基于模糊综合评价法和着重加权法的水尺计重误差算法研究

李洪星， 包彦夫， 徐兆阳

（东港出入境检验检疫局，辽宁东港 118300）

基于模糊综合评价法和着重加权法的水尺计重误差算法研究

李洪星， 包彦夫， 徐兆阳

（东港出入境检验检疫局，辽宁东港 118300）

水尺计重易受多种因素影响而产生误差。结合水尺计重的特点，采用模糊综合评价法与加权着重法设计出误差算法，实现输入风险指标值，就能获取该条件下水尺计重的误差。模糊综合评价法体现出水尺计重误差风险指标多因素、多层次以及部分指标难以量化的特点，而加权着重法则弥补了模糊综合评价法风险衰减的不足。基于模糊综合评价法与加权着重法的水尺计重误差算法可以计算出不同情况下水尺计重工作的误差风险，确保水尺计重误差低于0.5%的技术要求。

计量学；水尺计重；误差算法；模糊综合评价法；加权着重法

1 引 言

水尺计重通常作为贸易结算、海关通关、港口使费等方面的依据，减少水尺计重误差是鉴定业务部门一项重要研究任务。此前针对水尺计重误差的研究主要集中在定性分析导致水尺计重误差的各种因素上，以及针对这些因素提出一些修正措施［1～4］，可操作性不强。本文设计出误差算法，能够针对每船的具体情况，定量计算出该船水尺计重的误差风险。

2 模糊综合评价方法

模糊综合评价方法以模糊数学为基础，综合考虑各风险指标影响，实现对评价目标的风险评估，很好地解决了风险指标的多因素、多层次及难以量化的问题。该方法包括风险指标选择和权重确定、划分风险等级、建立隶属函数和模糊评价等步骤。其中低层次风险指标完成对上层风险指标的评价［5，6］，评价结果反映出评价目标对应的风险等级。

3 风险指标

3.1 指标选取

水尺计重误差风险主要存在于吃水观测、海水密度测量、油水测量等3个指标［7］，其中吃水观测受制于人员素质、水文情况、水尺刻度情况和光线强度影响，水文情况包括浪高、冰况等，人员素质包括矫正视力和经验值；海水密度测量与采水深度、采水位置情况有关；油水测量与测深准度、倾斜修正有关，如图1。

图1 三层风险指标

3.2 指标权重

使用二元比较法对风险指标按重要程度进行排序，在此基础上利用语气算子计算各风险指标的权重。

3.2.1 二元比较法排序

二元比较法就是将所有风险指标的重要程度两两比较得出结果［5］。比较结果有3种，即更重要，同样重要和次重要，如表1。然后将比较结果累加，按照大小进行排序。设定风险指标集合为U，一层风险指标为ui，二层风险指标uij，三层风险指标uijz，根据工作经验以及相关专家的建议，风险指标排序为：

表1 风险指标重要程度比较赋值

3.2.2 语气算子计算权重

语气算子是人们运用自己的经验知识对事物进行两两比较后描述判断结果的重要工具，将相对重要程度进行量化，实现定性到定量的过度［6］。现分为11个比较级别，它们的差别是逐渐增大的，如表2。相邻指标间的比较得出权重wi，i＋1，与第一个指标间的比较得出相对权重w1，i，二者之间的关系w1，i＝w1，i－1·wi－1，i。然后将得到的各指标的相对权重值w1，i进行归一化处理，得到各指标的绝对权重值wi：

结合平日工作经验和专家建议，各指标间的相对权重和绝对权重见表3。

表2 语气算子与相对权重的对应关系

表3 各层风险指标相对权重和绝对权重

4 风险等级

不同的条件决定了水尺计重误差风险的不同，为方便误差风险分析，将由风险指标造成误差风险按大小划分为风险等级。这样，误差风险对应某个风险等级，可以得知该条件下水尺计重误差情况，本文将风险等级分0.0%、0.3%、0.5%、3%四级，分别用2、4、6、8构成集合V。

5 隶属函数

由于风险指标本身具有模糊性，其在4个风险等级之间处于某种模糊的分布状态。隶属函数就是定量化或定性化的描述风险指标相对于每一风险等级的隶属程度［6］。其中浪高、冰况、水尺刻度、经验值、采水时间、采水深度、油水测值、倾斜修正采用定量化函数，光线强度和视力采用定性化函数。水尺计重误差算法根据概率统计原理将不同载重吨位散货船舶分别建立相应的隶属函数。本文以载重吨3000 t位船舶为例介绍隶属函数。该类型船舶TPC约为10 t／cm，设BL为提单重量（B，L分别为船舶宽和长），风险指标对各风险等级的隶属度为Pij浪高隶属函数如下，构成单因素评价集合：P1，1，1＝，x为浪高（cm），其中：

水尺刻度隶属函数以船首离开水面距离或船尾遮蔽水尺距离为参数（cm），构成单因素评价集合，其中：

光线强度采用定性化描述，建立模糊子集表，见表4。第1列为光线强度，表4中给出了各强度对各风险等级的隶属度。光线强度描述集合为：

该集合与模糊子集表构成的转换矩阵相乘，得到单因素评价集合：

表4 光线强度模糊子集表

6 模糊综合评价和着重加权

根据隶属函数得到各风险指标单因素评价集合，由评价集合构成判断矩阵，与风险指标权重向量wi相乘［6］，得到评估目标的模糊评价向量Pi。着重加权是指为避免在模糊评价相乘过程中削弱部分指标的危险等级而造成评价结果失真的情况，所以在模糊评价时乘上着重加权向量Q来确保危险等级分布的延续性。模糊综合评价逐层进行，即由下一层对上一层进行评价，本系统分为3层，由最底层开始：

将P1，1，P1，4归一化处理，然后第二层指标对第一层进行模糊评价，得到第一层评价集合：

将P1，P2，P3归一化处理，然后第一层风险指标对总评价目标进行模糊综合评价：

向量P描述了水尺计重误差在风险等级V上的分布状态。通过加权求值可以得到具体的风险等级［5］：

7 实 例

以丹东港散煤船“YONGBONG”为例，满载载重吨2975 t，提单数2900 t；靠泊时涨潮；浪高30 cm左右；无冰；水尺可见；白天光线好；人员视力好；经验值0.3 cm；采水器只能采到表层水；采水时间间隔小；无压载水；船中吃水约5.6 m；纵倾约0.5 m。得到各风险指标单因素评价集合为：

然后进行模糊综合评价已经加权着重，得到该条件下水尺计重误差风险集合：

P＝｛0.12，0.069，0.811，0｝然后加权获取风险等级：v＝5.382，换算成误差值为4.38‰，未超过5‰的要求。

8 结束语

水尺计重误差算法是在模糊综合评价法中应用加权着重原理，克服了其单独应用时风险衰减的缺陷，确保了单因素风险等级的延续性，具有一定的理论价值。而且通过该算法可以计算出特定环境下水尺计重的误差，以便相关部门制定误差控制措施，确保水尺计重结果的准确性，具有一定的实际应用价值。

［1］ 孙图南，高强，周翀，等.我国水尺计重影响因素及优化方式的研究进展［J］.检验检疫学刊，2011，（4）：15－16.

［2］ 吴均英，蔡润斌.船舶水尺计重精度影响因素与解决对策［J］.检验检疫学刊，2010，（1）：73－74.

［3］ 葛圣彦，杜嘉立.水尺计重误差的初步探讨［J］.中国水运，2007，（09）：235－236.

［4］ 张红光，胡一鸣.进口大宗散货5‰货差探究［J］.检验检疫学刊，2012，（1）：63－66.

［5］ 张国立.模糊数学基础及应用［M］.北京：化学工业出版社，2011，8－21，86－94.

［6］ 刘辉强.水尺计重及其误差分析［D］.大连：大连海事大学，2010.

［7］ 刘文彬.模糊综合评价系统研究［D］.天津：河北工业大学，2003.

Study on the Algorithm of Draft Survey Error Based on Fuzzy
Com prehensive Evaluation Method and Weighting Em phasis Method

LIHong-xing， BAO Yan-fu， XU Zhao-yang
（Donggang Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Donggang，Liaoning 118300，China）

A ffected by various factors，draft survey often produces errors.Considering the characteristics of draft survey，the fuzzy comprehensive evaluationmethod was adopted.The algorithm of draft survey error to achieve inputting the value of index was designed，and the value of draft survey error at different condition was obtained.The fuzzy comprehensive evaluationmethod considers themultiple indicators，multi-layered and some indicators difficult to quantify. Weighted emphasismethod makes up for the attenuation of the fuzzy comprehensive evaluation method.The algorithm of draft survey error based on the fuzzy comprehensive evaluationmethod and the weighted emphasismethod can calculate the error risk in different condition，such ensuring draft survey error less than 0.5%.

Metrology；Draft survey；Error algorithm；Fuzzy comprehensive evaluation；Weighted emphasis

TB938.3

A

1000-1158（2014）01-0067-06

10．3969／j．issn．1000-1158．2014．01．14

2012-04-14；

2012-11-13

李洪星（1985－），男，山东济宁人，东港出入境检验检疫局，硕士，主要从事计量鉴定管理工作。lhx1005＠163.com