基于模糊层次分析法的视频监控系统失效风险评估

曲　娜, 王惠军, 王东东

(沈阳航空航天大学 安全工程学院, 辽宁 沈阳　110136)



基于模糊层次分析法的视频监控系统失效风险评估

曲娜, 王惠军, 王东东

(沈阳航空航天大学 安全工程学院, 辽宁 沈阳110136)

摘要:从设备完好性、监控有效性、抗干扰能力、可维护性、可扩展性、网络性能、安全及可靠性7个方面构建视频监控系统失效风险评估指标体系,运用层次分析法来确定各个层级因素的权重,然后采用模糊综合判定的方法得出最终视频监控系统失效风险评估结果.最后,以沈阳航空航天大学的视频监控系统为例进行计算.结果表明,建立的视频监控系统失效风险评估模型具有一定的可行性,对视频监控系统评估具有一定的借鉴意义.

关键词:视频监控; 层次分析; 模糊综合评定; 失效风险评估

随着网络和电子科技的不断进步,视频监控系统的应用也日渐广泛,在银行、超市、医院、学校、商业办公楼和一些新兴住宅小区等处都可见到,它对记录违法犯罪行为,保障人民生命财产安全起到了至关重要的作用.但在实际应用过程中还存在许多问题:有的视频监控系统的设计、安装或使用不合理,导致其根本没有起到安全防范的作用;有的系统甚至存在误用的现象,其根本原因是对视频监控系统没有进行有效的评估.

陈志华[1]2006年对安全防范系统的基本概念、基本功能、总体研究思路做了详细的说明,列出了几个安防系统评估中的问题.伍星、金诚[2]2008年从视频监控系统应用现状的角度出发,指出了现如今视频监控领域存在的一些问题.针对视频监控系统在街面侵犯型犯罪预防与控制中的作用给出了意见和一些改进方案.魏莲芳[3]2010年阐述了解决视频监控系统智能化评估方法和步骤两个问题以及评估的意义,并提出了智能评级法和评估法的设想.安全防范系统风险评估还处在初级阶段,视频监控系统评估的研究更是寥寥无几[4],迫切需要建立科学的视频监控系统失效风险评估体系和评估制度,客观、准确、适时地对视频监控系统的失效风险进行评估,及时发现和解决视频监控系统建设与应用过程中可能出现的问题,使视频监控系统充分发挥自身的防护作用.

1评估方法及模型建立

1.1AHP模型

1.1.1系统失效指标体系

层次分析法是指将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统,将目标分解为多个目标或准则,进而分解为多指标的若干层次,通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序(权数)和总排序,以作为目标(多指标)、多方案优化决策的系统方法[5].利用层次分析法对视频监控系统失效指标体系进行定性及定量分析可以找出导致系统失效的原因,如图1所示.

层次结构体现了各个因素之间的联系,准则层中的各准则所占的比重并不一定全部都相同,每个准则都占有相应的比例.必须构造判断矩阵,以表示的是本层所有因素与上层某个因素相对重要性的比较.判断矩阵每个元素 用Santy的1～9标度方法给出.重要性的比较依赖于对专家的反复询问,比较其中两个元素哪个重要,重要程度是多少,然后按照赋值表格进行标度,重要性标度见表1.

视频监控系统失效风险评估指标A设备完好性B1监控有效性B2抗干扰能力B3可维护性B4可扩展性B5网络性能B6安全及可靠性B7前端设备完好率C1存储和控制设备完好率C2监视器完好率C3模块完好率C4传输线缆完好率C5摄像机设置的合理性C6图像清晰度C7识别及报警能力C8与其他系统联动性能C9抗电磁干扰能力C10抗环境干扰能力C11全面自诊断能力C12独立部件互换能力C13远程维护能力C14扩展能力C15扩展系统与原系统的匹配能力C16冗余与扩展C17网络通信能力C18网络故障隔离能力C19与其他控制系统接口C20信息安全C21防破坏能力C22防雷接地C23平均无故障时间C24

图1　视频监控系统失效风险评估指标

设填写后的判断矩阵为A=(aij)n×n,判断矩阵具有如下性质:①aij>0;②aji=1/aij;③aii=1.判断矩阵具有对称性,通常先填写上三角部分,即aii=1的上部分,然后根据对称性填写下半部分.

1.1.2层次排序及一致性检验

一致性是用来是衡量判断矩阵中判断质量的标准.判断矩阵B满足bij=bikbkj(i,j,k=1,2,…,n),则判断矩阵就具有完全的一致性.由矩阵理论得出特征根λ1,λ2,…,λn和判断一致性的指标CI=(λmax-n)/(n-1).用随机一致性比率CR<0.1作为矩阵具有满意的一致性的判据,即CR

表2　平均随机一致性指标

本文使用Matlab 7.0编写程序进行层次分析[6-8],视频监控系统失效风险评估判断矩阵及一致性检验结果见表3.

同理可以得出B1-C、B2-C、B3-C、B4-C、B5-C、B6-C、B7-C的判断矩阵及层次分析结果,均通过一致性检验.

表3　A-B判断矩阵及层次分析结果

1.2模糊综合判定

综合评判是对受多种因素影响的事物做出一个能够合理地把这些属性或因素综合的总体评判.模糊逻辑通过使用模糊集合来确定,能够解决不精确不完全的信息,最大特点就是它能够比较自然地处理人类思维的主动性和模糊性[9-10],可以综合诸多因素做出合理的评价.设因素集为U={u1,u2,…,um}(m为指标项目数),分为m类,即U={ui1,ui2,…,uim}.满足条件:①n1+n2+…+nm=n;②U1∪U2∪…∪Um=U;③∀i,j且i≠j⟹Ui∪Uj=φ.设评语集为V={v1,v2,…,vp},第i类因素Ui的权数为ai(i=1,2,…,m),则因素类权重集为:W={wi1,wi2,…,wim},i=1,2,…,m.

对每一类的各因素进行综合评价. 设一级模糊综合评价的单因素评价矩阵为

(1)

第i类因素Ui的模糊综合评价为

(2)

2案例分析

以沈阳航空航天大学视频监控系统为例,应用所建立的风险评估模型对其评估.针对校园视频监控的特点,采用打分法对校园的视频监控系统指标隶属度进行打分,并统计其打分结果.隶属度分为五级:优、良、中、及格、不及格,选取200位打分人员,其中包括:学校安全防范专家、安全管理人员、学校领导、老师和学生,分别对视频监控系统的若干评估指标因素进行打分,以设备完好性的打分结果为例,见表4.

一级综合评价:

B1=A1R1=

[0.189 5,0.365 9,0.189 5,0.065 6,0.189 5]×

同理可以得到其他二级指标的综合评判结果如下:

表4　视频监控系统失效风险指标统计

根据最大隶属度原则,沈阳航空航天大学视频监控系统的设备完好性B1为优,不存在失效风险;监控有效性B2为优,不存在失效风险;抗干扰能力B3为良,失效风险较小;可维护性B4为中,存在一定的失效风险;可扩展性B5为优,不存在失效风险;网络性能B6性能为中,存在一定的失效风险;安全及可靠性能B7为优,不存在失效风险.

3结论

采用层次分析法与模糊综合评价法相结合对视频监控系统失效风险进行了评估.依据准确性、全面性和指导性的原则,建立了包括设备完好性、探测有效性、抗干扰能力、可维护习惯、可拓展性和网络性能在内的视频监控系统失效风险评价指标体系,弥补了视频监控系统在使用过程中缺乏评估方法的不足,对提高视频监控系统的使用时效起到一定的指导和推动作用.以沈阳航空航天大学视频监控系统为例,对其进行失效风险评估,评估结果可以为安全部门检查、评价视频监控系统应用情况和用户管理、维护视频监控系统提供依据.

参考文献:

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【责任编辑: 祝颖】

Failure Risk Assessment of Video Monitoring System Based on Fuzzy Analytic Hierarchy Process

QuNa,WangHuijun,WangDongdong

(School of Safety Engineering, Shenyang Aerospace University, Shenyang 110136, China)

Abstract:The failure risk assessment indexes of video monitoring system are built from seven aspects of the device reliability, monitoring effectiveness, anti-interference ability, maintainability, scalability, network performance, security and reliability. Analytic hierarchy process is used to determine the weight of each level factor and the fuzzy algorithm is used to judge the assessment results. Finally, the video monitoring system of Shenyang Aerospace University is taken as an example to calculate. The results show that the model of failure risk assessment is feasible and has certain reference significance.

Key words:video monitoring system; analytic hierarchy process; fuzzy comprehensive assessment; failure risk assessment

中图分类号:TP 393

文献标志码:A

文章编号:2095-5456(2016)02-0128-04

作者简介:曲娜(1979-),辽宁大石桥人,沈阳航空航天大学讲师,博士研究生.

基金项目:辽宁省大学生创新创业训练计划(DS504101).

收稿日期:2015-09-24