基于云模型的高校消防安全标准化评估研究

2020-02-14于振江工程师补利军邵泽开卞昊雯

安全 2020年1期

于振江工程师补利军邵泽开卞昊雯

(中国人民大学保卫处，北京 100872)

0 引言

2000年以来全国高校范围内共发生火灾4000余起，仅2018年，北京大学、中国人民大学、北京航天航空大学、中国农业大学等高校先后发生火灾，造成不良舆论，高校消防安全管理工作水平有待提高[1]。当前各高校消防安全管理水平参差不齐，多数存在消防组织制度未规范化、消防标志未标准化、重点部位未警示化、培训演练未常态化等情况，一定程度上增大了高校火灾风险[2]。由于消防安全管理工作专业性较强，需通过法律、法规、规章等标准化要求调整人们的行为并调整人与其他事物之间的关系。为降低高校消防安全管理风险，可将标准化管理方法引入高校消防安全管理中，大幅提高高校消防安全管理水平。

国内众多学者对消防安全标准化进行了研究，汪礼苗等人明确了消防安全标准化管理的方法和内容[3]；万修梁等人认为应建立消防安全标准化评价验收机制[4]；周慧从人员、制度、管理以及技术4个方面阐明了企业消防安全标准化建设内容，并采用层次分析法进行评估[5]。《高等学校消防安全管理规定》《普通高等学校消防安全工作指南》等文件明确高校消防安全管理内容；《学校消防安全标准化管理》DB/43T 589-2010、《社会单位消防安全标准化建设指南8部分：学校》DB 33/T 828.8-2011中明确了学校安全标准化建设的术语和定义、建设要求和评定标准等，以上文献中关于高校消防安全标准化体系仍未健全且未提出高校消防安全标准化评级方法。

考虑到层次分析法等半定量及定量的评估方法弱化了定性指标的模糊性，直接导致评价结果主观性强，而用云模型描述评价中语言变量可将定性概念转化为定量的数学模型，进一步降低主观因素对评估结果的影响，因此本文采用云模型对高校消防安全标准化等级进行评估研究[6]。

1 云模型

1.1 云模型

1995年中国科学院院士李德毅首次提出了云模型，利用该模型可实现定性概念、定量数据的可逆转化，并在特定条件下形成某种映射关系，为解决更复杂的决策问题提供新的方法[7]。现阶段云模型已成功应用于决策分析、自然语言处理、图像处理、智能控制、数据挖掘等领域[8]。

该模型中假定U为一论域，C为该论域的定性概念。x是定性概念C映射到论域空间U上的一个点，表示C中可能实现若干种情况之一，定性概念C映射到论域空间U的映射可以用隶属度函数μ(x)表示，且μ(x)∈[0，1]。每个点x都是一个随机分布的云滴，大量云滴积聚组成了定性概念C的云，直观反映出C的不确定性[9]。

1.2 云的数学模型及基本运算

目前云理论的分布形态主要包括三角形云、矩形云、梯形云和正态云等，由于客观世界中大量随机现象均近似服从正态分布，因此本文采用正态云分布模型进行研究分析[10]。正态云模型可以用C(Ex，En，He) 表示，其中x表示论域U的一个云滴，期望Ex表示模糊概念C在论域U上的数值；熵En表示定性概念C不确定性程度的度量，随机性和模糊性与熵成正比例关系。超熵He表示熵的不确性度量，主要用来反映云的离散程度和云厚度，云的离散程度和云厚度随着超熵增大而增大。

同一个论域U中的云C1(Ex1，En1，He1)，C2(Ex2，En2，He2)可进行运算，见表1。

表1 云的运算法则Tab.1 Cloud algorithm

1.3 正向云发生器

云发生器是云模型的计算方法，可将定性概念、定量数据相互转换。根据计算方法中输入参数的不同，云发生器又分为正向云发生器和逆向云发生器以及X云发生器和Y云发生器等。作为最基本的云算法，正向云发生器可将定性概念C中可实现的各种可能性转化成定量数据，明确数据范围并根据隶属度函数确定分布规律。

2 高校消防安全标准化体系

2.1 高校消防安全标准化体系内容

目前国内相关规范或文件规定的高校消防安全标准化体系内容不健全，本文参考《企业安全生产标准化基本规范》GB/T 33000-2016及其他参考文献[11]调研，将安全标准化建设分为两个层次，如图1。

一级指标主要包括消防安全目标与职责、消防安全管理制度、消防安全教育培训、现场消防安全管理、火灾隐患识别与整改、应急管理、事故管理、持续改进等8个核心技术要求。

一级指标又细化为33个二级指标，其中消防安全目标与职责包括：消防安全目标、消防组织机构与人员、消防安全责任制、消防经费；消防安全管理制度包括：国家法律法规与规章制度、单位消防安全管理制度、消防设施操作规程、消防档案管理；消防安全教育培训包括：教育培训管理、消防安全管理人员教育培训、消防控制室人员教育培训、微型消防站人员培训、新上岗人员培训、师生培训等；现场消防安全管理包括：消防安全重点部位管理、房屋内部改造流程、建筑防火、消防设施器材配置、消防设施维护管理、作业消防安全、消防标志等；火灾隐患识别与整改包括：火灾隐患管理、重大火灾隐患识别、消防安全检查、消防安全隐患整改；应急管理包括：应急预案、应急演练、应急演练总结；事故管理包括：事故报告、事故调查与处理、事故管理；持续改进包括：绩效评定、持续改进等。

图1 高校消防安全标准化体系Fig.1 The fire safety standardization system in universities and colleges

2.2 高校消防安全标准化体系分级

《冶金等工贸企业安全生产标准化基本规范评分细则》将大于60分的标准化水平分成一级、二级、三级，但未对60分以下的标准化水平进行分级。文献[12]将火灾风险进行量化，并分为低风险、中风险、高风险、极高风险4个级别，其中处于可控制以下水平的是高风险与极高风险。本文结合以上两种分级方法，将高校消防安全标准化级别分为5级，并明确了不同消防安全标准化等级特征，其中Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级可满足日常消防管理要求，Ⅳ级、Ⅴ级需单位进行整改，见表2。

3 基于云理论的高校消防安全标准化水平评估

3.1 构建指标等级的权重云模型、评价云模型

黄金分割律不但具有比较精确的数学表达，还有较高的普遍性和抽象性，为人们把握事物的最佳度提供了一个最基本的依据[13]。黄金分割法目前已运用在安全领域评估中，比如高层建筑火灾风险评估、城市灾害应急能力评价、盾构隧道施工风险综合评价、长距离引水工程运行安全风险评价、涉爆粉尘企业安全风险评估[14-18]，因此本文引入黄金分割率将云分成3、5、7等奇数个云，较小云的熵和超熵等于相邻较大云的0.618倍。

表2 风险分级量化和特征描述Tab.2 The risk classification quantification and specific description

设中间云为C0(Ex0，En0，He0)，其左右两侧相邻的云分别为C-1(Ex-1，En-1，He-1)，C+1(Ex+1，En+1，He+1)，C-2(Ex-2，En-2，He-2)，C+2(Ex+2，En+2，He+2)。各云的数字特征算法如下：

(1)

Ex-2=xmin

(2)

Ex+2=xmax

(3)

(4)

(5)

(6)

En=0.618×En+1

(7)

(8)

(9)

(10)

表3 指标评价语言及权重云Tab.3 The indicator evaluation language and weight cloud

高校消防安全管理标准化水平越低，高校消防安全管理风险越大，反之亦然。根据风险可接受程度可设置“风险不可接受”、“风险难接受”、“风险可接受”、“风险可允许”、“风险可忽略”5个语言值，根据式(1)—式(10)计算各个评价语言值的评价云模型，见表4。

表4 风险语言评价及评价云Tab.4 The risk language assessment and assessment cloud

3.2 综合评判

根据图 1高校消防安全标准化指标体系及表 1 中的云计算法则，结合评价语言值确定最底层指标评价云模型，计算如下：

aj=νj×wj

(11)

式中：

aj—最底层第j个子指标的评价云模型；

νj—最底层第j个子指标的语言评价云模型；

wj—最底层第j个子指标的权重云模型。

依据aj计算结果，采用加权平均法得出综合评判云模型结果集Ai=(a1，a2，…，ak)，其中ak为第i层中第k个指标的云模型，计算如下：

(12)

式中：

akj—第i层中第k个指标的第j个子指标的语言评价云模型；

Wkj—第i层中第k个指标的第j个子指标的权重云模型。

4 实例应用

本文根据图1制定高校消防安全标准化评估表，采用云理论的计算方法对该校消防安全标准化建设水平进行评估。本次评估邀请5名一级注册消防工程师、高校消防安全保卫专家等人，共同组成专家评估小组，确定各个子指标的权重云和评价云，然后利用式(11)计算子指标的评价云模型。本文以现场消防安全管理指标为例，现场消防安全管理评估结果云模型为(0.607，0.041，0.005)，相应计算结果，见表5。同理可求得其他指标的云及其数字特征，见表6。

依据式(12)计算出该校消防安全标准化评价结果云模型为(0.736，0.049，0.006)，将云模型输入到评价结果图中，可得出该校消防安全标准化等级介于为Ⅱ级与Ⅰ级之间，且靠近Ⅱ级，如图2，整体造成的消防安全管理风险可允许，需强化高校主动消防安全标准化管理意识。

表5 消防安全教育培训标准化评估结果Tab.5 The evaluation results of education and training of fire safety

表6 高校消防安全标准化评估结果Tab.6 The evaluation results of fire safety standardization in example university

5 结论

(1)国家规范未明确高校消防安全标准化评估方法，考虑到传统的半定量及定量评估方法主观性较强且未能体现定性指标的模糊性，提出基于云模型的高校消防安全标准化评估模型，该模型很好地兼顾了高校消防安全标准化评估的模糊性和随机性特点。

(2)高校消防安全标准化体系由8个核心技术要求构成，分别为消防安全目标与职责、消防法律法规与规章制度、消防安全教育培训、现场消防安全管理、火灾隐患识别及整改、应急管理、事故管理、持续改进等。8个核心技术要求又细分为33个指标，其中消防安全目标与职责、火灾隐患识别及整改极重要，消防法律法规与规章制度、现场消防安全管理、消防安全教育培训较重要，应急管理一般重要，事故管理、持续改进次重要。