一种基于模糊重心的电梯安全综合评估方法

1.本发明涉及电梯安全技术领域，尤其是涉及一种基于模糊重心的电梯安全综合评估方法。


背景技术：

2.社会的不断发展改变了人们的生活，电梯作为一种现代化的代步公共设施，越来越多地出现在办公楼、商场、住宅楼、酒店等公共场所。在为人们提供极大方便和快捷服务的同时，也时常造成麻烦和伤害。电梯安全评估是为了贯彻“安全第一、预防为主”的方针，通过对电梯设备、部件、人的行为、管理状况进行风险分析和风险评定，预测可能给乘用人员所带来的危险和危害程度，并提出合理可行的安全对策措施，以指导风险控制和事故预防，达到最低事故率、最少损失和最优的安全投入效益目的。目前，电梯安全指标信息大多数来自维护人员的人工统计、安全规范标准的概述和安全评估模型的分析。对于电梯而言，由于指标因素众多，很难在建立安全评价指标体系时，同时满足指标体系建立的完备性、科学性和可行性。
3.传统的模糊综合评价在评价指标较多时，若某个指标的权重较小，将会出现该指标被“淹没”的现象，从而造成评价信息的丢失，影响评价结果的准确性和可信度，另外，在按最大隶属度原则确定评价结果时，若评语集中的最大的和第二大的非常接近时，仍然只取最大者，从而也造成评价信息的丢失。为此，提出了基于模糊重心的模糊综合评价方法。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于模糊重心的电梯安全综合评估方法，基于改进的层次分析法和反熵权法相结合的赋权方法计算组合权重，采用模糊综合评判法与重心法相组合的算法计算各项指标值，根据评价指标的评价情况，通过计算模糊集的重心，根据重心的位置来确定评价结果，最后，将各指标值加权合成即为最终评价结果，构成一套完整的综合评价方法，对电梯的安全状态做出综合评判和决策，解决了传统的模糊综合评价在评价指标较多时，若某个指标的权重较小，将会出现该指标被“淹没”的现象，从而造成评价信息的丢失，影响评价结果的准确性和可信度，另外，在按最大隶属度原则确定评价结果时，若评语集中的最大的和第二大的非常接近时，仍然只取最大者，从而也造成评价信息的丢失的问题。
6.(二)技术方案
7.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于模糊重心的电梯安全综合评价方法，具体包括：
8.s1、构建电梯安全性评估指标体系；
9.s2、基于改进层次分析法和反熵值法分别确定主观权重和客观权重，从而确定综合权重 w；
10.s3、根据评价情况建立各个评价指标与评价等级之间的用隶属度表示的模糊评价矩阵r，计算每一个评价指标的模糊重心g；
11.s4、将权重向量w左乘模糊重心向量g，得到评价结果。
12.通过改进的层次分析法和反熵值法相结合的赋权方法，并与模糊重心综合评价法相配合，对电梯运行状态进行综合的安全评估，真实的反应电梯运行状态。
13.进一步的，步骤s1具体包括：
14.s11、选取若干个电梯安全性能指标作为评估指标；
15.s12、将评估指标分为若干个层次，建立层次结构模型。
16.选取电梯运行性能指标的原则是选取尽可能少的，并且对电梯运行影响重要的指标作为评估指标。
17.进一步的，所述评估指标至少包括人员因素、设备因素、环境因素、管理因素，所述人员因素包括使用者、管理者和维保人员，所述设备因素包括曳引能力、制动能力、层桥门保护、超速保护、行程位置控制和电气控制，所述环境因素包括使用场所、机房环境、井道环境和底坑环境，所述管理因素包括安全管理机构、安全管理制度及实施和安全检查。
18.建立的评估指标第二层是人员因素、设备因素、环境因素、管理因素，第三层为使用者、管理者、维保人员、曳引能力、制动能力、层桥门保护、超速保护、行程位置控制、电气控制、使用场所、机房环境、井道环境、底坑环境、安全管理机构、安全管理制度及实施和安全检查。
19.进一步的，步骤s2中基于反熵权法确定客观权重具体包括：
20.s211、设有m个指标，n个评估对象，可以得到评价矩阵x的m
×
n矩阵：
21.s212、标准化处理：
22.s213、计算各指标反熵：其中，若p
ij
＝1，则定义(其中1≤i≤m，1≤j≤n)；s214、计算评估元素权值：计算评估元素权值：从而得到各元素权值wb＝(w1，w2，w3...wn)。
23.进一步的，步骤s2中基于改进的层次分析法确定主观权重具体包括：
24.s221、建立比较矩阵，根据下一个层次的因素，比较相关因素在这一层面上的相对重要性，从而建立比较矩阵a，此过程使用三标度法，用(0，1，2)表示各因素之间的相互重要性；
25.s222、首先，设有m个方案，n个指标，建立比较矩阵a＝(a
ij
)m
×
n：
[0026][0027]
s223、然后计算出各元素重要性的排序指数，将比较矩阵转化为判断矩阵，ri是各指标的排序指数：
[0028]
s224、极差法构造判断矩阵。将比较矩阵a＝(a
ij
)m×n通过极差法转化为判断矩阵 c＝(c
ij
)m×n：r表示极差＝r
max-r
min
，cb＝9，式中 r
max
＝max{r1，r2，
…
，rn}，rmin
＝min{r1，r2，
…
，rn}；
[0029]
s225、按行将各元素连乘并开n次方，得到各元素的几何平均值：
[0030]
s226、计算特征向量和特征值并做一致性检验。首先bi归一化，求出最大特征值所对应的特征向量w＝(w1，w2，w3...wn)，其中s227、计算判断矩阵的最大特征值一致性检验在满足一致性检验后其权重值为特征向量值：wa＝(w1，w2，w3...wn)。
[0031]
进一步的，步骤s2中基于主观权重和客观权重确定综合权重具体包括：
[0032]
主观权重和客观权重通过组合方式结合获得综合权重w＝αwa+(1-α)wb，α为偏好权重，0≤α≤1，咨询专家及查阅资料后，取α＝0.4。wa为主观权重，wb为客观权重。
[0033]
进一步的，步骤s3具体包括：
[0034]
根据评价情况建立各个评价指标与评价等级之间的用隶属度表示的模糊评价矩阵计算每一个评价指标的模糊重心g。
[0035]
若论域u为实数域中的有界可测集，则u上模糊集a的隶属函数μa(x)的重心定义为：其中∫μa(x)dx≠0。
[0036]
当论域(r为实数域)时，重心定义为：其中
[0037]
进一步的，步骤s4具体包括：将权重向量w左乘模糊重心向量g，得到评价结果。
[0038]
本发明的有益效果是：
[0039]
1.该基于模糊重心的电梯安全综合评估方法，采用改进的层次分析法计算主观权重，利用三标度法构建判断矩阵，既考虑了专家的知识与经验，又能有效降低过多的主观因素和减少计算工作量。
[0040]
2.该基于模糊重心的电梯安全综合评估方法，采用反熵权法计算客观权重，产生的权重反差较弱，能和ahp算法相辅相成。
[0041]
3.该基于模糊重心的电梯安全综合评估方法，采用改进的层次分析法ahp和反熵权法相结合的赋权方法，并与模糊重心综合评价法相配合，通过计算模糊集的重心，减少了信息的丢失，对电梯安全状态进行综合性的安全评估。
附图说明
[0042]
图1为本发明流程示意图。
[0043]
图2为本发明子步骤流程图。
[0044]
图3为本发明电梯安全性能指标层次图。
具体实施方式
[0045]
为了便于本领域人员更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本发明的保护范围。
[0046]
如图1所示，本实施例所述的一种基于模糊重心的电梯安全综合评价方法，具体包括：
[0047]
s1、构建电梯安全性评估指标体系；
[0048]
s2、基于改进层次分析法和反熵值法分别确定主观权重和客观权重，从而确定综合权重 w；
[0049]
s3、根据评价情况建立各个评价指标与评价等级之间的用隶属度表示的模糊评价矩阵r，计算每一个评价指标的模糊重心g；
[0050]
s4、将权重向量w左乘模糊重心向量g，得到评价结果。
[0051]
通过改进的层次分析法和反熵权法相结合的赋权方法，并与模糊重心综合评价法相配合，对电梯运行状态进行综合的安全评估，真实的反应电梯运行状态。
[0052]
下面结合图2和图3对本发明一种基于模糊重心的电梯安全综合评价方法的步骤逐一描述。
[0053]
如图2所示，为本发明一种基于模糊重心的电梯安全综合评价方法包括的子步骤流程图。
[0054]
步骤s1具体包括：
[0055]
s11、选取若干个电梯安全性能指标作为评估指标；
[0056]
s12、将评估指标分为若干个层次，建立层次结构模型。
[0057]
建立的电梯安全性能评估指标体系如图3所示，在本实施例中，选用了16个电梯运行性能指标作为评估指标，并分为三个层次。建立的评估指标第一层为目标层，电梯安全综合评价c，第二层次的评估指标包括人员因素c1、设备因素c2、环境因素c3、管理因素c4，第三层次的评估指标包括使用者c11、管理者c12、维保人员c13、曳引能力c21、制动能力 c22、层桥门保护c23、超速保护c24、行程位置控制c25、电气控制c26、使用场所c31、机房环境c32、井道环境c33、底坑环境c34、安全管理机构c41、安全管理制度及实施c42 和安全检查c43。
[0058]
步骤s2具体包括：基于改进层次分析法和反熵值法分别确定主观权重和客观权重，并基于主观权重和客观权重确定综合权重w。
[0059]
其中，基于反熵权法确定客观权重具体包括：
[0060]
s211、有m个评价指标，n个评估对象，可以得到评价矩阵x的m
×
n矩阵。在本实施例中，选取3个专家对16个评价指标进行打分，构建评价矩阵a。
[0061]
确定打分标准。u＝(安全，较为安全，一般安全，很不安全)。85-100为安全，70-85 为较为安全，55-70为一般安全，55以下为很不安全。
[0062]
表1电梯安全评价指标打分原始数据表：
[0063][0064]
s212、对于数据进行标准化处理。在本实施例中，标准化处理得到如下表2：
[0065][0066][0067]
s213、计算各指标反熵：
[0068]
二级指标反熵ejc110.808104262c120.754104689c130.867563228
c210c220.711755305c230.990965617c240.711755305c250.789269644c260.867563228c310.754104689c320.705583925c330.711755305c340.699825402c410.702043421c420.929138007c430.724005544
[0069]
s214、计算得到客观权重。表3评价指标权重表。
[0070]
基于改进的层次分析法确定主观权重具体包括：利用三标度法建立比较矩阵。
[0071]
然后计算出各元素重要性的排序指数r，极差法构造判断矩阵，最后求得向量值，
[0072]
得到比较矩阵和排序指数：
[0073]
c1c11c12c13ric111225c120123c130011
[0074]
得到判断矩阵：
[0075][0076][0077]
计算相应的bi和wi值。bi＝(3，1，1/3)；wi＝(0.6923，0.2308，0.0769)，经一致性检验计算得cr＝0＜0.1，满足一致性检验，即权重为w＝(0.6923，0.2308，0.0769)。
[0078]
同理，可求得评价指标体系所有指标的主观权重，见表3评价指标权重表。
[0079]
组合权重计算，w＝αwa+(1-α)wb，表3评价指标权重表。
[0080][0081]
步骤s3具体包括：根据设计好的评价指标系统，请一些专家对该企业的电梯安全状况进行评价，每位专家对照评价标准对各个评价指标给出相应的评价等级(安全，较为安全，一般安全，很不安全)，根据评价情况建立各个评价指标与评价等级之间的用隶属度表示的模糊评价矩阵r，计算二级指标每一个评价指标的模糊重心g。
[0082]
本文把评价等级(安全，较为安全，一般安全，很不安全)用数字(7，5，3，1)表示，模糊重心(其中，a、b、c、d表示评价等级为安全、较为安全、一般安全、很不安全的隶属度，且a+b+c+d＝1)。表4是电梯安全指标体系的评价情况。
[0083]
[0084][0085]
步骤s4具体包括：将权重向量w左乘模糊重心向量g，得到评价结果。
[0086]
根据表4的二级指标的模糊重心，计算得到人员因素的模糊重心为 g1＝0.4788*5.8+0.3511*4.4+0.1701*4.7＝5.1214，同理可以求得设备因素的模糊重心 g2＝4.6159，环境因素的模糊重心g3＝5.2813，管理因素的模糊重心g4＝4.6193。
[0087]
四个一级指标的排序为g3＞g1＞g4＞g2，可以得到环境因素的评价为较为安全。
[0088]
将计算的四个模糊重心与四个一级指标的权重相乘，得到最终的电梯安全评估的结果 g＝4.9071，评价结果为电梯状态较为安全。
[0089]
以上所述的仅是本发明的基本原理和具体实施例，方案中公知的具体方法或特性等常识在此未作过多的描述。应当指出，对于本技术领域人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以进行若干改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。