基于层次分析法的气体灭火系统消防安全评估研究

乔辉，彭洛克

（1.中山市消防救援支队；2.肇庆市消防救援支队）

1 引言

气体灭火系统是自动灭火系统中重要的一类，主要用于不适于设置水灭火系统等其他灭火系统的环境，比如，计算机机房、重要的图书馆档案馆、移动通信基站（房）、公共建筑配电房、UPS室、电池室和柴油发电机房的储油间等。气体灭火系统消防安全评估，主要是对建筑内该系统的现状和性能进行评估。目前，无论是消防监督检查，还是消防设施日常维护保养检测等工作，多是从定性的角度开展，较少有定量评估。文章在充分考虑气体灭火系统特点的基础上，运用层次分析法（Analytic Hierarchy Process，简称AHP）、专家打分法和消防监督经验，建立四级消防安全评估指标体系，并在定量评估该系统上，开展研究。

2 建立层次分析模型和评估指标体系

结合《气体灭火系统设计规范》（GB50370-2005)《、建筑消防设施检测技术规程（》XF503-2004）《、建筑消防设施的维护管理》（GB25201-2010）、专家建议等，将指标评估体系划分为4个层次（见图1）。

图1 气体灭火系统消防安全评估层次结构模型

一级指标为气体灭火系统消防安全A；二级指标为储存装置B、防护区C、气体灭火控制器D、喷头管网及选择阀等组件E、系统功能F等5个；三级指标为容器外观和操作距离B1，充装量、充装压力及泄压装置B2，驱动气瓶外观、规格及压力B3，防护区划分C1，防护区内外报警及操作装置C2，泄压口及事故排风C3，选型及设置D1，电源D2，功能D3，喷头E1，管网E2，选择阀E3，启动功能F1，延时功能F2，其他设施动作功能F3等15个；四级指标共细化为30个（见表1）。

表1 气体灭火系统评定标准和权重设定

续表

3 各指标权重计算

3.1 构造判断矩阵并计算第二、三级指标权重

分别对第二、第三级指标中的各个指标进行两两对比，采用1-9标度法(见表2)确定各指标间的相对重要性赋值，依次构建第二级、第三级指标判断矩阵，数据值越小，说明其重要性程度越小[2]。以第二级指标判断矩阵为例，其重要性程度见表3。

表2 判断矩阵标度及相对重要性说明

表3 第二级指标判断矩阵A

采用几何平均法（见式1），分别计算出第二级指标相对于第一级指标的权重(WAi)，和第三级指标相对于第二级指标的权重（WBi，WCi，WDi，WEi，WFi），见表4。

表4 第三级指标判断矩阵权重

4.1 单排序一致性检验

分别计算第二、三级指标各判断炬阵的最大特征根λmax，来求得各判断矩阵的随机一致性比率CR，计算公式见式2。只有CR＜0.1时，判断矩阵才能通过一致性检验，即判断矩阵在逻辑上具有合理性[3-4]，具体计算结果见表5。

表5 各判断矩阵相关参数

式中：CI为判断矩阵的一般一致性指标；n为判断矩阵的阶数；RI为平均一致性指标（3阶矩阵为0.52，5阶矩阵为1.12）。

计算结果显示，各判断矩阵的CR值均小于0.1，说明各判断矩阵单排序一致性检验符合要求。

4.2 总排序一致性检验

层次总排序是利用层次单排序的结果，计算出第三级指标相对于第一级的组合权重，即第三级指标总的优先次序的相对权重。因此，只有总排序一致性通过检验，才能保证总排序结果的合理性。检验方法与单层次排序检验类似：

计算求得：CR(3)=0.03＜0.1，表明总排序符合一致性要求。通过第二级指标权重加权综合后，计算得到第三级指标相对于第一级指标的总排序结果，从高到低依次为：F1(0.3)＞D1(0.21)＞C1(0.119)＞F2(0.074)＞D3(0.052)＞F3(0.05)＞D2(0.042)＞C2(0.039)＞B2(0.03)＞C3(0.024)＞B3(0.023)＞E3(0.021)＞E1(0.007)＞B1(0.007)＞E2(0.002)。其中，系统启动功能、控制主机选型及设置和防护分区划分这3项权重占比高。

4.3 确定评分标准和评估等级

第四级指标由第三级指标细化而来，根据相关标准规范、以往消防监督经验和多位专家建议，将第四级指标相对重点程度分为I级（一般指标）、Ⅱ级（主要指标）、Ⅲ级（关键指标），综合第三级指标总排序结果，提出第四级指标的建议权重，并制定出评分标准[5]，见表1。同时，将气体灭火系统的评分结果与评估等级挂钩，更好地将评估体系从定性和定量上有效结合，直观准确。消防安全评估划分4个等级（见表6）。

表6 气体灭火系统消防安全评估等级及特征

5 结语

气体灭火系统的消防安全评估指标繁多，文章针对该系统的特点，按照相关技术标准和现实工作需求，充分利用层次分析方法和半定量分析中的专家打分法，建立合理科学的四级评估指标体系和评估模型。在各指标总排序权重基础上，提炼出系统检查评分标准，并将评分结果与评估等级挂钩。在整个评估体系内，起关键作用的第三级指标权重总排序结果表明，系统启动功能、控制主机选型及设置和防护分区划分这3项权重系数较大，要引起足够重视。该评估系统为既有建筑消防监督检查、消防设施检测和维护保养等工作提供了有效的评判依据和参考。