模糊综合评价在世博中心中央空调系统风险评价中的应用

摘要：

中央空调系统的安全运行是确保世博中心稳定运营的关键，提高系统可靠性、稳定性和安全性是保障运营的关键.基于模糊综合评价方法对世博中心中央空调系统进行风险评价.根据中央空调系统体系，将中央空调系统的模糊综合指标体系分为冷热源系统、输配系统和末端设备，运用层次分析法计算了各指标间的权重，最后运用模糊综合评价方法计算了中央空调系统的风险水平分值，从而实现对中央空调系统的风险因素的定性分析和定量计算，为其运营保障提供科学依据.

关键词：

世博中心； 中央空调系统； 风险评价； 模糊综合评价； 层次分析

中图分类号： C 934文献标志码： A

Risk assessment for the central air conditioning system in the

Expo Center based on fuzzy comprehensive evaluation

ZHANG Min， WANG Bo

（Business School， University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093， China）

Abstract：

The safe service of the central air conditioning system is important to a stable operation of the Expo Center.In this study，a new model using fuzzy comprehensive evaluation was developed based on the basic theory of fuzzy and the project practice of 2010 Shanghai World Expo.This study focused on the fuzzy comprehensive evaluation together with the analytic hierarchy process （AHP）.In the evaluation， following influential factors were considered： the heating and cooling systems，the transmission and distribution systems，and the terminal equipment.In addition，the evaluation for the system focused on analyzing the technical and operational management risks.Moreover，this paper employed AHP to determine the weight of each layer.Finally，some maintenance advices for the central air conditioning were proposed based on the risk assessment results.

Key words：

the Expo Center； central air conditioning system； risk assessment； fuzzy comprehensive evaluation； analytic hierarchy process

上海世博中心作为最重要最富影响力的永久建筑之一，在世博会后作为高规格国际性和国内重要的会议场所，提供一流的国际会议配套设施[1].由于世博中心中央空调系统采用江水源热泵、冰蓄冷和水蓄冷等多项节能环保技术[2-3]，因此成为世博中心运营保障的难题，对其进行风险评价具有十分重要的现实意义.本文将层次分析法和模糊综合评价方法相结合对世博中心中央空调系统的风险因素作定量分析，从而计算出中央空调系统的风险分值，为世博中心中央空调系统运营保障提供科学依据.

1世博中心中央空调系统分析

世博中心中央空调系统大空间采用单风道定风量全空气处理系统，会议室等小空间采用单风道变风量全空气空调系统，其空调箱均采用组合式[4].

世博中心中央空调系统由冷热源系统、输配系统和末端设备组成.其中冷热源系统中冷源系统由冰蓄冷系统、江水源热泵系统和水蓄冷系统组成.这种集成技术提高了世博中心能源利用效率和环境保护效果.热源系统由江水源热泵系统和燃气锅炉系统组成[5].输配系统按照输送介质的不同分为水系统和风系统，其中水系统包括冷冻水系统和冷却水系统.末端设备包括风机盘管、新风机组、空气处理机组，其中空气处理机组由风机、风门、冷却盘管、传感器、控制器组成[6-7].

2世博中心中央空调系统模糊综合指标体系的建立

世博中心中央空调系统模糊综合指标体系是指中央空调系统可能出现的风险因素集.本文根据对中央空调系统的调查分析，采用工作分解结构方法将中央空调系统的风险分为四个层次.中央空调系统常见故障有冷热源系统故障、输配系统故障和末端设备故障，因此，中央空调系统模糊综合评价指标体系包含冷热源系统风险、输配系统风险和末端设备风险[8-9].由此确定中央空调系统综合指标体系的第1层次为U=（U1，U2，U3）=（冷热源系统风险，输配系统风险，末端设备风险）.3个子集各自包括数个风险指标，最终形成了中央空调系统模糊综合评价指标体系，如表1所示.

3世博中心中央空调系统模糊综合评价

3.1确定风险因素权重集

本文运用层次分析法确定各指标的权重.通过咨询专家，对各个风险因素的相对重要性进行调查，结合专家意见和设备数据，对风险因素进行两两分析，运用层次分析法计算各层次的因素权重[10-11]，结果如表2所示.

表1中央空调系统模糊综合评价指标体系

表2各因素之间相对重要性关系及权重确定表

对表2中的计算结果进行一致性检验：

（1）CI为表2中判断矩阵的不一致程度指标

CI=λmax-nn-1

式中，λmax为判断矩阵的最大特征根，经计算λmax=3.007；n为评价因素的个数，n=3.经计算，CI=0.003 6.

（2）RI为判断矩阵的平均随机一致性指标.表3为随机一致性指标，可得RI=0.58.

（3）CR为随机一致性比例，CR=CI/RI.经计算，CR=0.006

表3随机一致性指标

Tab.3

Random consistency indexes

同理，运用层次分析法计算出指标体系其它层次的因素权重，结果如表4所示.

表4各层因素权重

Tab.4

Weight vectors for the other factors

3.2建立中央空调系统综合评价集

为了使结果便于区分，需要对模糊综合评价结果进行量化.根据实际情况将中央空调系统风险分为高、较高、一般、较低和低等5个等级，即V=（V1，V2，V3，V4，V5）=（高，较高，一般，较低，低），中央空调综合评价集如表5（见下页）所示.通过咨询专家和查阅资料，并根据表5结果，对Vj（j=1，2，3，4，5）进行赋值，则V=（95，80，50，30，5）.

3.3构造模糊评价矩阵

模糊评价矩阵的构造即各指标因素隶属度的确定.通过邀请上海世博（集团）有限公司、华东建筑设计院、上海建工四建集团有限公司等单位专家打分，由专家组对评价集中的每个指标进行相对等级评判，则隶属度d=判断某指标属于Vj的专家个数/专家总数[12]，j=1，2，3，4，5.

表5中央空调综合评价集

Tab.5

Central air conditioning comprehensive

evaluation set

首先，对最低层次第4层次U111，U112，U113进行专家打分，构造其模糊矩阵R11

R11=00.0670.3330.50.1

000.1470.830.023

000.5780.3330.089

同理可得其它因素的模糊矩阵R12，R13，…，R33.

3.4对中央空调系统进行模糊综合评价

（1）初级模糊综合评价

模糊综合评价集E表示为权重模糊向量A与模糊矩阵R按模糊矩阵合成，即

E=AR

式中，“”表示一种合成方式[13]；E为V的一个模糊子集.

对第3层次U11进行模糊综合评价，模糊综合评价集E11

E11=A11R11=（0.25，0.59，0.16）

00.0670.3330.50.1

000.1470.830.023

000.5780.3330.089

=（0，0.016，0.262，0.668，0.054）

同理可得第3层次风险因素的模糊综合评价如表6所示.

表6第3层次风险因素模糊综合评价

（2）第2层次风险因素的模糊综合评价

同理可得，E2=（0，0.054，0.607，0.229，0.11），E3=（0.001，0.152，0.436，0.257，0.154）.

（3）第1层次风险因素的模糊综合评价

由第2层次的模糊综合评价结果计算第1层次U的模糊综合评价，U=（U1，U2，U3），同理，

则E=（0，0.051，0.355，0.468，0.126）.

3.5评价结果分析

对模糊综合评价集进行模糊综合评价后，根据以下两种方法对中央空调系统的模糊综合评价结果进行分析.

（1）最大隶属度法.由E=（0，0.051，0.355，0.468，0.126）可知，中央空调系统风险“较低”的最大隶属度为0.468，即中央空调系统风险程度属于“较低”.

（2）加权平均法.取E=（0，0.051，0.355，0.468，0.126）为权数，对评价集V=（V1，V2，V3，V4，V5）=（95，80，50，30，5）进行加权平均，将模糊评价结果E与评价集V的转置矩阵相乘得到中央空调的风险分值为36.5，可知中央空调系统风险等级为“较低”.

通过对中央空调系统模糊综合评价结果分析表明，中央空调系统风险处于“较低”水平，处于可接受风险范围内.

4结论

本文运用模糊综合评价方法得出世博中心中央空调系统风险处于较低水平.该风险程度虽然不至造成重大损失，但也需要采取措施最大限度规避风险.本文将主观因素和客观因素充分结合，得到中央空调及其各子系统的安全等级，为世博中心中央空调系统运营保障提供针对性的技术支持，以更好地应对风险事件，采取有效控制措施.

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收稿日期： 2012-05-19

基金项目： 上海市科学技术委员会世博科技专项课题资助项目 （10dz0580500）

作者简介： 章敏（1985-），女（汉），硕士研究生，