点型感烟火灾探测器性能评价

黄家豪

摘要：點型感烟火灾探测器及其产品日趋多样，探测器的保护对象、安装场所也日趋复杂。在火灾自动报警系统的组件中，火灾探测器的故障率最高，研究火灾探测器的性能是研究火灾自动报警系统的性能的关键。该文从系统产品火灾探测性能、防误报性能、环境适应性等3个方面构建了点型感烟火灾探测器性能评价指标体系，运用改进的层次分析法来确定各评价指标的权重，然后采用模糊综合评价的方法得出最终点型感烟火灾探测器结果。最后，以JTY-GD-ZM2251光电感烟探测器为例进行了计算。结果表明建立的点型感烟火灾探测器性能评价模型具有一定的可行性，对系统产品性能评价具有一定的借鉴意义。

关键词：点型感烟火灾探测器；性能评价；层次分析；模糊综合评价

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）15-0221-03

1 模糊综合评价

（1）确定指标集

设影响评价对象的主要元素有m个，分别用[u1]、[u2]、…、[um]表示，则指标集记为U={[u1]，[u2]， …，[um]}。

（2）确定评语集

针对指标集中的每个元素[ui]（i=1，2， …，m），判断它对于评价等级集[vj]（j=1，2，…，n）的隶属度[rij]，则第i个元素的评价结果为：[ri]=（[ri1]，[ri2]，…，[rin]）

通常情况下，[rij]>0且将[ri]进行归一化，即使[j=1nrij]=1。

（3）建立评价矩阵

对于m个元素，进行完单元素评价后，将[ri]作为第i行，形成一个综合了m个元素n个评价等级的模糊矩阵R。

（4）确定评价因素权重向量W

如果记因素[ui]的权重为[wi]，则相应于因素集U的权重向量可以表示为：W=（[w1]，[w2]， …，[wm]），对于权重[wi]，要求[wi]>0，且[wi]=1。

（5）进行模糊合成

确定完模糊矩阵R和权重向量W ，记模糊综合评价结果向量为确定S=（[s1]，[s2]， …，[sn]），即[S=W°R]，[°]为模糊算子符号。确认了模糊算子并进行计算之后，需要对S进行归一化，使[Sj]=1。

（6）做出决策

观察得到的模糊综合评价结果S=（[s1]，[s2]， …，[sn]），[sj]表示被评价对象隶属于评价等级[vj]的程度。其中，S中最大的[sj]对应的等级[vi]表示被评价对象最适合于该等级，可以用该等级作为被评价对象的评价结果。

2 点型感烟火灾探测器性能评价模型建立与应用案例

2.1 建立性能评估模型

设评语集为V={[v1，v2]，…，[vn]}，式中[vi]表示由高到低的各级评语，参考《基于半定量模糊综合评价方法的火灾探测器可靠性研究》并结合实际情况，将评语集定为V={优，良，中，较差，差}，各等级与标准分值和加权值关系如表1。

本文通过对产品分析、数据收集及《GBZ 24979-2010点型感烟∕感温火灾探测器性能评价》的理解构建了点型感烟火灾探测器性能评价指标，可分为3个一级指标和16个二级指标，3个一级指标分别为“火灾探测性能A1”、“防误报性能A2”、“环境适应性A3”。其中：

一级指标“火灾探测性能A1”包含七个二级指标：“木材明火B1”、“木材热解阴燃火B2”、“棉绳阴燃火B3”、“聚氨酯塑料火B4”、“正庚烷火B5”、“酒精火B6”、“新闻纸燃烧火B7”。

一级指标“防误报性能A2”包含四个二级指标：“水雾B8”、“沙尘B9”、“香烟B10”、“烹调油烟B11”。

一级指标“环境适应性A3”包含五个二级指标：“温度B12”、“湿度B13”、“气流B14”“对外观的主观评价B15”。

在火灾探测性能下属二级评价指标中，根据近年来发生火灾的火源类别、常见火灾的起因、网上收集到的数据资料以及各种与火灾有关的论文期刊，并邀请多位与安全的相关专业人员，运用层次分析法对各一级指标下的二级指标进行重要度排序，点型感烟火灾探测器的一级指标判断矩阵A，二级指标判断矩阵A1，A2，A3分别下所示。

[A=1351/3121/51/21]，[A1]=[131/311/31/31/51/53535111141/221/41/51/652521/31/31/41/2241/51/51/21/2563311/6611/71/3731]，

[A2]=[11/3311/233521/31/31/5131/31]，[A3]=[11111/331/33331/31/3151/51]

（1）求判断矩阵每行所有元素的几何平均值：

[wA1=1×5×33=2.466]， [wA2=1/3×1×23=0.874]，

[wA3=1/5×1/2×13=0.]464

同理可得[wB1=0.750]，[wB2=0.378]，[wB3=1.749]，[wB4=1.749]，[wB5=0.275]，[wB6=1.210]，[wB7=3.437]，[wB8=0.841]，[wB9=2.590]，[wB10=1.189]，[wB11=0.386]，[wB12=1.000]，[wB13=1.000]，[wB14=2.590]，[wB15=0.386]

（2）将[wi]归一化得到[wi]。

[wA1=wA1wi=2.4662.466+0.874+0.464=0.648]

同理可得[wA2=0.230]，[wA3=0.122]，[wB1=0.078]，[wB2=0.040]， [wB3=0.189]，[wB4=0.189]，[wB5=0.029]，[wB6=0.127]，[wB7=0.360]， [wB8=0.168]，[wB9=0.517]，[wB10=0.238]，[wB11=0.077]，[wB12=0.200]， [wB13=0.200]，[wB14=0.520]，[wB15=0.078]，即[B1]=[0.078 0.040 0.189 0.189 0.029 0.127 0.360[]T]，[B2]=[0.168 0.517 0.238 0.077[]T]，[B3]=[0.200 0.200 0.520 0.078[]T].

（3）分别计算判断矩阵的最大特征值[λmax]，则：

对A：[Aw=1351/3121/51/210.6480.2300.122=1.9480.6900.367]

[λmax1=i=1n（Aw）inwi=131.9480.648+0.6900.230+0.3670.122=3.005]

[Bw1]=[A1×B1]=[0.576 0.292 1.334 1.334 0.217 0.928 2.713[]T]，[λmax2=7.290]

[Bw2]=[A2×B2]=[0.690 2.120 0.977 0.316[]T]，[λmax3=4.104]

[Bw3=A3×B3]=[0.807 0.807 2.110 0.315[]T]，[λmax4=4.042]

（4）进行一致性检验，用[ CI=λmaxA-nn-1]得

对A：[CI=3.005-33-1=0.003]

查表2得：RI=0.58，因而有CI/RI=0.003/0.58=0.052<0.1，满足一致性要求。

对B1：[CI=7.290-77-1=0.048]

查表2得：RI=1.32，因而有CI/RI=0.048/1.32=0.036<0.1，满足一致性要求。

对B2：[CI=4.104-44-1=0.034]

查表2得：RI=0.90，因而有CI/RI=0.034/0.90=0.038<0.1，满足一致性要求。

对B3：[CI=4.042-44-1=0.014]

查表2得：RI=0.90，因而有CI/RI=0.014/0.90=0.016<0.1，满足一致性要求。

2.2 应用案例

本文将选择JTY-GD-ZM2251光电感烟探测器作为实际案例，应用第1章所使用的性能评估方法对其做出评估，并根据性能评估结果提出合理化的建议。

根据《火灾探测信号处理算法及其性能评估方法研究》中得出JTY-GD-ZM2251光电感烟探测器的火灾探测性能如表3，抗干扰性能如表4，并根据上述资料以及对当今社会点型感烟火灾探测器的适用范围调查对本产品的环境适应性进行了专家打分，通过主客观结合得出了以下结论。

根据表1性能评价等级及二级指标层中15项指标因素，以及收集到的资料和表3、表4加以整理换算成百分比与表1进行对比得出所属等级，并将之前得到的各级指标相对权重值进行统计归纳，结果见表5。

[BA1=B1?RA1=0.3780.1000.3780.0290.127]

无须进行归一化验算，使用加权计算法计算“火灾探测性能”的正确得分：

[1×0.378+0.85×0.100+0.7×0.378+0.5×0.029+0.1×0.127=0.756]

对比表1，可以得出该型号点型感烟火灾探测器的“火灾探测性能”这一一级指标的性能评价等级为“中”。

[BA2=B2?RA2=0.5170.0670.3390.0770.000]

无须进行归一化验算，使用加权计算法，则“防误报性能”的正确分值：

[1×0.517+0.85×0.067+0.7×0.339+0.5×0.077+0.1×0.000=0.850]

对比表1，可以得出该型号点型感烟火灾探测器的“防误报性能”这一一级指标的性能评价等级为“良”。

[BA3=B3?RA3=0.3310.2550.3600.0520.000]

无须进行归一化验算，使用加权计算法，则“环境适应性”的正确得分：

[1×0.331+0.85×0.255+0.7×0.360+0.5×0.052+0.1×0.000=0.826]

对比表1，能够获得该型号点型感烟火灾探测器的“环境适应性”这一一级指标的性能评价等级为“良”。

综合上述一级指标评价结果，可得总的评价矩阵如下：

[R=RA1RA2RA3=0.3780.1000.3780.0290.1270.5170.0670.3370.0770.0000.3310.2550.3600.0500.000]

在此基础上，在对该型号点型感烟火灾探测器进行二级模糊综合评价，一级指标因素的权重向量为：[W=0.6480.2300.122]

[B=W?R=0.4040.1110.3600.0430.082]

无须进行归一化验算，使用加权计算法，则该型号点型感烟火灾探测器一级指标的正确得分：

[1×0.404+0.85×0.111+0.7×0.360+0.5×0.043+0.1×0.082=0.780]

对比表1，可以得出该型号点型感烟火灾探测器的性能评价等级为“中”。

综上所示，可以得出点型感烟火灾探测器即JTY-GD-ZM2251光电感烟探测器的性能评价等级为“中”。

3 总结

（1）产品的火灾探测性能有待提高，特別是对各种类型的火探测率有待提高，通过上述资料发现本产品对几种常见种类火探测率为优，但其他几种却比较差，在当今社会物品种类繁多的情况下，应对多种类型火探测率都为优或良。

（2）提高产品的抗干扰性，本产品的抗干扰性能处于中上水平，但对“香烟”和“烹调油烟”的抗干扰性明显有待提高。

（3）产品的环境适应性有待提高，特别是气流多变和湿度多变环境下的产品性能，外观也可以适当的做出改进。

（4）根据需要预留一定数量的空位点，以提高探测器的可扩展性。

（5）完善系统设计的同时，也应该做好安防人员管理及培训工作，做到人防、物防、技防相结合，充分发挥点型感烟火灾探测器的产品性能。

参考文献：

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