基于模糊貼近度的倉儲式超市火災風險評估

許潔　李正瑤

摘要：本文根據倉儲式超市火災的特點，分析該類型建筑火災風險評估的影響因素，結合模糊貼近度理論，建立了倉儲式超市火災風險評估的模型。在模型建立過程中，討論了評價等級隸屬度和貼近度的計算，使用層次分析法確定了各評價指標的權重，最后以實例驗證了該模型的正確性和可信度。

關鍵詞：倉儲式超市;火災風險評估;貼近度;層次分析法

中圖分類號：X820.4? ? ? ?文獻標識碼：B? ? ? ?文章編號：2096-1227（2021）02-0030-03

倉儲式超市就是集高架倉庫和大型購物商場于一體的大型超市[1]。一般采用單層或多層（一般不超過四層）、高空間、大跨度的設計，建筑面積大，可燃物多，火災危險性大，電器設備多，人員密集，使得發生火災時疏散困難[2]。因此，隨著倉儲式超市的日益增多，人們對其消防安全的關注也不斷提升。近年來，很多定量、半定量的方法被用于超市商場的火災風險評估中，本文將利用模糊貼近度這一方法討論評價等級隸屬度和貼近度的計算，使用層次分析法確定了各評價指標的權重，最終建立倉儲式超市火災風險評價模型，對其火災風險進行評估。

一、基本原理與方法

采用模糊貼近度進行火災危險性評估，就是根據所要評估的系統，設計系統的評價因子及分級標準，確定隸屬函數，再由層次分析法原理，對于每個評價指標給予評分，最終采用模糊貼近度，對系統的現狀給予評價，確定系統的優劣。

（一）隸屬函數

設給定論域為U，U上的一個模糊子集合A是指對任意的x∈U，都能確定一個數μA（x）∈[0，1]，用這個數表示x屬于A的程度。

映射μA：U→[0，1]，x→μA∈[0，1]，稱為A的隸屬函數，μA（x）稱為U中的元素對模糊子集合A的隸屬度[3]。

（二）貼近度和擇近原則

設論域U上有n個模糊子集A1，A2，……，An構成了一個標準模型庫，其中每個模型由m個特性來描述：Ai=（Ai1，

Ai2，……，Aim），i=1，2，……m

待識別的模型B=（B1，B2，……，Bm）.

先求兩個模糊向量集合族的貼近度，然后作取小運算：

S=∧{N（Aij，Bj）|1≤j≤m}，i=1，2，……，n，其中N（Aij，Bj）表示B中第j個特征值與A中第i個特征標準值之間的特征值貼近度。

若有k∈{1，2，……，n}，使得S（Ak，B）=∨{N（Aij，Bj）|1≤j≤n}，則稱B與Ak最貼近[4]。

貼近度描述了模糊集之間彼此貼近的程度，解決了一個模糊集對標準模糊集的識別問題。

二、構造倉儲式超市火災風險等級的模糊評價模型

（一）評價因子確定

依托系統安全分析中的“5M模型”即，核心功能（mission}、人（man}、硬件及軟件（machine）、環境（media）、管理（management}，本文將影響建筑火災風險的因素主要分為硬件（建筑因子）、軟件（消防設施因子）、外部環境因子、消防管理因子等幾方面[5]。

通過考慮倉儲式超市的火災風險特性，我們確定評價因子為以下9個方面：建筑特征，火災荷載，防火（煙）分區，疏散通道，內裝修材料，消防電氣設施，室內外消防設施，應急預案，防火間距，消防車道。在確定評價因子的過程中，我們還考慮了對于該模型，評價因子過多導致因子之間互相干擾，從而對指標的打分造成影響，因子過少則不能正確反映模型的正確性。

由于目前還沒有專門適用于倉儲式超市的規范條文，所以在設定評價因子的等級標準時，采用如表1所示[1]。

（二）隸屬函數的建立

在模糊計算的過程中，隸屬函數的確立需要遵循一個一般原則，即：主要以客觀事實為依據，同時又允許有一定的基于客觀的人為因素。隸屬函數的確定方法有三分法、關聯度法、專家打分法、推理法等方法，本模型中根據各種方法的適用性及評價指標的特點，對隸屬函數進行了簡化——在評價指標中，統一進行賦值，即根據建筑火災風險級別不同賦予相應的分值，并最終采用相鄰隸屬度減半的方法計算隸屬度[6]：

（i=1，2，3，4）? ? ?（1）

其中xi表示火災風險分級中對應的離散賦值，x表示評價單元某一指標的實際值。例如，某一倉儲超市疏散通道實際得分為3分，則根據上述隸屬函數（1），可得到關于火災風險性分級的一個模糊集：

（三）評價指標權重的計算

本模型運用多層次模糊綜合評估法進行指標權重的確定。首先，按照風險評估報表建立層次結構。其次，對多目標、多層次進行兩兩對比，運用九標度法，構筑判斷矩陣。九標度賦值法的重要性標度含義如下表2：

得到判斷矩陣后，進行一致性檢驗，將一致性判斷矩陣逐列歸一化后得到相應的權重值。經過yaahp層次分析軟件半定量評估，得到了評估體系指標的權重，表3所示。

（四）模糊貼近度的計算

由某一特定建筑確定各分項的分數后，將各指標中4個等級標準中對應的分值代入隸屬度函數（1），可得4個標準模糊子集，記為

A=（A1，A2，A3，A4），

每個模糊子集由10個指標來描述：

An=（ A1n，A2n，A3n，……，A10n，）n=1，2，3，4

其中Amn（m=1，2，3……，10;n=1，2，3，4）為一個包含4個隸屬度的模糊集。

若已知某倉儲超市實際情況，根據各指標及相應的隸屬度函數可計算出相應的隸屬度，將各單項指標隸屬度組成的模糊集記為

Bn=（B1，B2，B3，……，B10）

其中Bn（n=1，2，3……，10）為一個包含4個隸屬度的模糊集，每個隸屬度對應著該項指標屬于某一個風險等級的程度。

在得到關于此建筑的兩個模糊子集后，就可以計算A和B的貼近度，用Hamming法來確定，即

（2）

其中和分別表示標準模型和實際值中第m個指標相對于第n級風險度的隸屬度。

（五）火災風險等級的確定

由（2）式可計算出40個貼近度，構成一個10×4維的貼近度矩陣。根據模糊理論，先對這個貼近度矩陣各列進行取小計算。在倉儲超市風險等級的各評估指標中，由于各指標的重要性不同，所以必須將各指標的權重考慮在內。

由表1，令，于是有

即表示評估等級中各評估指標最貼近第n級（1級為最安全，4級最危險）的程度。最后，對Si進行取大計算便可確定該建筑的火災風險等級，有

三、應用實例

某倉儲式超市建筑高度23.5m，共5層（地下1層），占地面積1400m2，設有4個安全出口，整棟樓有4個疏散樓梯。1個消防水池，1個室外消火栓，18個室內消火栓。設有自動報警系統、自動噴水系統、應急廣播系統、防排煙系統、疏散指示標志。轄區消防隊，可在十分鐘內到達。

結合表1，評價該建筑各評估指標的數值為C={C1，C2，

C3，C4，C5，C6，C7，C8，C9，C10}={2，3，1，1，1，1，1，

3，1，1}，根據前面的模糊貼近度評價模型，評價結果為S={0.3802，0.2445，0.1896，0.0987}，所以由擇近原則，該結果與第一種等級最貼近，該倉儲式超市火災風險評估結果為安全。

為了進一步檢驗該結論的正確性，利用專家打分基礎上的層次分析法得出該倉儲式超市的火災風險得分為89，為低風險等級（風險等級如表4），說明本文所建立的模型具有可信性。

四、結語

利用模糊貼近度對倉儲式超市進行火災風險評估，關鍵在于隸屬函數的確定和貼近度函數的選擇。本文采用這一新的方法進行火災風險的評估，是基于層次分析法的提高，在實際應用中具有更好的操作性和可信度，在模型建立過程中，風險等級的劃分也至關重要，在今后的工程實踐中，應當結合實際情況進一步完善評價因子和等級劃分標準，以求更加符合倉儲式超市火災風險評估的需求。

參考文獻：

[1]董雪瑋.淺談倉儲式超市防火設計[J].消防科學與技術，2003，22（2）：112-114.

[2]胡克旭，高皖揚.商場火災危害性淺析[J].四川建筑科學研究，2007，33（4）：78-80.

[3]劉法貴，趙娟.模糊貼近度及應用[J].華北水利水電學院學報，2006，27（3）：104-106

[4]何書，王家鼎，等.基于模糊貼近度的巖溶塌陷易發性研究[J].自然災害學報，2009.18（1）：11-14.

[5]田玉敏，蔡晶菁.層次分析法在商場火災風險評價中的應用研究[J].災害學，2009，24（2）：91-94.

[6]秦書玉，孫平，等.礦井通風系統的模糊貼近度優化評價法[J].遼寧工程技術大學學報，2005.24（1）：23-26.

作者簡介：許潔（1989-），女，山東德州人，現為天津市西青區消防救援支隊防火監督三科助理工程師。