zāi)與直接損失關(guān)聯(lián)度最低，這是由于正規(guī)廠家生產(chǎn)的電氣設(shè)備在正確使用和維護(hù)下，可以一定程度避免事故的發(fā)生[11]，但還是存在安全防范意識(shí)不夠，不能正確使用、嚴(yán)格管理并定期維護(hù)設(shè)備等情況造成火災(zāi)的發(fā)生。

3.2 電氣火災(zāi)起火時(shí)間和直接損失的關(guān)聯(lián)度

由式(13)可知，與直接損失關(guān)聯(lián)度高的、排名前三的時(shí)間段依次為18—20時(shí)、8—10時(shí)、20—22時(shí)，這與用電高峰期大致相符。同時(shí)，從整體上看，關(guān)聯(lián)度大的時(shí)間段與電力部門統(tǒng)計(jì)的一天的用電高峰期也大致相符合，即7時(shí)至23時(shí)。從這些數(shù)據(jù)可以看出，工業(yè)用電和生活用電高峰期發(fā)生電氣火災(zāi)從而造成直接損失的概率最大，在這些時(shí)間段，要重點(diǎn)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行安全維護(hù)和故障排查工作，防患于未然。4—6時(shí)、0—2時(shí)這兩個(gè)時(shí)間段發(fā)生的電氣火災(zāi)與直接損失關(guān)聯(lián)度最小，表明這段時(shí)間發(fā)生的電氣火災(zāi)造成直接損失的概率小，但在此時(shí)間段人們常常處于睡眠狀態(tài)，一旦發(fā)生火情，難以對(duì)火災(zāi)作出有效應(yīng)對(duì)，危及人身安全，同樣需要得到重視。

4 結(jié)論

通過運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法計(jì)算2015—2018年電氣火災(zāi)起火原因、起火時(shí)間與火災(zāi)直接損失的關(guān)聯(lián)度，主要得到以下結(jié)論：(1)電氣火災(zāi)起火原因與直接損失之間的關(guān)聯(lián)度從大到小排列為其他原因、電氣線路故障、電加熱器具火災(zāi)、電氣設(shè)備故障。(2)電氣火災(zāi)起火時(shí)間與直接損失之間的關(guān)聯(lián)度大小順序?yàn)?8—20時(shí)、8—10時(shí)、20—22時(shí)、10—12時(shí)、14—16時(shí)、6—8時(shí)、16—18時(shí)、12—14時(shí)、2—4時(shí)、22—24時(shí)、4—6時(shí)、0—2時(shí)。(3)電氣火災(zāi)的發(fā)生往往由多方面的影響共同造成，其他原因的火災(zāi)危害性非常大，需要得到足夠重視。