公路通信設(shè)施多級(jí)綜合模糊評(píng)估技術(shù)研究

陳景誠(chéng)

（江西路通科技有限公司,江西 南昌 330000）

0 序言

公路通信設(shè)施的技術(shù)狀態(tài)穩(wěn)定，是公路機(jī)電系統(tǒng)健康運(yùn)行的不可或缺的技術(shù)保障，所以公路通信設(shè)施技術(shù)狀態(tài)的分析評(píng)估技術(shù)對(duì)公路安全運(yùn)營(yíng)應(yīng)用意義不可低估。該文基于案例公路通信設(shè)施技術(shù)狀態(tài)檢測(cè)應(yīng)用，梳理介紹基于層次分析和綜合模糊分析所形成的通信設(shè)施檢查評(píng)估模型模糊分析方法，為公路通信系統(tǒng)檢查評(píng)估借鑒應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 公路通信設(shè)施綜合評(píng)估模型

1.1 層次結(jié)構(gòu)化指標(biāo)體系

層次分析法按照問題的關(guān)聯(lián)性特點(diǎn)和評(píng)估的具體要求，將一個(gè)復(fù)雜問題拆分成一系列關(guān)聯(lián)或影響因素，并且將這些因素按層級(jí)關(guān)系給予分組，形成一個(gè)層次化有序遞階的因素結(jié)構(gòu)，通過因素之間兩兩比較，獲得各因素參與分析的重要性。傳統(tǒng)層次分析法，使因素概念明了，層次清楚，不足在于該評(píng)估分析受到參與分析者的主觀性影響比較大。

1.2 多級(jí)綜合模糊評(píng)估模型與計(jì)算

1.2.1 評(píng)估因素集

評(píng)估因素集即為最終評(píng)估結(jié)果的集合，其中任何一個(gè)結(jié)果均對(duì)應(yīng)一個(gè)評(píng)估對(duì)象，其表達(dá)見公式（1）所示[1]：

V系模糊向量，包含和表達(dá)全部計(jì)算結(jié)果，也揭示表達(dá)每1個(gè)評(píng)估對(duì)象所對(duì)應(yīng)的評(píng)估級(jí)別隸屬度。級(jí)別個(gè)數(shù)m在4～9之間取值，級(jí)別取值不能過大，否則隸屬函數(shù)的確定會(huì)變得困難，但級(jí)別取值不能太小，太小則不能滿足質(zhì)量要求。所以在案例分析應(yīng)用中，評(píng)估級(jí)別采取5個(gè)級(jí)別，即，V={V1，V2，V3，V4，V5}，具體如表1所示。

表1 公路通信設(shè)施狀態(tài)評(píng)估級(jí)別劃分

1.2.2 評(píng)估因素指標(biāo)集

集中所有影響因素就形成了因素指標(biāo)集，因素指標(biāo)集的表達(dá)見公式（2）所示。其中的u1，u2，……，un表達(dá)評(píng)估對(duì)象所包含的指標(biāo)因素?cái)?shù)量。

1.2.3 因素指標(biāo)權(quán)重集

因素權(quán)重對(duì)模糊綜合評(píng)估很關(guān)鍵，權(quán)重能夠突出反映各因素在綜合評(píng)估體系中的影響和重要性程度，權(quán)重對(duì)評(píng)估結(jié)果存在直接影響。因素指標(biāo)權(quán)重可以借助多種方法給予確定，較為常見的因素指標(biāo)權(quán)重確定方法，比如專家打分法、頻數(shù)統(tǒng)計(jì)法等。該研究應(yīng)用AHP法計(jì)算確定因素指標(biāo)權(quán)重。權(quán)重集W具體見公式（3）所示。

式中，w1，w2，……，wn分別表達(dá)ui因素對(duì)于目標(biāo)A的隸屬度。

1.2.4 評(píng)估矩陣

評(píng)估矩陣建立在指標(biāo)實(shí)測(cè)值基礎(chǔ)上，借助隸屬函數(shù)計(jì)算確立。將量化評(píng)估指標(biāo)值，向隸屬度公式帶入，可以獲得各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的隸屬度，從而可獲得評(píng)估矩陣R：

式中，rij——U的uij因素針對(duì)V評(píng)估級(jí)別vj的隸屬關(guān)系狀態(tài)，也就是因素ui相對(duì)于級(jí)別vj的隸屬度。建立評(píng)估矩陣是一個(gè)較為關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)，在模糊數(shù)學(xué)中，事物模糊界線以隸屬度標(biāo)注，在該分析中，U因素集和V評(píng)估集之間的模糊關(guān)系，在評(píng)估矩陣r中，獲得數(shù)理表達(dá)和揭示。

存在多種隸屬度函數(shù)的確定方法，但基于線型狀態(tài)，歸納起來主要為兩種，一種為折線函數(shù)，一種為曲線函數(shù)。折線函數(shù)，可以較好適應(yīng)存在轉(zhuǎn)折點(diǎn)指標(biāo)變化的分析情況，現(xiàn)實(shí)分析應(yīng)用中，折線函數(shù)的應(yīng)用相對(duì)較多，所以該研究也選擇折線隸屬度函數(shù)分析方式。

1.2.5 多級(jí)綜合模糊評(píng)估模型

在因素指標(biāo)權(quán)重集W和評(píng)估矩陣R得以確定后，就可以構(gòu)建下述多級(jí)綜合模糊評(píng)估模型：

其含義即為n個(gè)指標(biāo)因素在對(duì)應(yīng)權(quán)重系數(shù)i約束下，與m個(gè)評(píng)估級(jí)別互相結(jié)合在一處，組合形成綜合評(píng)估集B。其中bi表達(dá)基于相應(yīng)權(quán)重，ni個(gè)因素使母系統(tǒng)綜合評(píng)估為i級(jí)別的具體計(jì)算數(shù)值。

1.2.6 模糊評(píng)估計(jì)算

基于層次遞階結(jié)構(gòu)，將評(píng)估系統(tǒng)劃分成3個(gè)層次，但模糊評(píng)估方法選擇應(yīng)用多級(jí)方法[2]。

（1）一級(jí)評(píng)估計(jì)算：

式中，i——準(zhǔn)則中層的i項(xiàng)指標(biāo)因素；n——準(zhǔn)則中層i項(xiàng)指標(biāo)因素下的子指標(biāo)總個(gè)數(shù)。

（2）二級(jí)評(píng)估計(jì)算：

（3）評(píng)估計(jì)算結(jié)果處理。該計(jì)算采取加權(quán)平均法處理評(píng)估計(jì)算結(jié)果。假設(shè)存在m個(gè)評(píng)估級(jí)別，亦即為V={v1，v2，……，vm}，那么最終的評(píng)估計(jì)算結(jié)果是：

參考V={v1，v2，……，vm}開展取值，允許設(shè)置Vδ閾值，工程應(yīng)用過程中，該閾值通常設(shè)定在60。該計(jì)算用于公路通信設(shè)施功能狀態(tài)評(píng)估，如果獲得v≥Vδ的計(jì)算結(jié)果，則意味該公路通信設(shè)施的功能狀態(tài)良好。如果獲得v≤Vδ的計(jì)算結(jié)果，則意味該公路通信設(shè)施的功能狀態(tài)不合格，進(jìn)而可以發(fā)現(xiàn)通信設(shè)施存在技術(shù)和安全問題，相關(guān)責(zé)任部門就需要對(duì)其開展維修或養(yǎng)護(hù)處理。

2 案例簡(jiǎn)介

案例公路是某省7918干線公路骨架網(wǎng)的組成部分，全線85.71 km。區(qū)段共存在7處收費(fèi)站、1處管理分中心、1處橋梁管理站、2處通信設(shè)施管理站、2處服務(wù)區(qū)。項(xiàng)目應(yīng)用綜合評(píng)估模型，開展公路通信設(shè)施技術(shù)狀態(tài)檢測(cè)評(píng)估，為加強(qiáng)公路通信系統(tǒng)檢測(cè)、維修和養(yǎng)護(hù)提供技術(shù)支持。

3 公路通信設(shè)施檢測(cè)評(píng)估

案例工程應(yīng)用多級(jí)綜合模糊評(píng)估模型，對(duì)通信設(shè)施開展檢測(cè)和評(píng)估分析。

3.1 通信設(shè)施檢測(cè)的內(nèi)容及要求

檢測(cè)評(píng)估內(nèi)容包括：

3.1.1 外觀檢測(cè)

主要包括下述方面的內(nèi)容：光纜、電纜的配線（架）箱配件是否齊全，安裝是否穩(wěn)固、端正；纜線排列是否有序、齊整、扎綁是否牢固；標(biāo)識(shí)是否清楚、正確。預(yù)留是否符合設(shè)計(jì)要求，密封狀態(tài)是否良好。

3.1.2 相關(guān)資料檢查

主要包括下述方面的內(nèi)容：

（1）裝備應(yīng)用檢查。

（2）設(shè)備出廠資料檢查。

（3）施工日志檢查。

（4）相關(guān)分項(xiàng)工程的自檢和數(shù)據(jù)記錄檢查。

（5）監(jiān)理抽檢記錄資料。

（6）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地抽檢。

（7）例行自檢相關(guān)記錄和數(shù)據(jù)檢查。

3.1.3 軟硬件全面檢查

對(duì)通信設(shè)施的技術(shù)狀態(tài)以及應(yīng)用安全性開展檢查測(cè)量。具體實(shí)測(cè)項(xiàng)目包括光信號(hào)傳輸系統(tǒng)實(shí)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)接線實(shí)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行健康性實(shí)測(cè)、通信電源實(shí)測(cè)。項(xiàng)目參數(shù)和主要技術(shù)要求系統(tǒng)化、表格化，便于檢查時(shí)逐項(xiàng)系統(tǒng)進(jìn)行。

3.2 應(yīng)用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重

3.2.1 獲得通信設(shè)施技術(shù)狀況判斷矩陣

通過發(fā)放調(diào)查表、工程師打分和九分處理，獲得通信設(shè)施技術(shù)狀況斷矩陣。

3.2.2 獲得準(zhǔn)則層的權(quán)重向量

基于一致性的要求和特征值，應(yīng)用matlab軟件計(jì)算，獲得矩陣特征最大根λmax。其中光信號(hào)傳輸系統(tǒng)以及相關(guān)線纜的準(zhǔn)則層分析矩陣為：

經(jīng)過matlab計(jì)算，最大A1特征值λmax是5.348 6，其WΓ權(quán)重向量取值[3]：

一致性驗(yàn)算：

則向量在光信號(hào)傳輸系統(tǒng)以及相關(guān)線纜準(zhǔn)則層的權(quán)重為：

由此可以獲得準(zhǔn)則層方面的判別矩陣，而且可以應(yīng)用上面的方法開展光纖信號(hào)傳輸系統(tǒng)、語音IP電話系統(tǒng)、通信電源、以太網(wǎng)平臺(tái)、目標(biāo)層的權(quán)重向量。

3.3 應(yīng)用模糊評(píng)估開展綜合分析評(píng)估

3.3.1 獲得指標(biāo)評(píng)估值

從通信設(shè)施檢測(cè)需要出發(fā)，開展指標(biāo)應(yīng)用狀態(tài)調(diào)查，進(jìn)而基于λ=0.75×λ1+0.25×λ2公式，計(jì)算獲得各指標(biāo)取值。公式中的λ為單指標(biāo)的測(cè)評(píng)值，λ1為項(xiàng)目實(shí)際檢測(cè)得分，λ2為外觀檢查所得分值。

3.3.2 指標(biāo)層單因素評(píng)估和模糊評(píng)估

對(duì)已經(jīng)獲得的結(jié)果作無量綱化處理，再開展各指標(biāo)值的計(jì)算。繼續(xù)針對(duì)光信號(hào)傳輸系統(tǒng)以及相關(guān)線纜的準(zhǔn)則層分析開展計(jì)算：

光信號(hào)傳輸系統(tǒng)的B1總計(jì)包括5個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)：系統(tǒng)裝備的連接可靠性C11、接收功率C12、發(fā)送功率C13、接收信號(hào)靈敏度C14、誤碼控制指標(biāo)C15。

統(tǒng)一整合各單因素評(píng)估結(jié)果，獲得B1的模糊分析矩陣R1：

以此類推，能夠逐個(gè)計(jì)算出B2～B5的模糊分析矩陣R2～R5。

3.3.3 準(zhǔn)則層模糊評(píng)估

繼續(xù)針對(duì)光信號(hào)傳輸系統(tǒng)以及相關(guān)線纜的準(zhǔn)則層分析開展計(jì)算：

依此類推，可以獲得準(zhǔn)則層B2～B5的一級(jí)模型評(píng)估結(jié)果。

3.3.4 目標(biāo)層模糊評(píng)估

將一級(jí)評(píng)估結(jié)果B1～B5組，開展矩陣組合，進(jìn)而獲得二級(jí)評(píng)估矩陣R，即：

通過二級(jí)評(píng)估模型，獲得對(duì)目標(biāo)層的模糊分析評(píng)估，具體結(jié)果如下：

最終獲得案例高速公路光信號(hào)傳輸系統(tǒng)以及相關(guān)線纜的檢測(cè)評(píng)估結(jié)論，見表2所示。

表2 案例高速公路光信號(hào)傳輸系統(tǒng)綜合評(píng)估結(jié)果

4 結(jié)語

綜上，開展了公路通信設(shè)施多級(jí)綜合模糊評(píng)估技術(shù)研究。技術(shù)要點(diǎn)主要包括層次結(jié)構(gòu)化指標(biāo)體系的建立、多級(jí)綜合模糊評(píng)估模型與計(jì)算過程。并基于案例高速公路工程的通信設(shè)施檢測(cè)評(píng)估工程應(yīng)用，驗(yàn)證該技術(shù)的分析應(yīng)用過程及適用性。模糊模型分析方法對(duì)公路通信設(shè)施開展綜合分析評(píng)估，更具有科學(xué)性、準(zhǔn)確性和工程適用性。