基于效用模型研究的消防灭火救援指挥分析

杜泽鸿

摘要：本文通过应用效用模型，探索灭火救援指挥中各种因素对决策的影响，并找出最能满足救援目标的策略。首先，定义了灭火救援行动的效用函数；其次，使用效用函数进行优化计算，以确定最佳的指挥策略。通过对实际案例的分析，检验方法的可行性。本研究为灭火救援行动决策提供了新的视角和方法，对于提高灭火救援指挥效能具有重要的实践意义，也为未来类似研究提供了参考和借鉴。

关键词：效用模型；消防灭火；救援指挥；方案优选

引言

消防灭火救援是一项关乎人民生命财产安全的重要工作，灭火救援指挥则扮演着至关重要的角色。然而，在应对突发火灾等紧急情况时，指挥员面临着巨大的壓力和复杂的决策环境，需要合理、快速做出准确的指挥决策，最大限度减少损失。本文旨在探索基于效用模型的消防灭火救援指挥，并研究其对提高救援行动效能的潜力，为指挥员在灭火救援行动中的决策提供重要参考和决策支持^[1]。

一、灭火救援作战方案内容及优选指标体系建立

（一）灭火救援作战方案的内容

明确火灾的规模和位置，包括火势大小、蔓延速度以及可能的危害范围。同时，进行火灾扩散预测和评估，以便指挥员能够更准确了解火势发展趋势，并明确组织结构和任务分工，确定各级指挥员的职责和权限，明确信息传递和指挥流程，确保指挥系统高效运作^[2]。

（二）灭火救援作战方案优选指标体系构建

收集大量实际灭火救援行动数据，构建灭火救援作战方案优选指标体系，将其划分为以下四个指标：作战目标、作战效益、作战风险和作战灵活性，见下表1。

1.作战目标。确定灭火救援行动的具体目标，包括火灾扑灭、人员安全转移、财产保护等。这个指标可以衡量方案是否能够达到预期救援目标，并且确保每个目标都得到适当的考虑和处理。

2.作战效益。评估灭火救援方案在资源利用、时间效率和成本效益等方面的效果。需要综合考虑实施方案所需投入的人力、物力和财力资源与最终取得的效果之间的关系，以此来判断方案的可操作性^[3]。

3.作战风险。对可能出现的风险和危险进行评估和控制，包括对火势扩散、救援人员和被困人员安全、环境污染等因素的风险评估以及应对措施的制定。通过降低风险和减少潜在损失，确保灭火救援行动的安全性和有效性。

4.作战灵活性。评估方案的可调整性和适应性。在灭火救援行动中，情况可能随时发生变化，因此方案需要具备一定的灵活性，以便在需要时进行调整和变更，包括指挥系统的弹性、资源调配的灵活性以及响应突发事件的能力。

通过综合考虑上述四个指标，可以构建一个科学而全面的优选指标体系，以帮助决策者选择最合适的灭火救援作战方案^[4]。

（三）优选指标体系各指标权重的确定

确定优选指标体系中各指标的权重是一个复杂而关键的过程。首先，需要明确指标体系的目的，并根据其重要性进行排序。然后，可以利用专家意见、相关文献、统计数据等多种信息来源，采用定性和定量分析方法来评估各指标的重要性和影响力。在确定权重时，可以考虑以下几个方面：指标的可靠性和有效性，即指标是否能准确反映评估对象的特征和性能；指标之间的相关性和互补性，即指标之间是否存在相互关联或互补的关系；指标的敏感性和稳定性，即指标对于评估对象的变化是否具有敏感性以及指标值是否随时间变化保持稳定；指标的可操作性和衡量性，即指标是否易于收集、计算和解释^[5]。

1.构造比较矩阵。根据现有灭火救援指挥实例，结合专家群体判断法，通过1～ 9标度法进行打分比较，构造出灭火救援作战方案优选比较矩阵A。

2.特征值与特征向量的计算。通过AHP法进行分析，利用方根法计算出各个比较矩阵的最大特征值与特征向量。

（1）几何平均值

公式中wⁱ代表权重系数。

（2）归一化

所求的特征向量为：

（3）最大特征值

3.一致性判别。一致性判别依据公式为：

其中：

代表平均随机一致性指标，具体见下表2。

其中选取，所以有：

由此可以看出各指标权重值分配合理，有着较高的一致性，对应的权重集为 {0.280， 0.470， 0.136， 0.114}。

二、基于效用函数的作战方案优选模型

（一）构建评价矩阵

设存在n个待评价方案，利用专家评价法进行打分，能够获得评价矩阵B。

其中b_ij代表i个待评价方案的第 j 个指标值。

（二）确定优选指标效用函数值

正向效用函数值为：

逆向效用函数值为：

其中：b_ij代表i 个待评价方案中第 j个优选指标的指标值；min{b_ij}代表n 个待评价方案中第j 个优选指标的最小值；max{b_ij}代表n 个待评价方案中第 j 个优选指标的最大值。

（三）确定优选方案综合评估值

在进行作战方案优选时，应以优选指标权重值和效用函数值为依据，计算待选方案的综合评估值，然后选择最大的一项，这个被选方案将会是最终被应用到战场上的最佳方案。它的综合评估值公式为：

其中W_ij代表优选指标权重。

计算步骤如下：

第一步 ：利用正向效用函数值公式和逆向效用函数值公式算出优选指标的效用函数值；

第二步：把效用函数的数值代入到综合评价值的计算公式中，得到了一个最佳方案的综合评价值；

第三步：通过对各因素的综合评价，选择最佳的操作方案^[6]。

三、应用实例

以某灭火救援作战为例，在进行初步研判后，拟制 4套作战方案，通过上述效用模型进行方案优选，利用专家评判法得到如下表3所示的评判结果。

进一步获得优选评价矩陣 B为：

根据优选评价矩阵计算各个指标的效用函数值。依据公式分别计算出方案一、方案二、方案三、方案四中各优选指标的效用函数值，结果如下所示：

根据效用函数值确定综合优选评估值，得出四种待选方案的综合评估值，分别为：

在这次的灭火救援现场，要想决定采用哪一种方案进行处置是合理、科学和有效的，就必须对所选方案进行数学量化计算，按照下面的步骤执行方案优选。首先，运用 AHP法，对各方案进行了优选。算出优选指标的权重值，再利用正向效用函数公式和逆向效用函数公式计算出正向指标效用函数值和逆向指标效应函数值，然后对计算出的优选指标权重值和效用函数值进行评估，得出各方案的综合评估值。在这个例子中，利用数学定理进行计算，得出方案一的综合优选评估值最大，所以这个方案是最优的。因此，应该将方案一确定为最佳的灭火救援作战方案^[7]。

结语

本研究旨在构建一个消防灭火救援指挥的优选方案效用模型，并通过实际数据和数学模型的应用，寻找最佳的灭火救援策略。基于效用模型的分析结果显示，这种方法可以帮助消防指挥员在紧急情况下做出更准确、科学的决策。通过建立效用模型，量化不同因素对灭火救援行动的重要性，如火灾规模、火势蔓延速度、逃生路径等，并通过数学模型计算，为指挥员提供决策支持^[8]。

参考文献

[1]张杨.优化消防灭火救援安全管理的策略探析[J].今日消防，2022，7（12）：136-138.

[2]杨志.消防灭火救援现场的紧急避险和安全防护分析[J].消防界（电子版），2022，8（23）：94-96.

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[4]刘闯.无人机在化工消防灭火救援工作中的应用[J].化纤与纺织技术，2022，51（12）：100-102.

[5]王镔.石油化工园区消防灭火救援装备建设的策略[J].化纤与纺织技术，2022，51（12）：88-90.

[6]韦巍.网络技术在自动化消防灭火救援中的应用研究[J].互联网周刊，2022（23）：32-34.

[7]陈鹏.消防灭火救援安全管理现状及优化策略研究[J].消防界（电子版），2022，8（22）：79-81.

[8]葛启发.消防灭火救援安全管理问题及对策探讨[J].消防界（电子版），2022，8（22）：88-90.