CN108053121A - 一种基于ahp的建筑消防安全大数据健康度评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于AHP的建筑消防安全大数据健康度评估方法,包括如下步骤:步骤1)采集并获取消防***的所有数据;步骤2)对将步骤1)采集的所有消防检测项目数据按照不同的***类别进行分类,同时给予未来可能加入消防安全体系的***一个权数m,步骤3)利用专家评分模型确定消防***指标权重,包括如下:S1:专家评分模型建立;S2:对等级比较答案的处理;步骤4)利用层次分析法确定消防***指标权重,包括如下:S1:确定模型的层次结构;S2:比较尺度与成对比较矩阵;S3:验证结果;步骤5)建筑消防安全健康度得分确定。本发明提供的方法基于统计学理论,结合最新的数据挖掘理论实施方法,采用专家评分评估模型和层次分析法,并提前以历史数据作为模型构建的基础,能达到快递、科学、客观的评估结果。
Description
技术领域
本发明涉及消防安全健康度评估技术,具体涉及一种基于AHP的建筑消防安 全大数据健康度评估方法。
背景技术
在现代化城市发展的高速进程中,安全是城市经济繁荣的重要保障,而消防安全更是衡量国家城市文明的核心指标。而 建筑设施隐患排查工作则是重中之重,各地消防管理部门加大了针对建筑物的消防安全检测,消防检测指的是消防安全管理 部门或者检测机构对指定建筑消防设施进行全面检测,并量化记录各个消防设施状态的一系列检查行为。基于隐患排查工作 的量化结果,进行制定建筑物的健康度评定,以确定该建筑是否属于消防高危建筑,相关监管部门由此确定重点火灾隐患防 范目标,加强监控和管理,提高建筑安全性,降低消防事故的发生几率。
由于消防检测记录数据量庞大,数据关系复杂,数据维度多样,建筑消防安 全健康度的评定需要耗费大量人力物力,且结果因不同人经验情况而出现不稳定 得分。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的是提供一种基于大数据专家分层评分算法的建 筑消防安全健康度的评估方法,通过数据分析中常用的专家评分模型、分层分析 算法,基于消防检测数据,从而建立建筑消防安全健康度评分模型,更科学、准 确地进行建筑消防安全健康度评定。
具体的方案如下:
一种基于AHP的建筑消防安全大数据健康度评估方法,包括如下步骤:
步骤1)采集并获取消防***的所有数据;
步骤2)对将步骤1)采集的所有消防检测项目数据按照不同的***类别进行 分类,同时给予未来可能加入消防安全体系的***一个权数m,
步骤3)利用专家评分模型确定消防***指标权重,包括如下:
S1:专家评分模型建立;
S2:对等级比较答案的处理;
步骤4)利用层次分析法确定消防***指标权重,包括如下:
S1:确定模型的层次结构;
S2:比较尺度与成对比较矩阵;
S3:验证结果;
步骤5)建筑消防安全健康度得分确定。
优选的,步骤3)中S1步骤的具体评分方法及对评分的处理如下:
对数量和时间答案的处理如下表述:
式中为评价结果,p为正整数,n为专家数,专家评分值从大到小排列, 则Xp+1公式表示奇数个专家评分的中位数,(Xp+Xp+1)/2表示偶数个专家 评分的中位数。
优选的,步骤3)中S2步骤中对等级比较答案的处理具体步骤如下:
设建筑消防安全健康度有m个评价领域,其中m消防***类型,有n个专家 参与评价,设某一专家k给出的评分值集合为{Xi(j))}(k),式中{Xi(j))}(k)表示第k=1,2,···,n个专家对第i(i=1,2,···,n)领域的评分序分值, 其值为j(j=1,2,···,m)。根据可将序分值集合转化 为基分值集合{Bi(j))}(k),其中
根据可将序分值集合转化为基分值集合{Bi(j)}(k), 其中{Bi(j)}(k)表示第k个专家对第i个领域排在第j位时所对应的基数分值;然 后,用下述公式计算每个研究领域的重要程度:
在(2)以及(3)式中,m在(2)以及(3)式中,m表示领域数;Si表示i 领域得分值;n表示专家数;Bi(j)表示i领域排在j位得分值;Ni表示赞同某一 领域排在第j位的人
优选的,步骤4)中S1步骤中确定模型的层次结构具体步骤如下:
根据AHP法的要求及消防***指标体系的具体特征,将模型设定三个层次,
第一层用H代表,表示消防风险发生的可能性大小;
第二层用A、B、C代表,分别表示消防设备位置因素、消防设施设备状态因 素及消防设施设备人为操作因素;
第三层用a1…,an;b1,…,bn,;c1,…,cn;代表,分别表示从属于第 二层A、B、C各因素的具体指标。
优选的,步骤4)中S3步骤中验证结果具体步骤如下:将(其中入 为成对比较矩阵M的最大特征值,作为一致性指标。
本发明的有益效果为:本发明提供的方法基于统计学理论,结合最新的数据 挖掘理论实施方法,采用专家评分评估模型和层次分析法,并提前以历史数据作 为模型构建的基础,能达到快递、科学、客观的评估结果。
附图说明
图1为本发明的方法流程图;
图2为本发明的步骤4)中S1确定的模型层次结构图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明做进一步详细说明。
术语解释:
专家评分模型:
所谓评分就是对事物的某些属性或影响做出衡量。其实质是主体(评价者或评 分专家)对客体(评价对象)本质属性及发展规律的认识。评价的过程是评价者根 据对客体的认识程度及评价者本身的认识水平、价值观和心理因素对评价对象的 属性加以描述的过程。联系主体与客体的桥梁和纽带是比较,即用某种确定的标 准与评价对象相比较,专家评分的根本原则和手段也是比较。
层次分析法(Analytic Hierarchy Process):
层次分析法是一种定性与定量分析相结合的多标准决策方法,层次分析法(Analytic Hierarchy Process,简称AHP)是将与决策总是有关的元素分解成 目标、准则、方案等层次,在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。
本发明的具体操作步骤如下:
步骤1:消防安全体系指标分组。
Step1.将所有消防检测项目数据按照不同的***类别(例如:消防给水***、 气体灭火***、温度感应***等),同时给予未来可能加入消防安全体系的*** (m,其他***)。
序号 | ***名称 | 序号 | ***名称 |
1 | 消防给水(消防水源) | 12 | 火灾自动报警*** |
2 | 消火栓*** | 13 | 防烟和排烟设施 |
3 | 自动喷水灭火*** | 14 | 防火门、窗和防火卷帘 |
4 | 大空间智能型主动喷水灭火*** | 15 | 消防电源及其配电 |
5 | 雨淋、水幕及水喷雾灭火*** | 16 | 消防应急照明和疏散指示*** |
6 | 气体灭火*** | 17 | 建筑灭火器 |
7 | 泡沫灭火*** | 18 | 城市消防远程监控*** |
8 | 细水雾灭火*** | 19 | 探火管灭火*** |
9 | 固定消防炮灭火*** | 20 | 厨房设备灭火*** |
10 | 干粉灭火*** | 21 | 注氮控氧防火*** |
11 | 石油化工企业(罐区)消防*** | m | 其他*** |
步骤2:利用专家评分模型确定消防***指标权重。
Step1.专家评分模型建立
所谓评分就是对事物的某些属性或影响做出衡量。其实质是主体(评价者或评 分专家)对客体(评价对象)本质属性及发展规律的认识。评价的过程是评价者根 据对客体的认识程度及评价者本身的认识水平、价值观和心理因素对评价对象的 属性加以描述的过程。联系主体与客体的桥梁和纽带是比较,即用某种确定的标 准与评价对象相比较,专家评分的根本原则和手段也是比较。消防***指标体系 中不同指标对建筑消防安全健康度的重要性不同。要对健康度进行定量的综合评 价,就必须对各个指标重要性程度的大小用具体的数字来度量,通常用指标的权 重来表示各指标在整个消防***指标体系中的相对重要性程度。这就需要专家评 分法来评定。
我们所用的专家评分法是专家调查法的一种应用。实际上就是一个由工作小 组所组织的集体交流思想的过程,是在专家个人思考、判断的基础上对建筑消防 安全所开展的一种讨论,也就是充分发挥每个专家对建筑消防安全健康度的具体 判断和分析,具体评分方法及对评分的处理如下所述。对数量和时间答案的处理
式中为评价结果,p为正整数,n为专家数,专家评分值从大到小排列, 则Xp+1公式表示奇数个专家评分的中位数,(Xp+Xp+1)/2表示偶数个专家 评分的中位数。
S2.对等级比较答案的处理
设建筑消防安全健康度有m个评价领域(消防***类型),有n个专家参与 评价,设某一专家k给出的评分值集合为{Xi(j)}(k),式中{Xi(j)}(k)表示第k=1, 2,···,n个专家对第i(i=1,2,···,n)领域的评分序分值,其值为j(j=1,2,···, m)。根据可将序分值集合转化为基分值集合{Bi(j)}(k),
其中
根据可将序分值集合转化为基分值集合{Bi(j)}(k), 其中{Bi(j)}(k)表示第k个专家对第i个领域排在第j位时所对应的基数分值。 然后,用下述公式计算每个研究领域的重要程度:
在(2)以及(3)式中,m在(2)以及(3)式中,m表示领域数;Si表 示i领域得分值;n表示专家数;Bi(j)表示i领域排在j位得分值;Ni表示赞 同某一领域排在第j位的人
最后根据Ki大小排序,由公式(2)以及(3)看出,目前评分处理方法对 序分值的处理是建立在统计平均基础上,根据统计学原则可知,当参与评价 的专家很多时,计算结果是真实可信的。但在实际工作中,专家数量往往不 多,这就会产生一定的影响,使得个别专家的极端意见对评价结果的影响较 大,有可能使评价结果偏离正确的轨道,因此,还需要结合下面的层次分析 法来确定指标权重。
步骤3:利用层次分析法确定消防***指标权重。
S1.确定模型的层次结构;
根据AHP法的要求及消防***指标体系的具体特征,
参照图1表示,第一层用H代表,表示消防风险发生的可能性大小;第二层 用A、B、C代表,分别表示消防设备位置因素、消防设施设备状态因素及消防设 施设备人为操作因素;第三层用a1…,an;b1,…,bn,;c1,…,cn;代表, 分别表示从属于第二层A、B、C各因素的具体指标。
S2.比较尺度与成对比较矩阵
AHP法的测度是通过两两比较判断给出的,在进行判断时,被比较的对象在它 们所从属的性质上应该比较接近,而当被比较的对象在从属的性质上比较接近时, 人们的判断趋于用相同、稍强、强、明显地强、绝对地强等语言表达。如果再进 一步细分,相邻判断之间可再***一档。这样,1-9可以满足表达判断这一要求。
S3.一致性检验
将(其中入为成对比较矩阵M的最大特征值,作为一致性指标
Ci=0,说明λ=n,则为一致阵,Ci越大,M的不一致程度越严重。由于 M的特征值之和等于M的主对角线元素之和,而M的主对角线上元素全为1,所 以M的特征值之和为n,λ-n即为其余n-1个特征值之和的绝对值,Ci即为这些 余下的特征值之平均值(取绝对值)。为了确定Ci的容许范围,引入了随机一致性 指标R,I并给出对于不同的n(矩阵的阶数)Ri的取值。
当n=1,2时,Ri=0,说明这时M一定是一致的;
当n>3时,定义一致性比率CR为Ci与它同阶(指n相同)的随机一致 性指标R I之比,即当CR<0.1时,认为M的不一致程度在容 许范围内,否则,需要重新进行成对比较,给出新的成对比矩阵。对M利用 及Ri的取值进行检验即称为一致性检验。
用这种方法将三层指标对第二层指标的权重以及第二层指标对第一层目标的 权重进行综合,最终可以确定第三层指标对第一层目标的权重。
步骤4:建筑消防安全健康度得分确定。
不失一般性,所有实际数据都可经过变换成为正值,用代数表示。步骤 三最终求出的第三层对第二层的权重向量我们用代数分别表示为 (α1,α2,…,αr),(β1,β2,…,βs),(γ1,γ2,…,γt),而第二层对第一层的权重向量 可表示(ω1,ω2,ω3)。
由于不同的数据有不同的意义和不同的量纲,为了进行有效地统一,我们必 须对数据进行适当的变换。首先要对数据进行归一化变换,然后再进行标准化变 换,把所有的数据都压缩到闭区间[0,1]中。
假设某一***指标分别为x1,x2,...,xm,首先将每个指标数据归一化,归一化 公式,其中为归一化后的数据,为n个指标 值的平均值,为标准差。然后对归一化后的数据再进行 极值标准化,其中和分别是n个中的最大值和最 小值,经过这两步转换后便落到了闭区间[0,1]中。
所有指标数据都经过上述的过程进行转换,则得到转换后的数据:
得到个指标数据的取值区间为:
区间的上限和下限分别是指该指标的最大值和最小值。其中A对应的指标对 发生消防风险可能性起反向作用,即a1,a2,…,an表示的指标数据越大,发生消 防风险的可能性越小;B、C对应的指标起正向作用,即 b1,b2,…,bn,c1,c2,…,cn表示的指标数据越大,发生消防风险的可能性越大。 我们定义某一建筑消防安全健康度计算公式为
本发明提供的方法基于统计学理论,结合最新的数据挖掘理论实施方法,采 用专家评分评估模型和层次分析法,并提前以历史数据作为模型构建的基础,能 达到快递、科学、客观的评估结果。
Claims (5)
1.一种基于AHP的建筑消防安全大数据健康度评估方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1)采集并获取消防***的所有数据;
步骤2)对将步骤1)采集的所有消防检测项目数据按照不同的***类别进行分类,同时给予未来可能加入消防安全体系的***一个权数m,
步骤3)利用专家评分模型确定消防***指标权重,包括如下:
S1:专家评分模型建立;
S2:对等级比较答案的处理;
步骤4)利用层次分析法确定消防***指标权重,包括如下:
S1:确定模型的层次结构;
S2:比较尺度与成对比较矩阵;
S3:验证结果;
步骤5)建筑消防安全健康度得分确定。
2.根据权利要求1所述的基于AHP的建筑消防安全大数据健康度评估方法,其特征在于,步骤3)中S1步骤的具体评分方法及对评分的处理如下:
对数量和时间答案的处理如下表述:
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式中为评价结果,p为正整数,n为专家数,专家评分值从大到小排列,则Xp+1公式表示奇数个专家评分的中位数,(Xp+Xp+1)/2表示偶数个专家评分的中位数。
3.根据权利要求1所述的基于AHP的建筑消防安全大数据健康度评估方法,其特征在于,步骤3)中S2步骤中对等级比较答案的处理具体步骤如下:
设建筑消防安全健康度有m个评价领域,其中m消防***类型,有n个专家参与评价,设某一专家k给出的评分值集合为{Xi(j))}(k),式中{Xi(j)(}(k)表示第k=1,2,···,n个专家对第i(i=1,2,···,n)领域的评分序分值,其值为j(j=1,2,···,m);根据可将序分值集合转化为基分值集合{Bi(j))}(k),其中
根据可将序分值集合转化为基分值集合{Bi(j)}(k),其中{Bi(j)}(k)表示第k个专家对第i个领域排在第j位时所对应的基数分值;然后,用下述公式计算每个研究领域的重要程度:
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在(2)以及(3)式中,m在(2)以及(3)式中,m表示领域数;Si表示i领域得分值;n表示专家数;Bi(j)表示i领域排在j位得分值;Ni表示赞同某一领域排在第j位的人
4.根据权利要求1所述的基于AHP的建筑消防安全大数据健康度评估方法,其特征在于,步骤4)中S1步骤中确定模型的层次结构具体步骤如下:
根据AHP法的要求及消防***指标体系的具体特征,将模型设定三个层次,第一层用H代表,表示消防风险发生的可能性大小;
第二层用A、B、C代表,分别表示消防设备位置因素、消防设施设备状态因素及消防设施设备人为操作因素;
第三层用a1…,an;b1,…,bn,;c1,…,cn;代表,分别表示从属于第二层A、B、C各因素的具体指标。
5.根据权利要求1所述的基于AHP的建筑消防安全大数据健康度评估方法,其特征在于,步骤4)中S3步骤中验证结果具体步骤如下:将(其中入为成对比较矩阵M的最大特征值,作为一致性指标。
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