基于模糊贴近度的仓储式超市火灾风险评估

许洁　李正瑶

摘要：本文根據仓储式超市火灾的特点，分析该类型建筑火灾风险评估的影响因素，结合模糊贴近度理论，建立了仓储式超市火灾风险评估的模型。在模型建立过程中，讨论了评价等级隶属度和贴近度的计算，使用层次分析法确定了各评价指标的权重，最后以实例验证了该模型的正确性和可信度。

关键词：仓储式超市;火灾风险评估;贴近度;层次分析法

中图分类号：X820.4       文献标识码：B       文章编号：2096-1227（2021）02-0030-03

仓储式超市就是集高架仓库和大型购物商场于一体的大型超市[1]。一般采用单层或多层（一般不超过四层）、高空间、大跨度的设计，建筑面积大，可燃物多，火灾危险性大，电器设备多，人员密集，使得发生火灾时疏散困难[2]。因此，随着仓储式超市的日益增多，人们对其消防安全的关注也不断提升。近年来，很多定量、半定量的方法被用于超市商场的火灾风险评估中，本文将利用模糊贴近度这一方法讨论评价等级隶属度和贴近度的计算，使用层次分析法确定了各评价指标的权重，最终建立仓储式超市火灾风险评价模型，对其火灾风险进行评估。

一、基本原理与方法

采用模糊贴近度进行火灾危险性评估，就是根据所要评估的系统，设计系统的评价因子及分级标准，确定隶属函数，再由层次分析法原理，对于每个评价指标给予评分，最终采用模糊贴近度，对系统的现状给予评价，确定系统的优劣。

（一）隶属函数

设给定论域为U，U上的一个模糊子集合A是指对任意的x∈U，都能确定一个数μA（x）∈[0，1]，用这个数表示x属于A的程度。

映射μA：U→[0，1]，x→μA∈[0，1]，称为A的隶属函数，μA（x）称为U中的元素对模糊子集合A的隶属度[3]。

（二）贴近度和择近原则

设论域U上有n个模糊子集A1，A2，……，An构成了一个标准模型库，其中每个模型由m个特性来描述：Ai=（Ai1，

Ai2，……，Aim），i=1，2，……m

待识别的模型B=（B1，B2，……，Bm）.

先求两个模糊向量集合族的贴近度，然后作取小运算：

S=∧{N（Aij，Bj）|1≤j≤m}，i=1，2，……，n，其中N（Aij，Bj）表示B中第j个特征值与A中第i个特征标准值之间的特征值贴近度。

若有k∈{1，2，……，n}，使得S（Ak，B）=∨{N（Aij，Bj）|1≤j≤n}，则称B与Ak最贴近[4]。

贴近度描述了模糊集之间彼此贴近的程度，解决了一个模糊集对标准模糊集的识别问题。

二、构造仓储式超市火灾风险等级的模糊评价模型

（一）评价因子确定

依托系统安全分析中的“5M模型”即，核心功能（mission}、人（man}、硬件及软件（machine）、环境（media）、管理（management}，本文将影响建筑火灾风险的因素主要分为硬件（建筑因子）、软件（消防设施因子）、外部环境因子、消防管理因子等几方面[5]。

通过考虑仓储式超市的火灾风险特性，我们确定评价因子为以下9个方面：建筑特征，火灾荷载，防火（烟）分区，疏散通道，内装修材料，消防电气设施，室内外消防设施，应急预案，防火间距，消防车道。在确定评价因子的过程中，我们还考虑了对于该模型，评价因子过多导致因子之间互相干扰，从而对指标的打分造成影响，因子过少则不能正确反映模型的正确性。

由于目前还没有专门适用于仓储式超市的规范条文，所以在设定评价因子的等级标准时，采用如表1所示[1]。

（二）隶属函数的建立

在模糊计算的过程中，隶属函数的确立需要遵循一个一般原则，即：主要以客观事实为依据，同时又允许有一定的基于客观的人为因素。隶属函数的确定方法有三分法、关联度法、专家打分法、推理法等方法，本模型中根据各种方法的适用性及评价指标的特点，对隶属函数进行了简化——在评价指标中，统一进行赋值，即根据建筑火灾风险级别不同赋予相应的分值，并最终采用相邻隶属度减半的方法计算隶属度[6]：

（i=1，2，3，4）     （1）

其中xi表示火灾风险分级中对应的离散赋值，x表示评价单元某一指标的实际值。例如，某一仓储超市疏散通道实际得分为3分，则根据上述隶属函数（1），可得到关于火灾风险性分级的一个模糊集：

（三）评价指标权重的计算

本模型运用多层次模糊综合评估法进行指标权重的确定。首先，按照风险评估报表建立层次结构。其次，对多目标、多层次进行两两对比，运用九标度法，构筑判断矩阵。九标度赋值法的重要性标度含义如下表2：

得到判断矩阵后，进行一致性检验，将一致性判断矩阵逐列归一化后得到相应的权重值。经过yaahp层次分析软件半定量评估，得到了评估体系指标的权重，表3所示。

（四）模糊贴近度的计算

由某一特定建筑确定各分项的分数后，将各指标中4个等级标准中对应的分值代入隶属度函数（1），可得4个标准模糊子集，记为

A=（A1，A2，A3，A4），

每个模糊子集由10个指标来描述：

An=（ A1n，A2n，A3n，……，A10n，）n=1，2，3，4

其中Amn（m=1，2，3……，10;n=1，2，3，4）为一个包含4个隶属度的模糊集。

若已知某仓储超市实际情况，根据各指标及相应的隶属度函数可计算出相应的隶属度，将各单项指标隶属度组成的模糊集记为

Bn=（B1，B2，B3，……，B10）

其中Bn（n=1，2，3……，10）为一个包含4个隶属度的模糊集，每个隶属度对应着该项指标属于某一个风险等级的程度。

在得到关于此建筑的两个模糊子集后，就可以计算A和B的贴近度，用Hamming法来确定，即

（2）

其中和分别表示标准模型和实际值中第m个指标相对于第n级风险度的隶属度。

（五）火灾风险等级的确定

由（2）式可计算出40个贴近度，构成一个10×4维的贴近度矩阵。根据模糊理论，先对这个贴近度矩阵各列进行取小计算。在仓储超市风险等级的各评估指标中，由于各指标的重要性不同，所以必须将各指标的权重考虑在内。

由表1，令，于是有

即表示评估等级中各评估指标最贴近第n级（1级为最安全，4级最危险）的程度。最后，对Si进行取大计算便可确定该建筑的火灾风险等级，有

三、应用实例

某仓储式超市建筑高度23.5m，共5层（地下1层），占地面积1400m2，设有4个安全出口，整栋楼有4个疏散楼梯。1个消防水池，1个室外消火栓，18个室内消火栓。设有自动报警系统、自动喷水系统、应急广播系统、防排烟系统、疏散指示标志。辖区消防队，可在十分钟内到达。

结合表1，评价该建筑各评估指标的数值为C={C1，C2，

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

3，1，1}，根据前面的模糊贴近度评价模型，评价结果为S={0.3802，0.2445，0.1896，0.0987}，所以由择近原则，该结果与第一种等级最贴近，该仓储式超市火灾风险评估结果为安全。

为了进一步检验该结论的正确性，利用专家打分基础上的层次分析法得出该仓储式超市的火灾风险得分为89，为低风险等级（风险等级如表4），说明本文所建立的模型具有可信性。

四、结语

利用模糊贴近度对仓储式超市进行火灾风险评估，关键在于隶属函数的确定和贴近度函数的选择。本文采用这一新的方法进行火灾风险的评估，是基于层次分析法的提高，在实际应用中具有更好的操作性和可信度，在模型建立过程中，风险等级的划分也至关重要，在今后的工程实践中，应当结合实际情况进一步完善评价因子和等级划分标准，以求更加符合仓储式超市火灾风险评估的需求。

参考文献：

[1]董雪玮.浅谈仓储式超市防火设计[J].消防科学与技术，2003，22（2）：112-114.

[2]胡克旭，高皖扬.商场火灾危害性浅析[J].四川建筑科学研究，2007，33（4）：78-80.

[3]刘法贵，赵娟.模糊贴近度及应用[J].华北水利水电学院学报，2006，27（3）：104-106

[4]何书，王家鼎，等.基于模糊貼近度的岩溶塌陷易发性研究[J].自然灾害学报，2009.18（1）：11-14.

[5]田玉敏，蔡晶菁.层次分析法在商场火灾风险评价中的应用研究[J].灾害学，2009，24（2）：91-94.

[6]秦书玉，孙平，等.矿井通风系统的模糊贴近度优化评价法[J].辽宁工程技术大学学报，2005.24（1）：23-26.

作者简介：许洁（1989-），女，山东德州人，现为天津市西青区消防救援支队防火监督三科助理工程师。