因果图和层次分析法在高校火灾事故分析中的应用

肖欣莹

(重庆师范大学 数学科学学院，重庆 401331)



因果图和层次分析法在高校火灾事故分析中的应用

肖欣莹

(重庆师范大学 数学科学学院，重庆 401331)

火灾事故是高校最具危害的事故之一,分析了导致高校发生火灾的原因,画出了因果图.再将因果图转换成层次结构图,最后利用Matlab软件求得各影响因素的权重,即各影响因素导致高校火灾事故发生的程度,从而确定影响高校火灾事故发生的关键因素,作为预防高校火灾事故的重点.结果表明：吸烟不慎和未及时拔下插头是导致火灾事故发生的关键.

因果图；高校；层次分析；火灾事故

近年来,火灾事故是高校的常见事故之一,而学校又是人员聚集之地,一旦出现火灾事故,危害极大,会造成严重的人员伤亡.高校的环境安全和师生安全有着密切的联系,由此说明高校环境安全直接保障了师生的自身安全和良好的学习环境.因此,预防高校火灾事故已经成为当前急需解决的问题.

然后对于高校火灾事故的研究,一直是单因素的事件进行讨论.但实际中,造成火灾的发生往往是多因素,且各个事件都有一定的联系,故不能用一种方法进行分析.将因果图、层次分析法[1-3]结合在一起分析高校的火灾事故,找出导致事故的高频率因素,从而科学、合理地预防和控制高校火灾事故的发生,将火灾的发生扼杀在摇篮,为师生拥有一个安全的学习、工作环境做作保障.

1 因果图和层次分析法的应用原理与步骤

1.1 因果图法

因果图法[4]反映了问题与其影响因素之间的关系.其步骤为：①选择待解决的问题,并将其标在鱼骨上；②召集专家找出初选问题的原因并其讨论,画出鱼骨并写出主要原因；③进一步找出主要因素出现的原因,直到后面层次无法进行为止,把相同问题分组并画在鱼骨上一一标出；④整理并进行讨论分析.

1.2 层次分析法

层次分析法[5-7]是将定性分析与定量分析结合在一起的一种方法,有多目标规划方法,是一种最优化技术,将复杂的各个因素进行分析,划分出各因素相互联系的一个有序层次,进而形成多层次的结构模型.

1.3 应用流程

利用因果图和层次分析法,可以快捷方便地找出解决问题的关键影响因素,具体流程为：①提出问题,确定目标；②画出因果图；③将因果图转化为层次结构模型图；④利用权重值构造判断矩阵；⑤用Matlab计算出影响因素的权重和所有因素对总目标的合成权重并排序；⑥确定影响事故发生的关键因素；⑦对关键因素加以预防.

2 应用实例

对高校火灾事故进行科学的诊断,确定优先预防和控制的重点,通过有关专家的调查和研究[8-10],认为导致高校火灾事故的影响因素有以下几个：消防安全水平、人员行为、建筑防火性能.具体研究步骤如下.

2.1 因果分析图

高校火灾事故因果分析如图1所示.

2.2 建立层次结构模Chong型

将高校火灾事故因果图转为层次结构模型，如图2所示.

2.3 构造判断矩阵

针对高校火灾事故现状,根据有关专家对各项指标的权重加以判断,运用层次分析模型进行计算,采用1～9的比率产生两两元素直接的比较,构造出判断矩阵，如表1所示.

2.4 判断矩阵一次性检验

表2 平均随机一致性指标

2.5 层次单排序

计算某层次因素相对于上层次中某因素的重要性,称为层次单排序,即计算判断矩阵的最大特征值及其特征向量,采用Matlab[11]进行计算.

对于判断矩阵A-B：W=(0.185 0.741 0.074)T，λmax=3.5，CI=0.25,RI=0.58,CR=0.431.

对于判断矩阵B1-C:W=(0.058 0.207 0.735)T，λmax=3.117，CI=0.059,RI=0.58,CR=0.102.

对于判断矩阵B2-C:W=(0.136 0.519 0.049 0.297)T，λmax=5.049，CI=0.350,RI=0.9,CR=0.389.

对于判断矩阵B3-C：W=(0.098 0.277 0.325 0.300)T，λmax=4.617，CI=0.206,RI=0.9,CR=0.229.

其中W为每个判断矩阵相应特征向量归一化后的向量,所有的随机一致性比率都是具有满意的一致性.

表3 层次排序结果

2.6 层次总排序

层次总排序结果如表3所示.

2.7 结果分析

由分析结果知,导致高校火灾事故的主要原因由消防设施配备与完好率C11,用火用电安全管理C12,消防教育与应急演练C13,使用违规电器C21,吸烟不慎C22,使用明火C23,未及时拔下插头C24,耐火等级C31,建筑年限C32,居住人口密度C33,装修材料防火性能C34.其重要性大小排序为：C22、C24、C13、C21、C12、C23、C33、C34、C32、C11、C31.其中人员行为是影响高校火灾事故的最主要因素,其权重之和0.741 8超过了总数的一半.其中吸烟不慎和为及时拔下插头是导致火灾事故的主要因素,所以在各大高校应该大力宣传防火知识,加强校园环境安全的教育,劝导师生校园内禁烟且不使用大功率电器,用电之后记得及时拔下插头以免造成不必要的火灾事故.

3 结论

由于层次分析法属于定量分析,且只能从已知的问题中发现主要原因,不能发现新的原因,然而通过与因果图相结合,使得层次分析结构模型更加完整.本文从消防安全水平、人员行为、建筑防火性能三个方面着手画出了高校火灾事故发生的高频率因素的因果图,再将其转换为层次结构模型图,最后利用Matlab软件可以极大简化层次分析中的运算过程,提高运算效率,能较好的解决多目标,多因素的实际问题.

[1] 梁艳,胡新民.因果图和层次分析法在沙漠交通事故成因分析中的应用[J].新疆农业大学学报,2010,33(1):83-87.

[2] 景国勋,张悦.火灾事故致因的多因素灰色关联分析[J].中国安全科学学报,2009,19(3):93-97.

[3] 王艳辉,晋君,李曼.基于三角模糊因果图的轨道交通火灾事故分析[J].中国安全科学学报,2013,23(11):22-26

[4] 周荣义,黎忠文,彭伟.因果图和层次分析法在事故预防中的应用研究[J].中国安全科学学报,2007,17(9):114-118.

[5] 黄显勇,毛明海.运用层次分析法对运行车辆的影响及对策[J].浙江大学学报,2001,28(3):327-333.

[6] 胡运权.运筹学教程[M].北京:清华大学出版社,2003.

[7] 邵祖峰.用鱼骨图与层次分析法结合进行道路交通安全诊断[J].中国人民公安大学学报,2003,9(6):44-47.

[8] 王冬冬.学生宿舍火灾风险评估[J].江西化工,2016(2):116-119.

[9] 朱彤,傅贵,张苏.高校火灾事故行为原因分析及预防[J].工业安全与环保,2014,40(3):33-35．

[10] 李飞,肖洋.从高校火灾事故看校园消防安全管理[J].科技创业月刊,2009(10):87-89．

[11] 胡明甫.AHP层次分析法及Matlab的应用研究[J].钢铁技术,2004(2):43-46.

责任编辑：高 山

Application of Causality Diagram and Analytic Hierarchy Process in Analysis of Fire Accidents in Colleges and Universities

XIAO Xinying

(School of Mathematics, Chongqing Normal University,Chongqing 401331,China)

Fire accident is one of the most dangerous accidents in colleges and universities. The paper analyzes the causes of fire in colleges and universities and draws the causality diagram. And then the causality diagram is turned into a hierarchical structure diagram, and finally the Matlab software is used to obtain the weight of various factors, that is, the various factors that lead to the degree of fire accidents in colleges and universities to determine the key factors affecting the fire accidents as the key to prevent fire accidents in colleges and universities. The results show that inadvertent smoking and untimely removal of the plug are the key to fire accidents.

causality diagram;colleges and universities;hierarchical analysis; fire accident

2016-10-16.

肖欣莹(1992-)，女(满族),硕士生，主要从事概率论与数理统计的研究.

1008-8423(2017)02-0159-03

10.13501/j.cnki.42-1569/n.2017.06.011

O223

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