一种基于dea-ahp的粮食储藏绿色度评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于粮食储藏技术领域，具体涉及一种基于DEA-AHP的粮食储藏绿色度评 价方法。
【背景技术】
[0002] 在国家政策大力扶持之下，我国粮食生产连续8年丰产，但是在需求量也不断增 长的同时，供求形势依旧偏紧。正是在这种供求形势难以改变的情形下，更加突出了粮食储 藏工作的重要性。在1996年第二次世界粮食首脑会议提出的"粮食安全"内涵要求下，保 证粮食的储备水平，从每年粮食霉变及虫害等损失（损失约为粮食产量的8%)入手，要尽 可能地减少损耗，在质量上保证粮食的营养和健康，做好粮食储藏工作。这些都是对于粮食 储藏技术工作的新要求、新挑战，也是历史赋予的神圣使命。
[0003] 我国粮食储藏发展的方向，主要是通过传统粮食储藏技术升级，实现粮食储藏技 术的"绿色、生态、和谐"，最终实现粮食储藏"高质量、高营养、高效益"和"低损耗、低污染、 低成本"的目标。以生态储粮这一重要理论为指导，因地制宜建立我国特色的、不同储粮生 态区、最佳经济运行模式的绿色储粮技术体系，从最大限度上来利用各种生态环境的自然 资源条件，以达到安全储粮的最终目的。因此，粮食储藏的绿色度已成为衡量我国粮食储藏 技术先进程度的一项重要指标。
[0004] 目前我国尚未形成系统的粮食储藏绿色度评价系统，如GB/T29890-2013中只对 粮库的仓储设施与设备、有害生物控制等方面提出一些基本要求；论文"我国粮食储藏的 现状及发展趋势"（杨广靖，任云虹，贾金元，等.我国粮食储藏的现状及发展趋，粮食 加工，2012, 37(1) :60-63.)阐述了我国粮食储藏的现状、技术标准规范、发展趋势等方面， 但未对其评价体系进行介绍；论文"粮食安全储藏技术指标评价体系"（陶诚，吴峡，徐鸿 生，等.粮食安全储藏技术指标评价体系.粮食储藏，2004, 32 (5) : 15-21.)综合分析了 全国各储粮生态区域不同的仓储设施配置、粮食品质和粮堆生态情况对粮食安全状况的影 响，但其采用专家经验判断的主观评价法，评价结果容易受专家的经验、水平和人为主观因 素的影响，评价不够客观和准确，而且评价指标设置较为单一，缺乏均衡性，不够科学，因此 急需找到一种将主观客观相结合的评价方法。
[0005] 层次分析法（Analytic hierarchy process, ΑΗΡ)是由美国著名的运筹学家SAATY 教授于20世纪70年代中期提出的一种定性和定量相结合、系统化的、层次化的分析方法。 但是传统的层次分析法虽然能充分利用专家的主观意见，但其过分依赖主观判断，其标度 方法为确定性方法，因此具有明显的不足。
[0006] 数据包络分析（DEA)是以"相对效率"概念为基础，根据多指标投入和多指标产出 对相同类型的单位（部门）进行相对有效性或效益评价的一种系统分析方法。通常是对一 组给定的决策单元（DMU)，通过输入和输出数据的综合分析，DEA可以得出每个DMU综合效 率的数量指标。数据包络分析法的评价结果不受人为因素影响，但不能反映决策者的偏好。
[0007] 综上所述，粮食储藏绿色度是粮食储藏的绿色化程度，而粮食储藏的绿色化是指 在粮食储藏过程中抑制真菌、虫害、湿度等对粮食的危害，使粮食储藏先进技术及设备得到 充分的应用，达到经济效益、社会效益和环境效益的统一。粮库的干燥技术、气调储藏技术、 机械通风装置、粮库布局、粮情检测技术等都对粮库的绿色度具有较大的影响，在多种条件 决定的情况下使用单一评价方法评价粮食储藏的绿色度可靠性较低。目前我国尚未形成系 统的粮食储藏绿色度评价系统，利用层次分析结合数据包络的粮食储藏绿色度评价方法更 是没有。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于克服粮食储藏绿色度绿色度评价度方法的不足，发明了一种基 于DEA-AHP的粮食储藏绿色度评价方法，提出了 13个具有代表性的指标，并通过AHP结合 DEA评价了 13个指标的单个因素绿色度表现，并且克服单一层次分析法主观性强的不足， 并且可以把多个粮食储藏的方案放在一起进行讨论和计算，该方法不仅能够反映决策者的 偏好，而且可以客观量化的评价备选方案，是一种来客观、科学、可量化的粮食储藏绿色度 评价方法。
[0009] 为达到以上目的，本发明采用几下技术方案，包括以下步骤：
[0010] S1、首先根据我国粮食储藏技术正在由传统储粮技术向绿色储粮技术发展，由粗 放型仓储管理向精细化仓储管理发展的要求，本发明提出了 13个具有代表性的指标，然后 用层次分析法(Analytic hierarchy process, ΑΗΡ)确定评价指标体系，使各因素之间的关 系层次化、条理化，并能够区分各因素对评价目标的影响程度。运用AHP方法，组织专家两 两比较指标的相对重要性，给出相应的比例权重，构建上层某要素对下层相关元素的判断 矩阵，并计算判断矩阵的最大特征值及对应特征向量，对得到的判断矩阵通过一致性检验。 [0011] S2、然后结合数据包络法（DEA)确定各个粮食储藏方案对应各指标的具体表现。
[0012] S3、最后结合指标权重对多个粮食储藏方案进行综合评价。
[0013] 进一步，所述步骤S1，其包括：
[0014] S11、确定指标体系是指：根据我国粮食储藏技术正在由传统储粮技术向绿色储粮 技术发展，由粗放型仓储管理向精细化仓储管理发展的特点，本发明提出从绿色储藏先进 技术Α1，绿色储藏设备与装置Α2和绿色仓储综合考虑A3这3个角度（一级指标）选出具 有代表性的13个指标（二级指标）作为评价粮食储藏绿色度的依据。
[0015] 其中绿色储藏先进技术Al包括：非化学防虫技术Β1、真菌防治技术Β2、先进干燥 技术B3、气调储粮技术B4和低温处理技术B5 ;
[0016] 绿色储藏设备与装置A2包括：环流熏蒸设备B6、谷物冷却设备B7、机械通风装置 B8和粮情监测装置B9 ;
[0017] 绿色仓储综合考虑A3包括：合理粮库选址B10、合理粮库布局B11、合理配套设施 B12和合理粮库维护B13。
[0018] S12、构建上层某要素对下层相关元素的判断矩阵是指：依据层次结构模型按下 表1的比较标度构建判断矩阵D，分别对组内和组间元素构建判断矩阵，即分别以一级指标 Al、A2、A3为准则，在组间两两比较，得到一个判断矩阵D1;然后在组内，分别以每一个指标 为准则，两两比较，判断与其他指标的关系，得到判断矩阵仏、D3、D4，共可以得到4个矩阵。 各指标的比较标度如表1所示，其中i和j分别代表表中第i个要素和第j个要素，Cllj指 第i个要素与第j个要素的关系标准值。
[0019] 表1.各指标的比较标度
[0023] S13、计算判断矩阵的最大特征值及对应特征向量是指：判断矩阵D的特征值可由 DXX= λ XX计算得到，其中λ为矩阵D的特征值，非零向量X称为D的对应于特征值λ 的特征向量。由数学理论可知D存在唯一的最大特征根λ _，采用方根法计算λ _和W的 近似值。首先对判断矩阵D中的每一行的元素的值做乘积M1= d n X dl2X…X din，η为判断 矩阵阶数，M1代表第i个要素相对与其他要素的重要性比值之积，然后对M 1开η次方，得到 y再对W1进行归一化，即
，W1为归一化后的各因素的权重向量，所 有二级指标的权重等于各个二级指标在组内的权重与其所在一级指标在组间所占权重的 乘积。最后通过公示
求得判断矩阵的最大特征值λ _，其中D为判断矩阵， w为归一化后的各因素的权重向量，η为矩阵D的阶数。
[0024] S14、判断矩阵一致性检验是指：分析者依据个人经验和知识建立的D难免存在误 差，为使判断结果与实际情况更好地吻合，可按式Cr= C :/^对D的一致性进行检验，式中： C1为一致性检验指标，C1= (λ _-nV(n-l) ;n为判断矩阵的阶数；R1为平均随机一致性指 标，取值见下表。当CR〈0. 1，则D的一致性可接受，上述计算得到的w即为各因素的权重向 量；否则需重新调整D至满足一致性检验要求。
[0025]表 2. R1 取值
[0027] 进一步，所述步骤S2,其包括：
[0028] S21、数据包络法具体算法是指：其中V = (V1, V2,…，vm)是DEA的输入，m为输入 变量数量；U = (Ul，U2，…，uk)是DEA的输出，k为输出变量数量；本发明中以"差"（V 1)、 "中" (V2)为系统的输入，"良" (U1)、"优" (U2)作为系统的输出，即V = (Vl，V2) ,U = (U1, U2)。
j = 1，2,…，13 ;其中Xj为系统输入的得分矩阵，Y为系统输 出的得分矩阵，本发明中\即指粮库在指标j上"差"的得票数为X n，"中"的得票数为x2]， "良"的得票数为，"优"的得票数为y2]，也即是专家的评价结果，通过以下公式：
[0031 ]其中 U · Y 为 U1 · Y1^u2 · y2j+......U