基于AHP—模糊综合评价模型的高层消防安全评估与管理系统设计

王明臣

摘要：传统的针对高层消防安全的评估大多依靠定性分析，缺乏采用定性的方式对其安全进行评价，并通过人工评定的方式，导致对高层建筑消防评估结果往往缺乏客观性，不能真实的体现高层消防的评价结果。对此，本文结合模糊数学理论和软件工程设计思想，提出一种可用于对城市高层消防安全评估与管理的系统，并对该系统进行详细的构建。结合软件工程思想，首先对高层消防综合安全评估与管理系统的组成进行了分析，然后简单给出了系统的整体架构和功能模块。同时重点对该系统中的消防综合评估子系统模块进行设计，在分析高层消防安全特点的基础上，对高层消防安全评价指标进行构建，此后借助AHP-模糊综合评价方法，构建高层消防安全综合评价模型。最后，以J2EE体系作为基础，利用Eclipse3.5工具，以C#作为开发语言，对高层消防安全评价系统进行开发，并对部分功能界面进行测试。通过展示界面看出，消防部门只需要输入相关的数据，即可得到该高层的综合评价得分。而通过这种方式，为城市消防的管理提供了新的借鉴。

关键词：AHP层次分析;模糊综合评价;指标体系;消防安全;系统设计

随着现代信息化建设的不断加快，各种信息管理系统开始被应用在各个领域，进而提升工作效率。消防工作作为保障城市安全的一个重要屏障，随着现代高层建筑的增加，其重要性也日益凸显出来。因此，从安全的角度来讲，加强对高层建筑的消防评价显得极为重要。一旦缺乏消防安全评估，将给高层的安全带来严重的后果。如我国现有的高层建筑超过34.7万幢，百米以上的高层建筑则达到了6000幢，并分布在大大小小的各个城市。同时根据统计数据显示，近10年以来，我国高层火灾事故达到3.1万，死亡人数超过470人，造成的直接经济损失达到了16亿人民币。由此看出，加强对高层火灾事故的预防有着重要的价值。在高层火灾安全中，防火安全是重要组成部分。高层建筑防火质量高低与很多方面有关系，一方面与建筑物本身有关系，另一方面与城市规划也有关系，此外，与房屋的拥有者也有一定的关系。因此，对于高层建筑防火安全的评价来说是非常重要的。模糊数学在数学领域中属于一个新的分支，它可以将那些与数学没有关系以及关系并不是非常明显的学科进行量化分析，通过数学的方式来处理事情。高层建筑的消防安全问题也属于一种模糊的概念，其实，安全与危险是相对来讲的，没有明显的界限，因此，我们可以将模糊综合分析法使用在高层建筑的防火安全问题上。采用这一分析方法其实是将以前的定性分析转变成定量分析，将高层建筑的消防安全转变成各种要素，对其关系进行分析，最后做出评价结果。具体的流程则是，对防火安全的各方面要素进行主观评价，然后得出结论，在通过默会数据方法计算，最后得到防火安全的程度。同时借助当前的信息化，将高层防火安全评价通过信息化的方式来实现，这样不仅提高了对高层防火安全评价的效率，还极大的方便消防部门的管理。

1高层消防安全评估与管理系统构成

本文所构建的消防防火安全综合评价系统主要用于消防安全部门对城市建筑的评价。通过该系统，目的是要实现对城市建筑防火信息的采集与录入、风险评估、结果查询、应急方案等。具体的结构可以用图1表示。

在图1的组成部分中，数据采集主要负责对不同单体建筑的防火信息进行采集录入，进而为后续的评价提供数据;风险评价计算主要构件AHP-模糊综合评价模型，同时通过专家打分，进而完成对不同单体建筑防火安全的评价;评价结果显示则主要对不同单体结果的查询;应急方案主要是针对不同的结果，得到不同的应急方案，为消防防火安全服务;基本信息服务主要是对系统的基本数据进行管理和服务。

2高层防火安全评估模型构建

2.1评价指标选取及体系构建

在对高层建筑防火安全因素进行确定的过程中，首先应充分对影响高层检测防火安全的相关因素进行确定。通常情况下，会对高层建筑防火安全起到一定影响的因素僅为建筑本身，具体可分为四大因素，分别防火能力、灭火能力、安全疏散能力以及安全管理能力。基于此，假设将影响因素设为，建筑防火能力则为，建筑灭火能力为，建筑疏散能力为，建筑安全管理能力为，由此得出为高层建筑防火安全因素集。

（ 1） 建筑防火能力

在高层建筑消费安全问题中，建筑防火能力是其中最为重要的基础，直接体现着防火水平的高低。同时，建筑防火能力又会受到许多因素所影响，如建筑及装修耐火性、建筑防火分区、图层设计、家具分布等。具体建筑防火能力影响因素子集如图1所示。

（ 2） 灭火能力

灭火能力主要分为人工灭火能力以及设备灭火能力，其主要的影响因素包括灭火人员素质、灭火水平、灭火设备先进性等。根据这些灭火能力影响因素组成了灭火能力子集，具体如图2所示。

（ 3） 安全疏散能力

火灾事故的发生是任何一幢高层建筑都无法避免的。因此，一旦在高层建筑中发生火灾事故，首要工作就是将建筑中人员进行安全撤离。高层建筑人员得以顺利、有序的疏散，离不开一套完善的人员疏散设施。影响建筑安全疏散能力的主要因素在于建筑拥有者，具体建筑疏散能力因素子集如图3所示。

（ 4） 安全管理水平

在高层建筑消防安全问题中，建筑安全管理能力在灭火过程中将起到极其重要的作用。高层建筑安全制度的制定与实施将直接影响着安全管理能力的好坏，如安全管理人员对消防知识的了解程度、消防设备的运作、安全管理人员业务水平高低等，由此组成了安全管理能力影响因素子集。具体安全管理能力影响因素子集如图4所示。

2.2安全评估模型构建

本文所构建高层建筑消防防火安全的AHP-模糊综合评价模型，由层次分析法以及模糊综合评价法所组成。其主要评价步骤为：首先确定评价对象以及评价因素集;其次建立起相应的层次结构模型;最后设置具体判断矩阵。

1）判断矩阵构建

其中，判断矩阵表示针对上层元素中，在本层的指标相对上层元素的重要性的一种比较。具体的判断矩阵可以构造为表1。

通过表1看出，表示为相对于上层指标A来讲，其两个因素的重要性的比较结果。通常情况下，我们采用1-9的标度法对其重要性进行判定。

在完成上述的步骤后，对不同指标的权重进行排序，并计算判断矩阵的最大特征向量。在本文中我们采用方根法对其最大特征向量进行求解。同时，对判断矩阵的一致性进行检验。

在公式（1）中，CI的值越大，那么其一致性偏离程度越大，反之则越接近完全一致性。

2）计算一致性比例

当上述的CR值小于0.1的时候，那么我们则认为该判断矩阵构建合理，并认为是可以接受的。

建立模糊综合评判矩阵

假设评价对象的集合用表示，评价集用表示。由此可以得到评价矩阵R。

确定评价因素的权重集

采用层次分析法对上述的评价集指标权重进行求解，具体步骤为首先进行归一化处理，然后结合方根法求解不同指标的权重系数。其中，经过归一化后，指标权重满足：

5）采用模糊综合评价对向量进行排序。具体计算为：

6）综合评价

结合上述的指标，本文将消防安全评价分为五个等级，即将对管理人员的评价集 V 设定为优、良、中、差、劣五个不同的等级。同时为了更好的得到评价的总分，对上述的等级赋值，分数分别为90、80、60、50、30。然后将上述的评价结果与评价等级相乘，从而得到高层的最终评价得分。

3主要功能模块功能实现

3.1开发环境搭建

为完成上述的功能模块，本文采用Ecplise3.5开发工具，以MVC架构对体系进行搭建，同时在进行评价的过程中引入GIS地理信息系统，通过该系统对每个单体建筑进行显示和标注。数据库采用开源数据库Oracl10i，服務器采用Tomact6.0。

3.2登录模块登录流程实现

登录模块通常被认为是系统进入的首要步骤，目的是要确保系统的安全。在本模块中，则通过需要用户输入用户名和密码，然后与数据库比对，如一致则进入系统，如不一致，则重新登录。如图5所示为系统登录管理模块操作流程图。

3.3消防安全评估模块计算实现

在输入相关的参数后，可以得到如图6所示的指标体系权重。

4结束语

通过上述的研究看出，信息化是当前企业和政府部门管理的一种必然途径。本文则结合当前消防部门安全管理的需求，从防火安全的角度，采用AHP=模糊综合评价方法，对城市建筑单体防火安全进行了综合评价。通过评价发现，在本文评价的不同单体建筑中，其得分为“中”，由此看出在这些建筑中其防火安全管理工作还需要进一步的完善，还存在部分需要改进的地方。同时通过信息化的手段，也极大的方便了防火安全管理，为当前的城市管理提供了一种新的借鉴参考。

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