CN112348391A - 一种区域雷电灾害风险评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种区域雷电灾害风险评估方法；按照如下方式实现；步骤1：建立区域雷电风险影响因素，即综合评估因素集V；步骤2：建立的区域雷电风险各评估因素的子因素集C；步骤3：建立评语集；步骤4：建立指标权重集；步骤5：建立单因素评估；步骤6：建立综合评估；步骤7：求区域风险评估矩阵；步骤8：求区域风险总得分；步骤9：确定区域风险等级；步骤10：各因素对区域雷电风险的影响程度。本发明全面考虑造成雷电灾害事故的各种因素及被评估对象的雷电环境特征，将定性分析与定量分析有机地结合，既充分体现了评估因素和评估过程的模糊性，又尽量减少了个人主观臆断所带来的弊端。
Description
技术领域
本发明涉及雷电灾害风险评领域，具体来讲涉及的是一种区域雷电灾害风险评估方法。
背景技术
在国外，IEC61662、IEC62305和ITU-T k.39等标准制定了针对建筑物和通信站的雷电风险评估方法；在国内，QX/T85-2007、GB50343-2004等标准制定了针对建筑物和电子信息系统的雷电风险评估方法。但对于如何选用准确的评估方法对评估对象进行分析和计算，存在一定的误区。例如:单独使用IEC62305-2的评估方法对一个区域进行评估、或单独使用GB50343-2004的评估方法对某栋建筑物进行评估等，都是不恰当的。因为这些评估标准制定的评估方法都是针对单一的评估对象，并不适用于更大范围的雷击风险评估。对某些特定的区域进行雷电风险评估，了解其区域雷电风险情况，科学的、合理的、有针对性的统筹区域雷电灾害的防御，对保护人们的生命财产安全具有重大的意义。
经检索发现，申请号CN201210116942.7的发明公开了一种区域雷电灾害风险评估方法，其特征在于：包括有以下步骤：a、首先确定区域雷电灾害风险评估指标体系U；b、制定各评估指标体系的危险等级标准V；c、引用层次分析法计算各指标权重系数W；d、引用隶属度函数计算各定量指标隶属度R：e、模糊综合评价，对相关矩阵进行计算；f、确定风险等级、风险来源及提出雷电防护措施。
申请号CN201310040152.X本发明公开了一种基于精细网格的电网雷电灾害风险评估技术方法，分析在以土地精细网格为基本评价单元下电网遭遇雷电灾害的易损性，包括：1)根据土地类型，分析确定其与地闪密度的相关系数，进行显著性检验；2)确定气候背景与地闪密度的相关系数，进行显著性检验；3)采用灰色关联度方法确定雷电灾害风险指标的权重；4)对雷电灾害风险指标的权重进行量化；5)以土地精细网格为基本评价单元，建立电网雷电灾害风险评估模型。
区域雷电风险评估是根据评估对象为城市或大型厂区的特点以及雷电灾害造成的不同后果划分为不同的区域进行评估。一般地，城市可以划分为商业区域、住宅区域、工业仓储区域、农林山地水面区域、政府公共建筑与服务区域、交通运输区域等，各种区域域之间的划分以其主要的产业结构形态为参考，没有明显的地域界限。大型厂区根据可行性研究报告中的项目工艺流程、使用功能和位置分布情况进行区域划分。
目前，区域雷击风险评估虽然尚处于探索阶段，但已经越来越引起人们的关注，它将会是今后开展雷击风险评估工作的一个趋势,同时也是我们现阶段亟需解决的问题。
发明内容
因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种区域雷电灾害风险评估方法；全面考虑造成雷电灾害事故的各种因素及被评估对象的雷电环境特征，将定性分析与定量分析有机地结合，既充分体现了评估因素和评估过程的模糊性，又尽量减少了个人主观臆断所带来的弊端，通过层次分析法确定风险因素权重，并运用模糊综合评估法，建立一种区域雷电风险的模糊综合评估模型，使该方法比一般的评比打分等方法更符合客观实际，因此其评估结果更可信、可靠。
本发明是这样实现的，构造一种区域雷电灾害风险评估方法,其特征在于；按照如下方式实现；
步骤1：建立区域雷电风险影响因素，即综合评估因素集；
步骤2：建立的区域雷电风险各评估因素的子因素集；
步骤3：建立评语集；
步骤4：建立指标权重集；
步骤5：建立单因素评估；
步骤6：建立综合评估；
步骤7：求区域风险评估矩阵；
步骤8：求区域风险总得分；
步骤9：确定区域风险等级；
步骤10：各因素对区域雷电风险的影响程度。
根据本发明所述一种区域雷电灾害风险评估方法,其特征在于；步骤1中，具体为；将研究对象分为三个层次：区域雷电风险等级作为模型的目标层；雷灾危险环境、雷电危险度、雷电易损性决定了雷电风险等级，作为模型的准则层；各个具体的指标构成了本模型的决策层；
区域雷电风险影响因素包括3个方面，即综合评估因素集V＝{雷灾危险环境、雷电危险度、雷电易损性}＝{v1,v2,v3}。
根据本发明所述一种区域雷电灾害风险评估方法,其特征在于；步骤2中，具体为；建立的区域雷电风险各评估因素的子因素集如下：
v1＝{c1,c2,c3}＝{地闪密度，雷电小时，平均闪电强度}。如当地无闪电定位仪监测的地闪密度c1，则采用气象台站的雷暴日d观测资料按照c1＝0.1d进行换算代替；
v2＝{c4,c5,c6,c7,c8}＝{人员活动影响，建筑物类型，经济密度，存储物属性、周边环境}；如有线缆敷设方式、可承受脉冲电压的详细资料，雷电危险度可增加以上两个子因素；
v3＝{c9,c10,c11,c12}＝{受雷灾情况，建筑物防护等级,信息系统防护等级，日常维护}。
根据本发明所述一种区域雷电灾害风险评估方法,其特征在于；步骤3中，具体为；根据各影响因素导致雷击事故发生的可能性大小以及事故可能带来的危害后果，将发生事故的风险划分为6个等级。
根据本发明所述一种区域雷电灾害风险评估方法,其特征在于；步骤4中；具体为，指标权重的确定采用层次分析法(AHP)是一种定性与定量相结合的多因素决策分析方法,特别是当特定数据和通用数据不够时,就必须将专家的经验判断给予量化，此时该法就更为实用；即指标权重A＝{A1,A2,…,Am}，且
因素权重ai＝{ai1,ai2,…ain}且
(i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n)。Ai为各因素对应子因素的权重分配集,由层次分析法(AHP)确定各子因素的影响大小。
根据本发明所述一种区域雷电灾害风险评估方法,其特征在于；步骤5中，具体为，根据已经制定的评语集V，对备选对象的各项评估因素进行评定，即建立一个从U到F(V)的模糊映射，组成模糊关系矩阵。
根据本发明所述一种区域雷电灾害风险评估方法,其特征在于；步骤6中，建立综合评估，经合成得到综合评估矩阵B；
Bi＝Ai°Ri＝(b1,b2,…,bm)；要求
否则进行归一化处理；
综合评估结果的处理：在对区域雷电风险进行评估时，根据各部分评估得分情况，最后进行汇总评价；在这个评估体系标准中，存在着3个独立评价因素：雷灾危险环境、雷电危险度、雷电易损性是否健全，凡是这3项不合格的可独立认定该区域雷电风险超出安全容许值。
根据本发明所述一种区域雷电灾害风险评估方法,其特征在于；步骤8中，求区域风险总得分；如对各等级都按百分制给分可求区域风险的总得分:F＝C·ST，用模糊层次综合评估法以此建立数学模型，式中，F为系统总得分；C为系统评估矩阵；S为各因素安全等级加权值。
根据本发明所述一种区域雷电灾害风险评估方法,其特征在于；步骤10中，各因素对区域雷电风险的影响程度；具体为，由根据各因素的权重集,根据计算公式为Bi×Ci,计算出影响程度，并根据值的大小进行影响程度排名。
本发明具有如下优点：该方法提出模糊数学模型与层次分析法相结合,对特定区域进行雷电风险评估，能有机地将雷电成灾危险环境因素、雷电危险度因素和雷电易损性因素等结合起来，能科学、客观地反映出雷电风险等级和各因素对雷电风险等级的影响大小，对采取更具针对性、准确性的雷电防护具有较好的指导作用。这为区域的雷电灾害风险评估提供了一种有效的综合评估方法，具有一定的实用价值。
附图说明
图1国际会展中心雷电风险评估的指标体系示意图。
具体实施方式
下面将结合附图1对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种区域雷电灾害风险评估方法。全面考虑造成雷电灾害事故的各种因素及被评估对象的雷电环境特征，将定性分析与定量分析有机地结合，既充分体现了评估因素和评估过程的模糊性，又尽量减少了个人主观臆断所带来的弊端，通过层次分析法确定风险因素权重，并运用模糊综合评估法，建立一种区域雷电风险的模糊综合评估模型，使该方法比一般的评比打分等方法更符合客观实际，因此其评估结果更可信、可靠。具体实现步骤如下；
步骤1：建立区域雷电风险影响因素，即综合评估因素集V；
对不同特点的区域进行雷电风险评估，首先必须选取科学、合理的评估指标。影响雷电风险等级的因素较多，根据雷电的自然特征和产生雷电灾害的特点，将研究对象分为三个层次：区域雷电风险等级作为模型的目标层；雷灾危险环境、雷电危险度、雷电易损性决定了雷电风险等级，作为模型的准则层；各个具体的指标构成了本模型的决策层。
区域雷电风险影响因素包括3个方面，即综合评估因素集V＝{雷灾危险环境、雷电危险度、雷电易损性}＝{v1,v2,v3}。
步骤2：建立的区域雷电风险各评估因素的子因素集C；建立的区域雷电风险各评估因素的子因素集如下：
v1＝{c1,c2,c3}＝{地闪密度，雷电小时，平均闪电强度}。如当地无闪电定位仪监测的地闪密度c1，则采用气象台站的雷暴日d观测资料按照c1＝0.1d进行换算代替。
v2＝{c4,c5,c6,c7,c8}＝{人员活动影响，建筑物类型，经济密度，存储物属性、周边环境}。如有线缆敷设方式、可承受脉冲电压的详细资料，雷电危险度可增加以上两个子因素。
v3＝{c9,c10,c11,c12}＝{受雷灾情况，建筑物防护等级,信息系统防护等级，日常维护}。
步骤3：建立评语集；根据各影响因素导致雷击事故发生的可能性大小以及事故可能带来的危害后果，将发生事故的风险划分为6个等级。
步骤4：建立指标权重集：
指标权重的确定采用层次分析法(AHP)是一种定性与定量相结合的多因素决策分析方法,特别是当特定数据和通用数据不够时,就必须将专家的经验判断给予量化，此时该法就更为实用。即指标权重A＝{A1,A2,…,Am},且
因素权重ai＝{ai1,ai2,…ain}且
(i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n)。Ai为各因素对应子因素的权重分配集,由层次分析法(AHP)确定各子因素的影响大小。
步骤5：建立单因素评估：根据已经制定的评语集V，对备选对象的各项评估因素进行评定，即建立一个从U到F(V)的模糊映射，组成模糊关系矩阵。
步骤6：建立综合评估；经合成得到综合评估矩阵B。
Bi＝Ai°Ri＝(b1,b2,…,bm)；要求
否则进行归一化处理。
综合评估结果的处理：在对区域雷电风险进行评估时，根据各部分评估得分情况，最后进行汇总评价。在这个评估体系标准中，存在着3个独立评价因素:雷灾危险环境、雷电危险度、雷电易损性是否健全，凡是这3项不合格的可独立认定该区域雷电风险超出安全容许值。
步骤7：求区域风险评估矩阵：C＝A·B。
步骤8：求区域风险总得分；如对各等级都按百分制给分(见表1)可求区域风险的总得分:F＝C·ST，用模糊层次综合评估法以此建立数学模型，式中，F为系统总得分；C为系统评估矩阵；S为各因素安全等级加权值。
表1风险等级加权值S
步骤9：确定区域风险等级；根据F的值，参照表2，确定系统的风险等级
表2风险等级
步骤10：各因素对区域雷电风险的影响程度；由根据各因素的权重集,根据计算公式为Bi×Ci,计算出影响程度，并根据值的大小进行影响程度排名。
应用案例：某国际会展中心属于城市政府公共建筑与服务区域，现对该区域进行区域雷电灾害评估的实例验证。
1、国际会展中心评估指标因素层次结构的建立，见图1。
2、采用层次分析确定国际会展中心评估指标因素的权重值。
根据层次分析法原理,计算各指标因素相对权重,把对权重的判断定量化。对国际会展中心安全评估指标因素体系各指标因素相对权重进行确定。由表明国际会展中心的安全状况属性的3个对象,建立综合因素评估集V＝(V1,V2,V3),同理表明雷电成灾危险环境因素V1状况属性的4个对象可以建立1个次级综合因素评估集V1＝(C1，C2，C3)；表明雷电危险度因素V2状况的次级综合因素评估集V2＝(C4，C5，C6，C7，C8)；表明雷电易损性因素V3状况的次级综合因素评估集V3＝(C9，C10,C11,C12)。
3、采用层次分析法确定评估集V中各因素对系统S的权重；
1)建立判断矩阵：
递阶层次结构的构成，确定了上下之间元素关系，可对同一层次的各个元素关于上1层次中某一准则的重要性进行两两比较，构造出判断矩阵。对国际会展中心来说，通过对国际会展中心的可行性报告、阶段性防雷检测报告和深入实地的调研，应用1-9标度方法，对V中的各因素的比较进行评估打分,得出S-V判断矩阵:
2)建立判断矩阵：用方根法求因素权重向量近似值Wiˊ:W1ˊ＝(1×2×3)1/3＝1.82,W2ˊ＝1,W3ˊ＝0.55。
3)归一化处理：将权重向量近似值作归一化处理：
W1＝W1ˊ/(W1ˊ+W2ˊ+W3ˊ)＝0.54,W2＝0.30,W3＝0.16；
即权重集为W＝(0.54,0.30,0.16)，A＝(0.54,0.30,0.16)。
4、采用层次分析法确定评估集V1、V2、V3中各因素对风险等级S的权重建立V1，V2，V3判断矩阵如下,同3.2.1节的步骤求出各因素权重A1、A2、A3。
最后求得:A1＝(0.61,0.21,0.18),A2＝(0.46,0.19,0.16,0.11,0.08),A3＝(0.48,0.28,0.14,0.10)。
5、求各因素综合评估矩阵Bi′；
将Ai与Ri这2个模糊子集合成得相应的各因素综合评估矩阵,即Bi′＝Ai°Ri,结果如表3所示。因
所以Bi′不需要进行归一化，Bi′＝Bi。
表3区域雷电安全的模糊层次综合评估
6、建立总评估矩阵B；将Bi组合建立总评估矩阵B,即:B＝(B1，B2，B3)T。
7、求国际会展中心雷电风险评估矩阵C，由C＝A·B,而A＝(0.54,0.30,0.16),则归一化后得：C＝A·B＝(0.37,0.36,0.22,0.05,0)。
8、求国际会展中心雷电风险总得分，如对各等级都按百分制给分可求系统的总得分：F＝C·ST＝0.37×95+0.36×80+0.22×65+0.05×45＝80.5。
9、确定国际会展中心雷电风险等级；该系国际会展中心雷电风险总得分为80.5分，属≥80范围内，因此，风险等级为“很好”。通过对该国际会展中心雷电风险评估，该评估结果和现实情况基本相符。
10、各因素对国际会展中心雷电风险的影响程度；
由表3中的权重集，各因素影响程度的公式为Bi×Ci，经计算得出该国际会展中心雷电风险的影响程度，并按大到小的顺序排名。从计算结果见表4，可知雷电密度C1与人员活动影响C2对国际会展中心雷电风险的影响程度最大。
表4国际会展中心雷电风险各因素的影响程度及排名
本专利的优点及有益效果体现为；
该方法提出模糊数学模型与层次分析法相结合,对特定区域进行雷电风险评估，能有机地将雷电成灾危险环境因素、雷电危险度因素和雷电易损性因素等结合起来，能科学、客观地反映出雷电风险等级和各因素对雷电风险等级的影响大小，对采取更具针对性、准确性的雷电防护具有较好的指导作用。这为区域的雷电灾害风险评估提供了一种有效的综合评估方法，具有一定的实用价值。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种区域雷电灾害风险评估方法,其特征在于；按照如下方式实现；
步骤1：建立区域雷电风险影响因素，即综合评估因素集；
步骤2：建立的区域雷电风险各评估因素的子因素集；
步骤3：建立评语集；
步骤4：建立指标权重集；
步骤5：建立单因素评估；
步骤6：建立综合评估；
步骤7：求区域风险评估矩阵B；
步骤8：求区域风险总得分F；
步骤9：确定区域风险等级；
步骤10：各因素对区域雷电风险的影响程度。
2.根据权利要求1所述一种区域雷电灾害风险评估方法,其特征在于；步骤1中，具体为；将研究对象分为三个层次：区域雷电风险等级作为模型的目标层；雷灾危险环境、雷电危险度、雷电易损性决定了雷电风险等级，作为模型的准则层；各个具体的指标构成了本模型的决策层；
区域雷电风险影响因素包括3个方面，即综合评估因素集V＝{雷灾危险环境、雷电危险度、雷电易损性}＝{v1,v2,v3}。
3.根据权利要求1所述一种区域雷电灾害风险评估方法,其特征在于；步骤2中，具体为；建立的区域雷电风险各评估因素的子因素集如下：
v1＝{c1,c2,c3}＝{地闪密度，雷电小时，平均闪电强度}。如当地无闪电定位仪监测的地闪密度c1，则采用气象台站的雷暴日d观测资料按照c1＝0.1d进行换算代替；
v2＝{c4,c5,c6,c7,c8}＝{人员活动影响，建筑物类型，经济密度，存储物属性、周边环境}；如有线缆敷设方式、可承受脉冲电压的详细资料，雷电危险度可增加以上两个子因素；
v3＝{c9,c10,c11,c12}＝{受雷灾情况，建筑物防护等级,信息系统防护等级，日常维护}。
4.根据权利要求1所述一种区域雷电灾害风险评估方法,其特征在于；步骤3中，具体为；根据各影响因素导致雷击事故发生的可能性大小以及事故可能带来的危害后果，将发生事故的风险划分为6个等级。
5.根据权利要求1所述一种区域雷电灾害风险评估方法,其特征在于；步骤4中；具体为，指标权重的确定采用层次分析法(AHP)是一种定性与定量相结合的多因素决策分析方法,特别是当特定数据和通用数据不够时,就必须将专家的经验判断给予量化，此时该法就更为实用；即指标权重A＝{A1,A2,…,Am}，且
因素权重ai＝{ai1,ai2,…ain}且
Ai为各因素对应子因素的权重分配集,由层次分析法(AHP)确定各子因素的影响大小。
6.根据权利要求1所述一种区域雷电灾害风险评估方法,其特征在于；步骤5中，具体为，根据已经制定的评语集V，对备选对象的各项评估因素进行评定，即建立一个从U到F(V)的模糊映射，组成模糊关系矩阵。
7.根据权利要求1所述一种区域雷电灾害风险评估方法,其特征在于；步骤6中，建立综合评估，经合成得到综合评估矩阵B；
要求
否则进行归一化处理；Ai为各因素对应子因素的权重分配集,由层次分析法(AHP)确定各子因素的影响大小；Ri为各因素对应的评估矩阵,由若干专家或小组对各子因素状况按评估集投票得出。
综合评估结果的处理：在对区域雷电风险进行评估时，根据各部分评估得分情况，最后进行汇总评价；在这个评估体系标准中，存在着3个独立评价因素：雷灾危险环境、雷电危险度、雷电易损性是否健全，凡是这3项不合格的可独立认定该区域雷电风险超出安全容许值。
8.根据权利要求1所述一种区域雷电灾害风险评估方法,其特征在于；步骤8中，求区域风险总得分；如对各等级都按百分制给分可求区域风险的总得分:F＝C·ST，用模糊层次综合评估法以此建立数学模型，式中，F为系统总得分；C为系统评估矩阵；S为各因素安全等级加权值。
9.根据权利要求1所述一种区域雷电灾害风险评估方法,其特征在于；步骤10中，各因素对区域雷电风险的影响程度；具体为，由根据各因素的权重集,根据计算公式为Bi×Ci,计算出影响程度，并根据值的大小进行影响程度排名。
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