毕业论文-灭火救援指挥决策方案的模糊综合评估研究

1、武警学院本科毕业论文（设计）毕业论文（设计）题目灭火救援指挥决策方案的模糊综合评估研究学 号 姓 名 系 队 专 业 指导教师 二一年五月毕业论文（设计） 页，共16页1 绪论1.1 研究背景和意义灭火救援一直以来都是消防部队所承担的重要任务，灭火技术和灭火战术随着时代的发展也有了很大的发展，尤其是灭火救援装备的发展非常迅猛。但是我通过搜集一些资料发现，对灭火救援决策方案优选的研究却是很少，这就成了制约先进灭火救援装备以及灭火技术、战术发挥效能的瓶颈。灭火救援指挥就是指挥者根据灭火救援行动的目的，有效组织所属部队采取行动，充分发挥各参战部队的总体效能，使灭火救援战斗始终有序进行的组织领导活动。

2、决策就是对策略的决断。及时、果断、正确地决策，是每一个火灾现场指挥员、指挥部在灭火救援战斗中最关心的问题，最重要的工作，最大量的活动，是灭火救援指挥活动的核心。灭火救援指挥决策，是为了达到灭火救援指挥目的，确定消防部队及其各参加战斗的灭火救援力量所要采取的各种战斗的决策。灾害现场情况、灭火救援力量情况和灭火救援作战环境情况是灭火救援指挥决策的基本依据。这些情况纷繁复杂，任何情况的变化都可能造成灭火救援战斗发生大的变化，灭火救援决策必须要把握好这些情况，使决策符合客观情况，保证决策的正确性，确保灭火救援战斗的胜利。在现代灭火救援战斗中，火势迅猛多变，火灾现场条件复杂，参战力量多样化，协同作战行动

3、复杂多变，火灾现场指挥员为了指挥各种力量顺利执行各种灭火救援任务，运用先进的救援技术解决复杂的协同作战及作战部署时，必须采取科学决策。决策者依据所获得的信息，以及根据这些信息可能选取的灭火救援行动方案和这些方案可能产生的严重后果进行综合研究，然后按着各种衡量标准做出决定，使决策者的思想条理化、科学化，从多个行动方案中选定最优方案。这些工作要在很短的时间内完成，有着严格的时间要求。指挥者必须在一定的时限内完成指挥活动，否则就会贻误战机。决策活动是灭火救援的核心，定下决心又是决策活动的核心，正确的决心才有成功的行动，但是定下决心有很强的时间限制，因为灾害现场的情况多变，此时的正确决心，彼时就有可能

4、是错误的。一旦决心错误，再经过修正就会大大影响灭火救援决策的效率，决策不能定下，就会直接影响整个灭火救援活动的效能。国内对于“灭火救援指挥决策方案的模糊综合评估”这个课题的研究还很少。 国内虽然有类似课题的研究，但是多数都从实力对比的角度出发，以主观决策方法为主。国内对灭火救援指挥的决策还没有一个统一的、公认的方法。由于国外的消防体制与我国不同，且消防发展的历史较长，灭火技术和战术也较为成熟，所以对此课题的研究较少。现场灭火救援指挥决策方案往往是在危急情况下提出的，存在诸多不确定的因素，以往多是主要凭借指挥员各自的经验和定性的分析与判断。因此多方案的决策优选问题应注重研究解决其优选的评估准则和

5、方法。决策优选，即以客观情况为基础，以合理的标准为度量，对若干备选方案进行综合评判，选定其中一个最适合采纳方案的过程。本文力求运用量化的、数学的方法对方案本身加以科学的评估与优选，拟运用模糊数学中模糊综合评估的相关理论对灭火救援现场指挥决策中的多方案优选问题进行探讨，以达到高效的完成灭火救援任务的目的。1.2 论文内容和研究方法本文对灭火救援和灭火救援决策进行了简单的阐述，由灭火救援决策在个灭火救援活动中的重要性和决策活动的紧迫性，提出进行灭火救援指挥决策方案优选的必要性。详细论述了运用模糊综合评估的方法对灭火救援指挥决策方案进行评估优选的整个过程。最后通过具体实例，运用此法逐步进行计算评估，

6、得出最后结果。本论文运用了模糊综合评估的研究方法，第一步是对提出的灭火救援方案确定评估准则；第二步是确定评估准则的权重；第三步是确定评语集；第四步是确定评估准则隶属的矩阵；第五步是运用模糊综合运算进行计算；第六步是得出评估结果。下面本文将详细介绍运用的研究方法。2 灭火救援指挥决策方案评估模型模糊数学产生于本世纪60年代，它的形成与发展不是把数学变成模模糊糊的东西，而是要用数学方法去研究模糊现象，是精确性向模糊性的一种转变。模糊数学自产生到现在得到迅速发展，广泛应用于各个领域。灭火救援指挥过程中灭火救援指挥决策不仅非常重要而且时间非常紧迫，方案的确定直接影响着后面所有的战斗行动。为了高效的确定

7、行动方案，采用确定评判准则，并将专家意见量化的方法，对方案进行分析评判，建立灭火救援指挥决策方案评估模型。灭火救援指挥决策方案评估模型是基于模糊综合评估数学模型的具体应用。2.1 建立评估准则集集合论不仅是现代数学的基础，也是模糊数学必备的知识，具体到模糊综合评估中用到的有评估准则集和评语集。评估准则集的要素是由“模糊子集”构成的，所谓“模糊子集”就是每个子集不是一个确定的数字，而是某个影响评估的因素。建立评估准则集： （2.1）(i=1,2,3,n)为第i个影响方案选择的评估准则，n为评估准则的数量。灭火救援事故现场处置方案优劣的评价，从不同的角度出发可能产生不同的评价结果，这个角度即是评估

8、准则。科学合理地建立灭火救援指挥决策方案的评估准则，对于决策方案优选具有非常重要意义。依据事故现场灭火救援工作的特点和行动目的，选择的处置方案必须能够实现总指挥确定的行动意图和达成决策目标，并在尽可能短的时间内取得最好的灭火救援成效。因此，决策方案优劣的评估准则主要从方案的时效性、风险性、针对性和经济性四个方面考虑。2.1.1 时效性时效性，即预测方案实施后在尽可能短的时限内，以尽可能小的代价达成决策目标的程度。时效性高的评价标准应是：方案实施需要的准备时间短；方案所采用的技战术方法简捷有效；方案实施所需投入人力、物力和财力取得的速度快。确定时效性为评估准则是由灾害的突发性决定的，灾害事故持续

9、的时间越长，其造成的危害可能就会越大，影响的范围就会越广。特别是现代社会媒体，报道的速度非常快，如果不及时将灾害事故处置完毕，将会造成非常严重的社会影响，甚至损害政府形象，乃至国家形象。2.1.2 风险性风险性，即指由于决策条件的不确定性，以致决策方案付诸行动后可能无法达成决策者所期望的效果的危险。风险性小的评价标准应是：方案实施后可能造成危害程度的浅；方案实施后获得效果的好；方案实施出现最坏结果可能性小。确定风险性为评估准则是由灾害的不确定性决定的，影响灾害事故发展的因素非常的多，指挥者很难掌握所有的情况。在定下决心后，指挥者选择灭火救援指挥方案时还会存在许多不确定因素，所有决策存在一定的风

10、险。风险性越小，说明指挥者掌握的情况越准确越全面，取得灭火救援战斗胜利的可能性就越大。2.1.3 针对性针对性，即决策过程中抓住灾害现场的主要方面，有目的的制定方案，立足现有装备器材，尽可能的解决主要矛盾。针对性强的评价标准应是：抓住了灾害现场的主要方面；立足现有的器材装备；能够有效的解决主要矛盾。确定针对性为评估准则是由灾害事故的特殊性决定的，每个灾害事故都不是以前事故的重演，所以每个灾害事故都有各自的特点。灭火救援指挥决策方案要求有很强的针对性，这样才能有的放矢，可以借鉴但绝对不能照搬类似火灾使用过的方案。只有较强的针对性才能提高灭火救援指挥的效能，才能更快的取得灭火救援胜利。2.1.4

11、经济性经济性，即灭火救援资源投入和使用过程中成本节约的水平和程度及资源使用的合理性。经济性好的主要评价标准应是：灭火救援消耗物资的少；灭火救援取得的成效的大；灭火救援物资使用合理。确定经济性为评估准则是由科学发展观的实质内涵决定的，科学发展观的基本要求是可持续发展，所以在灭火救援过程中要本着可持续发展的思想，以最少的消耗取得灭火救援的胜利。由以上论述可以建立评估准则集:U=时效性,风险性,针对性,经济性确定评估评估准则集后，由于各准则在整个评估中的影响程度不同，所以下面就需要确定准则的权重。2.2 运用模糊集值统计法确定准则权重建立评估准则集之后，对于具体的评估还要建立评估准则权重集A，即个评

12、估准则在整个评估体系中所占的比重。记为： （2.2）(i=1,2,3,n)是第i个评估准则在整个评估体系中所占的比重。评估准则权重的确定，运用模糊集值统计法，采取专家评估打分的方式来获得。专家主要组成是对灭火救援决策起到一定决定作用的各方面专家。下面将详细介绍模糊集值统计法。2.2.1 模糊集值统计法简介模糊集值统计理论是一种新的统计思想，是经典统计与模糊统计的一种推广，体现了专家对存在模糊性评估指标的处理方式。它不仅可以处理不确切的评估，而且很方便地集中了多种不同的意见，减少了评估中的随机误差。应用专家和指挥员主观赋权法，评估打分确定准则权重的主要步骤是:（1）根据评估准则，拟出专家打分表，

13、以4个评估准则为例，如表2.1所示；（2）确定若干名专家和现场重要参谋人员作为打分专家，请他们就各评估准则的重要性进行打分（010）分值越高说明此准则的影响程度越大，根据专家提供的打分结果,列出权值的区间表（如表2.1）。表2.1 专家打分表评估准则评估专家 , , , , , , , , , , , , 上表中，共有s位专家(指挥员)参与打分，r代表第r位专家。，分别表示第r位专家对项准则权值估计的上限值和下限值；（3）计算每个准则的相对权值；准则的相对权值： （2.3）由式2.3计算后，得到准则权重表，如表2.2所示。表2.2 准则权重表评估准则准则权重2.2.2 权值修正由于各专家的学历

14、和经验不尽相同，所以各个专家对方案的决定作用也不同。因此，根据具体情况确定每名专家的权重值，对由式2.3计算得到的准则权值进行修正。本文主论述评估方法，并且由于各个火场的专家组成有所不同，因此本文将专家的权重确定方法省略。若(r=1,2,3,s)表示第r位专家的权值，则的修正权值的计算公式如下：并且有 （2.4）按照式2.4依次求出的相对权值后再将其归一化，即可得出的修正权值： （2.5）经过式2.5计算后，建立修正准则权重集B： （2.6）(i=1,2,3,n)为第i个评估准则的修正权值。经过修正的准则权重集作为最后模糊综合评估计算使用，建立修正准则权重表，如表2.3所示。表2.3 修正准则

15、权重表评估准则准则权重2.3 建立评语集评语集是模糊综合评估中用到的另一个非常重要的集合。评语集的子集是由评估对象好坏的级别性词语构成的。评语集记为： （2.7）其中，(i=1,2,3,m)是可能做出的若干评价结果。各元素代表各种可能的评判结果。模糊综合评估的目的，就是在综合考虑所有评估准则的基础上，从评估集中得出最优的评判结果。m如果过多，会超过人的语义区分能力，不易判断对象的等级归属；另一方面，m如果过少，又不符合模糊综合评判的质量要求。所以，评语的个数m通常要大于3，而不超过91。具体到灭火救援现场指挥决策领域，评估集可以为(, , , )，分别代表方案从劣到优的四个等级，也可以直接用文

16、字直观地表述为(好，较好，一般，差)，分别表示对某个备选决策方案可能做出的评估结果。本文建立的评语集V如下：V=好,较好,一般,差2.4 确定评估准则隶属度矩阵对于每个评估对象的各个影响因素，请专家根据现场灾情、到场力量和现场环境条件给予等级评价。不同的专家可能有不同的评估等级，其中共同评为某一等级的专家数占专家总数的比例所构成的集合，即为该评估准则的模糊评估隶属度矩阵。评估隶属度矩阵由评估准则集的影响因素对评语集中评估级别的隶属度关系组成。设评估对象按评估准则集中第i个因素进行评价时，利用某种方法评价为V中第j(j=1,2,3,m)个级别的比例即为对V集合的隶属度。则单个评估准则隶属度可能的

17、模糊集合表示为：且 （2.8）(i=1,2,3,n)称为单准则评估隶属度集，n个准则的评估隶属度集可组成一个总的评价隶属度矩阵： （2.9）2.5 综合评估方法得到模糊矩阵后进行模糊运算，对评估对象进行评估，得出模糊综合评估集C： （2.10）“”称为模糊变换算子，表示某种合成运算。本论文采用的合成运算公式如下： （2.11）(j=1,2,3,m)为评估后方案对第j个评语级的隶属度。2.6 评估结论计算出评估集后既可以对各个方案进行选择，每个评估集的元素中最大的值所对应的评估等级即为此方案的评估等级。此结果可以判断哪个方案的等级更高，为指挥员决策提供帮助。3 评估实例3.1 灭火救援战例概述某

18、日16时40分，四川一个天然气钻井平台，钻至5037M时，井内泥浆大量返出，井下压力剧增，虽经石油工人采取各种补救措施，终因压力过大，硫化氢气体含量过高等情况，井控装置无力控制，气流如脱缰的野马从井口喷出。一天后高压气流将井内的钻杆刺断，致使上部钻具上行4.3m，把大钩顶开，并使5号钻杆距母接头端面0.76m处折弯，在这万分危急的情况下，石油工人只好开启全部四根放喷管泄压，以减小气压对井口的威胁。此时井下压力为7080MPa，井口压力为25MPa以上，日喷天然气六七百万，大量的天然气弥漫在井场周围，一遇火星将会引起燃烧爆炸。随着天然气冲出了大量的硫化氢气体，井场附近含量高达100mg/以上（空

19、气中最大允许含量10mg/），方圆10范围内都能闻到恶臭味的硫化氢气体，井场周围的两个区、四个乡，先后有一万余名群众不同程度的中毒，部分牧畜、家禽死亡，先期到达的石油抢险职工中毒较多，甚至数名突击队员中毒昏迷，井控作业严重受阻。为此，到达现场的专家们根据险情、到场力量和现场环境条件，提出了如下三种不同的扑救方案：方案一公安消防部队立即出喷雾水稀释溶解硫化氢气体，冲洗井场，降低井口可燃性；出水掩护石油抢险队，吊起井中已经断裂的钻具封井。点燃放喷天然气，压井。方案二公安消防部队立即出喷雾水稀释周围硫化氢气体，调集多台灌装混凝土车辆，一次将所有井口封住。方案三公安消防部队立即出喷雾水稀释周围硫化氢气

20、体，并点燃放喷天然气，直至天然气慢慢消耗完。下面针对以上三个处置方案,采用模糊综合评估方法来进行优选与决策。3.2 建立评估准则集U确定准则的权重集B根据救援处置方案评价标准，确定U=时效性,风险性,针对性,经济性。因素集U中的时效性、风险性、针对性和经济性就是影响各种处置方案优劣的主要因素。根据火场在居民区附近，泄露时间长、经济损失大、政治影响大，已出现人员中毒现象，以及现场总指挥部确定的行动意图和决策目标，5名专家采取打分方法，确定四个影响的权重赋值。专家打分表，如表3.1所示。表3.1 专家打分表评估准则评估专家时效性风险性针对性经济性7,86,74,74,56,85,75,73,67,

21、95,85,84,65,86,84,63,45,75,65,63,5专家的权重值，如表3.2所示。表3.2 专家权重值表评估专家权重值0.30.20.20.20.1计算评估准则的权值：=7.03 （3.1）=6.44 （3.2）=5.75 （3.3）=4.44 （3.4）对结果进行归一化处理：=0.30 （3.5）=0.27 （3.6）=0.24 （3.7）=0.19 （3.8）得到修正后的准则权重集B：B=时效性,风险性,针对性,经济性=0.30,0.27,0.24,0.193.3 建立评语集按照处置方案的好坏，评价等级为四个，确定V=好,较好,一般,差。其中，好、较好、一般、差是可能做出的

22、评价结果。3.4 确定评估准则隶属度矩阵根据火情、到场力量和现场环境条件，专家对三个处置方案的时效性、风险性、针对性和经济性的四个评价等级的隶属度确定结果如下：方案一 时效性（0.5，0.3，0.1，0.1）；风险性（0.5，0.3，0.2，0）；针对性（0.6，0.2，0.2，0）；经济性（0.4，0.3，0.2，0.1）。即： （3.9）方案二 时效性（0.3，0.4，0.2，0.1）；风险性（0.4，0.3，0.2，0.1）；针对性（0.5，0.2，0.2，0.1）；经济性（0.1，0.2，0.3，0.4）。即： （3.10）方案三 时效性（0.1，0.1，0.3，0.5）；风险性（0.

23、6，0.3，0.1，0）；针对性（0.4，0.3，0.2，0.1）；经济性（0，0.2，0.3，0.5）。即： （3.11）（i=1,2,3，f）表示第i个方案的评估隶属度矩阵。3.5 实施综合评估方案一模糊综合评估=0.505,0.276,0.170,0.049 （3.12）方案二模糊综合评估=0.337,0.287,0.219,0.157 （3.13）方案三模糊综合评估=0.288,0.221,0.222,0.269 （3.14）（i=1,2,3，f）表示第i个方案的评估结果。表3.3 评估结果等级好较好一般差方案一0.5050.2760.1700.049方案二0.3370.2870.21

24、90.157方案三0.2880.2210.2220.269根据上述三个处置方案评价系数的计算结果，可知方案一对好的隶属度是最高的。因此，方案一为最优方案。在实战中，现场指挥部经过对各个处置方案的比较与分析，采用了方案一，并制订了详细的实施步骤，最终在比较短的时间内取得了灭火救援的成功。4 结论通过对灭火救援指挥决策方案模糊综合评估的研究得出以下结论：（1）时效性、风险性、针对性和经济性作为评价火灾处置方案优劣的主要指标，既符合灭火救援指挥决策的特点和要求，又便于现场的快速评估。（2）对处置方案的时效性、风险性、针对性和经济性的要求及其对方案优劣评价的影响程度，因火灾种类及其发展的阶段，以及总指

25、挥确定的行动意图和决策目标的不同而不同，其权重值采取专家打分的方法来确定，是切实可行的，但应按照模糊集值统计法的要求实施。（3）确定影响准则的模糊评判隶属度，可以反映不同专家对处置方案在时效性、风险性、针对性和经济性方面优劣等级评价的综合意见，并使专家的定性评价结果转化为定量描述。本文写作时间较短，搜集的资料也是有限的，还存在以下不足：（1）评估准则有待进一步推敲，评估结果的精确程度有待进一步提高。（3）此方法还需实践检验，有待进一步研究。 参考文献1 李建华, 杨军, 黄郑华. 应急指挥决策方案的模糊综合评价研究J. 武警学院学报, 2007, 23(10): 30-33.2 刘孟斌, 黎放

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