CN109978415A - 基于层次灰色理论对电梯安全防护***的评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于层次灰色理论对电梯安全防护***的评估方法，首先通过对电梯安全防护***进行风险因素的识别，然后采用层次分析法进行分层分析，计算准则层的权重；其次根据制定的电梯安全防护***的评估标准，计算实测准则层各部件的得分情况，得到准则层灰色评价权矩阵；结合准则层的权重，可得电梯安全防护***的综合评价值，从而得到电梯安全防护***的风险等级，根据划分的标准可得出电梯安全防护***的安全状况。本发明可以直观、综合、定量的确定电梯安全防护***的风险等级，并根据实测电梯安全防护***的风险等级数值，给出相对应的优化建议。
Description
技术领域
本发明涉及电梯安全领域，具体涉及一种基于层次灰色理论对电梯安全防护***的评估方法。
背景技术
随着城市化的发展及高层建筑的普及，电梯作为一种垂直运输工具，因其具有快捷、省力的特点，得到了大量的应用，已成为我们日常生活中不可或缺的重要组成部分,然而因电梯故障导致的伤害事故不断发生，不仅给人们的日常使用造成不便，而且还给人们的生命财产安全造成了极大的威胁，正因为如此，电梯的安全状况被社会广泛关注，而电梯安全防护***是当电梯发生故障时进行保护的主要***，因此开展电梯安全防护***的安全评估显得尤为重要。
当前，对电梯安全防护***的评估只是针对其中的部件，而对电梯安全防护***的整体评估基本没有，因此难以判断整个安全防护***的好坏情况，这对于电梯安全防护***的具体好坏程度没有一个明确的指导，所以需要对电梯安全防护***进行定量的评估，通过层次灰色理论对电梯安全防护***的评估，弥补了定性检验的不足，能够判断目前电梯安全防护***的风险等级，从而避免错过预防和纠正的机会，该评估方法可以直观、定量、综合的确定电梯安全防护***的风险等级，并根据实测电梯安全防护***的风险等级数值，给出相对应的优化建议。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直观、定量、综合的电梯安全防护***评估方法，并根据实测电梯安全防护***的风险等级给出优化建议。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电梯安全防护***的评估方法，步骤如下：
(1)首先对电梯安全防护***进行风险因素的识别，建立层次评价体系结构，将电梯安全防护***划分为若干准则层，并建立关于准则层的评价指标集；
(2)构造判断矩阵；
(3)确定权重集合，计算准则层权重，并判定一致性，计算一致性比率是否符合标准，若符合则继续步骤(4)，若不符合则对判断矩阵重新调整，直至符合标准；
(4)制定电梯安全防护***的评估标准；
(5)建立关于准则层的评价样本矩阵；
(6)确定评价灰类，包括评价灰类的等级数、灰类的灰数及灰数的白化权函数，并划分电梯安全防护***风险等级；
(7)计算灰色评价系数；
(8)计算灰色评价权向量，对其综合后可得灰色评价权矩阵；
(9)对电梯安全防护***做综合评价。
进一步，判断矩阵采用9级标度法构造，将同一层次的某准则指标同另一准则指标相比的重要程度用1-9的数字来表示，并且要求对该指标因子之间进行两两比较，构建出对称的判断矩阵An＝(aij)n×n，将i元素和j元素的比较结果在矩阵中以aij表示，其中，An为单因素判断矩阵；n为准则层中的指标个数；j为准则层中的子指标个数；aij为两两指标比较的“重要程度”的判断值。
进一步，准则层权重通过下列各式求出，首先求出评价因素权重向量近似值Wi′，再归一化处理求评价因素权重向量Wi，aij为判断矩阵中的因素。
进一步，判定一致性通过引入了随机一致性比率C·R，C·R＝C·I/R·I，其中，R·I为平均随机一致性指标，C·I为一致性指标，R·I的取值和判断矩阵的阶数有关系，当矩阵阶数为1,2,3,4,5,6,7,8,9时，对应的R·I分别为0，0，0.58，0.90，1.12，1.24，1.32，1.41，1.45，当C·R＜0.1，认为判断矩阵具有满意的一致性，否则需要对判断矩阵的元素值进行调整，直到C·R＜0.1，则认为通过一致性检验。
进一步，评价样本矩阵是依据步骤(4)中评估标准对电梯安全防护***的准则层进行实际打分所获得。
进一步，评价灰类的等级数、灰类的灰数、灰数的白化权函数及电梯安全防护***风险等级的划分是采用德尔菲法进行确定。
进一步，对灰色评价系数的确定是通过对电梯安全防护***中各准则层进行评估所获得各指标分值，然后将各指标分值分别代入白化权函数中得到灰色评价系数记为xiq，电梯安全防护***中各准则层对应的白化权函数的总灰色评价系数可记为q为白化权函数个数。
进一步，对灰色评价权向量的确定是通过计算准则层所对应每个白化权函数的灰色评价系数在总灰色评价系数中所占的比重，记灰色评价权为riq，即可得到准则层对于各灰类的灰色评价权向量，记为ri即r1＝(r11,r12,r13,...,r1q)，q为白化权函数个数，然后将电梯安全防护***中所有准则层对应各灰类的灰色评价权向量综合后，得到其灰色评价权矩阵R，n为准则层个数，R＝(r1,r2,...,rn)T。
进一步，对电梯安全防护***的综合评价是通过将上述灰色评价权矩阵R与准则层对应的权重W相结合获得评价结果，记为B，就有B＝W×R；其次依据灰色理论中的“灰水平”对每个灰类等级进行赋值，得到每个灰类评价等级值化向量C＝(C1,C2,C3,...,Cg),然后确定电梯安全防护***的综合评价值，记为Y，即Y＝B×CT，根据划分的风险等级标准，从而可得到电梯安全防护***的风险等级。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
(1)采用灰色评价时，结合了各指标的权重，使评价更加精确，与传统的定性评估相比更加直观和准确；
(2)通过本发明可定量的评估电梯安全防护***，所以能够更加直观地判断出需要改进的部件，使其达到相关标准；
(3)根据实测指标可判断电梯安全防护***所处的风险等级，根据不同风险等级应采取的相应措施，给出电梯安全防护***的优化建议。
附图说明
图1是本发明基于层次灰色理论对电梯安全防护***的评估方法示意图。
具体实施措施
下面根据图1对本发明基于层次灰色理论对电梯安全防护***的评估方法进行详细说明，包括以下步骤：
步骤1，通过对电梯安全防护***进行风险因素的识别，并建立层次评价体系结构，将电梯安全防护***分为准则层，所述的准则层指标包括以下7个：1、安全钳，2、限速器，3、缓冲器，4、上行保护装置，5、电气保护装置，6、紧急照明和报警装置，7、门保护装置；建立评价指标集，根据上述的指标确定电梯安全防护***评价体系的准则层指标集合A＝(A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7)。
步骤2，判断矩阵采用9级标度法构造，将同一层次的某准则指标同另一准则指标相比的重要程度用1-9的数字来表示，并且要求对该指标因子之间进行两两比较，构建出对称的判断矩阵An＝(aij)n×n，将i元素和j元素的比较结果在矩阵中以aij表示，其中，An为单因素判断矩阵；n为准则层中的指标个数；j为准则层中的子指标个数；aij为两两指标比较的“重要程度”的判断值；1-9级的标度见表1。
表1判断矩阵元素aij标度及含义
步骤3，确定权重集合，设Ai的权重为Wi(i＝1,2,3,4,5,6,7)，则准则层权重集为：W＝(W1,W2,W3,W4,W5,W6,W7,)其中0≤Wi≤1。
确定权重，权重的计算如下式(1)所示，以方根法求评价因素权重向量近似值Wi′
将评价因素权重向量近似值Wi′，作归一化处理求评价因素权重向量Wi，其关系式为(2)
引入一致性检验，作为判断矩阵偏离一致性的指标，对于n阶的判断矩阵，其中λmax表示判断矩阵的最大特征值，其指标的计算如下式(3)所示：
引入随机一致性比率C·R以判定一致性，C·R＝C·I/R·I，R·I为平均随机一致性指标，R·I的取值和判断矩阵的阶数有关系，R·I具体取值如下表2所示：
表2 R·I值对应表
| 矩阵阶数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| R·I值 | 0 | 0 | 0.58 | 0.90 | 1.12 | 1.24 | 1.32 | 1.41 | 1.45 |
若C·R＜0.1，认为判断矩阵具有满意的一致性，否则需要对判断矩阵的元素值进行调整，直到C·R＜0.1，则认为通过一致性检验。
步骤4，制定电梯安全防护***评估标准，电梯安全防护***的评估标准是根据TSG T7001-2009《电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯》制定的，如表3。
表3电梯安全防护***评估标准
步骤5，确定评价样本矩阵，将电梯安全防护***中部件的标准得分设定为100，根据表3评估标准对各评估项目进行实测打分，评价样本矩阵则由所得到的每个部件的得分构成。
本发明依据部件发生故障后不同的危害程度，将电梯安全防护***中部件的缺陷等级分为a、b、c三类，如表4所示，在现场检测和评估过程中，如果设备某部件的评估项被检测为a类，则无论其余的评估项目出现哪类缺陷等级，将设备该部件的实得分确定为0。
表4部件缺陷等级划分标准
而对部件出现的其它缺陷组合，其具体评分规则表如表5所示。
表5电梯部件评分规则表
步骤6，确定评价灰类，评价灰类的确定就是评价灰类的等级数、灰类的灰数及灰数的白化权函数的确定，在此采用德尔菲法进行确定，将电梯安全防护***状况等级划分为3个等级，分别是“P1”“P2”“P3”，并分别赋予“85”,“75”,“65”分值，相应的白化权函数分别为f1(x)，f2(x)，f3(x)，电梯安全防护***的风险等级划分见表6，电梯安全状况评估风险等级说明见表7。
表6电梯安全防护***状况风险等级判定规则表
表7电梯安全防护***状况评估风险等级说明
步骤7，计算灰色评价系数，对电梯安全防护***中各准则层进行评估所获得各指标分值，将各指标分值分别代入白化权函数中得到灰色评价系数记为xiq，电梯安全防护***中各准则层对应的白化权函数的总灰色评价数可记为xi，即q为白化权函数个数。
步骤8，计算灰色评价权向量，即计算准则层所对应每个白化权函数的灰色评价系数在总灰色评价系数中所占的比重，记为灰色评价权riq，即可得到准则层对于各灰类的灰色评价权向量，记为ri即r1＝(r11,r12,r13,...,r1q)，q为白化权函数个数。
将电梯安全防护***中所有准则层对于各灰类的灰色评价权向量综合后，得到其灰色评价权矩阵R，n为准则层个数，
步骤9，电梯安全防护***的综合评价，首先通过将上述灰色评价权矩阵R与准则层对应的权重W相结合获得评价结果，记为B，就有B＝W×R；其次依据灰色理论中的“灰水平”对每个灰类等级进行赋值，得到每个灰类评价等级值化向量C＝(C1,C2,C3,...,Cg)，然后确定电梯安全防护***的综合评价值，记为Y，即Y＝B×CT，根据划分的风险等级标准，从而可得到电梯安全防护***的风险等级。
实施例：
待测电梯介绍：本次评估选取H市某办公楼的电梯作为案例，记为T梯。具体步骤如下：
步骤1，建立层次评价体系结构，将电梯安全防护***分为准则层，准则层包括以下7个：1、安全钳，2、限速器，3、缓冲器，4、上行保护装置，5、电气保护装置，6、紧急照明和报警装置，7、门保护装置，建立评价指标集，根据上述的指标确定电梯安全防护***评价体系的准则层指标集合A＝(A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7)；
步骤2，构造判断矩阵如表8；
表8 T梯电梯安全防护***准则层判断矩阵
| A | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 |
| A1 | 1 | 2 | 2 | 3 | 3 | 4 | 3 |
| A2 | 1/2 | 1 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| A3 | 1/2 | 1/2 | 1 | 2 | 3 | 2 | 2 |
| A4 | 1/3 | 1/3 | 1/2 | 1 | 3 | 3 | 2 |
| A5 | 1/3 | 1/3 | 1/3 | 1/3 | 1 | 3 | 2 |
| A6 | 1/4 | 1/3 | 1/2 | 1/3 | 1/3 | 1 | 2 |
| A7 | 1/3 | 1/3 | 1/2 | 1/2 | 1/2 | 1/2 | 1 |
步骤4，确定权重集合，W＝(W1,W2,W3,W4,W5,W6,W7)＝(0.2888,0.2274,0.1568,0.1214,0.0837,0.0621,0.0597)，检验判断矩阵的一致性，通过判断矩阵求得λmax＝7.5023，C·I＝0.0837，并求出C·R＝0.0615＜0.1符合要求；
步骤5，建立关于准则层的评价样本矩阵，评价样本矩阵依据表3中评估标准对电梯安全防护***准则层进行打分所获得，安全防护***实得分如表9；
表9 T梯电梯安全防护***准则层的评价样本矩阵
步骤6，确定评价灰类，将电梯安全防护***状况等级划分为3个等级，分别是“P1”“P2”“P3”，并分别赋予“85”,“75”,“65”分值，相应的白化权函数分别为f1(x)，f2(x)，f3(x)，电梯安全防护***的风险等级划分见表6，电梯安全状况评估风险等级说明见表7；
步骤7，计算电梯安全防护***的灰色评价系数和灰色评价向量，如表10所示；
表10 T梯电梯安全防护***的灰色评价权向量
安全防护***中的限速器对应电梯安全防护***安全状况的相应灰类的灰色评价权向量记为r1，即同理可得其余灰色评价权向量，分别为r2＝(0.2839,0.3448,0.3713)，r3＝(0.4930,0.2958,0.2113)，r4＝(1,0,0)，r5＝(0.2839,0.3448,0.3713)，r6＝(0.2839,0.3448,0.3713)，r7＝(0.2839,0.3448,0.3713)；
则安全防护***的灰色评价权矩阵为：
步骤7，对电梯安全防护***做综合评价，其评价结果记为B,就有
将各灰类等级按“灰水平”赋值，第1灰类“P1”取为85，第2灰类“P2”取为75，第3灰类“P3”取为65，则各灰类评价等级值化向量C＝(85,75,65)，于是可得出电梯安全防护***安全状况的综合评价值，记为Y，即Y＝B×CT＝75.69,故能够认定电梯安全防护***风险等级为“P2”级别。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体方法或特性等常识在此未作过多的描述。应当指出，对于本技术领域人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以进行若干改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以权力要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (9)
1.基于层次灰色理论对电梯安全防护***的评估方法，其特征在于，它包括以下步骤：
(1)首先对电梯安全防护***进行风险因素的识别，建立层次评价体系结构，将电梯安全防护***划分为若干准则层，并建立关于准则层的评价指标集；
(2)构造判断矩阵；
(3)确定权重集合，计算准则层权重，并判定一致性，计算一致性比率是否符合标准，若符合则继续步骤(4)，若不符合则对判断矩阵重新调整，直至符合标准；
(4)制定电梯安全防护***的评估标准；
(5)建立关于准则层的评价样本矩阵；
(6)确定评价灰类，包括评价灰类的等级数、灰类的灰数及灰数的白化权函数，并划分电梯安全防护***风险等级；
(7)计算灰色评价系数；
(8)计算灰色评价权向量，对其综合后可得灰色评价权矩阵；
(9)对电梯安全防护***做综合评价。
2.如权利要求1所述基于层次灰色理论对电梯安全防护***的评估方法，其特征在于：所述的步骤(2)中的判断矩阵采用9级标度法构造，将同一层次的某准则指标同另一准则指标相比的重要程度用1-9的数字来表示，并且要求对该指标因子之间进行两两比较，构建出对称的判断矩阵An＝(aij)n×n，将i元素和j元素的比较结果在矩阵中以aij表示，其中，An为单因素判断矩阵；n为准则层中的指标个数；j为准则层中的子指标个数；aij为两两指标比较的“重要程度”的判断值。
3.如权利要求1所述基于层次灰色理论对电梯安全防护***的评估方法，其特征在于：所述的步骤(3)中的准则层权重通过下列各式求出，首先求出评价因素权重向量近似值Wi′，再归一化处理求评价因素权重向量Wi，aij为判断矩阵中的因素。
4.如权利要求1所述基于层次灰色理论对电梯安全防护***的评估方法，其特征在于：所述的步骤(3)中判定一致性通过引入了随机一致性比率C·R，C·R＝C·I/R·I，其中，R·I为平均随机一致性指标，C·I为一致性指标，R·I的取值和判断矩阵的阶数有关系，当矩阵阶数为1,2,3,4,5,6,7,8,9时，对应的R·I分别为0，0，0.58，0.90，1.12，1.24，1.32，1.41，1.45，当C·R＜0.1，认为判断矩阵具有满意的一致性，否则需要对判断矩阵的元素值进行调整，直到C·R＜0.1，则认为通过一致性检验。
5.如权利要求1所述基于层次灰色理论对电梯安全防护***的评估方法，其特征在于：所述的步骤(5)中评价样本矩阵是依据步骤(4)中评估标准对电梯安全防护***的准则层进行实际打分所获得。
6.如权利要求1所述基于层次灰色理论对电梯安全防护***的评估方法，其特征在于：所述的步骤(6)中评价灰类的等级数、灰类的灰数、灰数的白化权函数及电梯安全防护***风险等级的划分是采用德尔菲法进行确定。
7.如权利要求1所述基于层次灰色理论对电梯安全防护***的评估方法，其特征在于：所述的步骤(7)中对灰色评价系数的确定是通过对电梯安全防护***中各准则层进行评估所获得各指标分值，然后将各指标分值分别代入白化权函数中得到灰色评价系数记为xiq，电梯安全防护***中各准则层对应的白化权函数的总灰色评价系数可记为q为白化权函数个数。
8.如权利要求1所述基于层次灰色理论对电梯安全防护***的评估方法，其特征在于：所述的步骤(8)中对灰色评价权向量的确定是通过计算准则层所对应每个白化权函数的灰色评价系数在总灰色评价系数中所占的比重，记灰色评价权为riq，即可得到准则层对于各灰类的灰色评价权向量，记为ri即r1＝(r11,r12,r13,...,r1q)，q为白化权函数个数，然后将电梯安全防护***中所有准则层对应各灰类的灰色评价权向量综合后，得到其灰色评价权矩阵R，n为准则层个数，R＝(r1,r2,...,rn)T。
9.如权利要求1所述基于层次灰色理论对电梯安全防护***的评估方法，其特征在于：所述的步骤(9)中对电梯安全防护***的综合评价是通过将上述灰色评价权矩阵R与准则层对应的权重W相结合获得评价结果，记为B，就有B＝W×R；其次依据灰色理论中的“灰水平”对每个灰类等级进行赋值，得到每个灰类评价等级值化向量C＝(C1,C2,C3,...,Cg),然后确定电梯安全防护***的综合评价值，记为Y，即Y＝B×CT,根据划分的风险等级标准，从而可得到电梯安全防护***的风险等级。
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