一种基于多层次指标体系的电梯安全等级评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多层次指标体的电梯安全等级评价方法，步骤为：一、将电梯安全评价风险等级和评价指标等级划分级；二、将电梯安全评价指标相应按照安全等级相对隶属度化；三、建立电梯系统物元模型，并计算待评价记录的指标关于安全等级的关联度；四、根据关联度最大准则确定各指标安全等级，并根据指标体系的层次结构进行安全等级的多级综合评价，同时计算电梯系统的健康度。本发明专利技术实现了电梯安全评价指标体系的层次化，并对指标权重进行了融合，解决了指标体系划分不合理和指标权重赋值片面的问题。针对电梯安全评价中的多元性、模糊性和复杂性，建立了评估电梯安全等级的可拓模糊综合评价模型，实现了电梯安全等级和健康度的评估。

Evaluation method of elevator safety level based on multi level index system

【技术实现步骤摘要】
一种基于多层次指标体系的电梯安全等级评价方法
本专利技术属于电梯设备

技术介绍
目前，电梯安全指标信息大多数来自于安全检查表的人工统计、安全规范标准的概述和安全评价模型的分析。由于指标因素众多，因此目前建立安全评价指标体系时，很难同时满足指标体系建立时的科学性、完备性、简便性和可行性。同时，对指标体系的赋权多为主观权重赋值法和客观权重赋权法中的一种，具有片面性。在进行电梯安全评价时，现有的研究方法主要分为三类：定性评价方法，概率评价方法和定量评价方法。定性评价方法具有评价精度较低、主观随意性较大等缺点；概率评价方法在评价复杂系统时会受到不确定性、因素交互性等条件的制约；定量评价方法对数据资料的完整性要求较高，针对复杂系统实现难度较高。并且以上三种方法对电系统的模糊性考虑较少，且指标体系划分不合理、指标权重赋值片面。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利设计和实现了基于多层次指标体的电梯安全等级评价方法。首先，本专利技术提供了一种电梯层次指标体系赋权方法，技术方案为：首先确定最优赋权形式，得到综合主客观赋权方法的权重向量形式；再定义综合评价矩阵，得到每条记录的综合评价形式；然后构造离差平方和函数，使得每条记录的综合评价值尽可能分散，使得不同安全等级的评价结果区分最为敏感；最后计算组合系数，得到最优赋权系数，从而得到主客观向量融合后的结果。本专利技术设计了一种电梯层次指标体系赋权方法。一般来说，主观赋权法指的是依照决策者的经验和偏好对权重进行赋值，这种方法适用于指标体系较复杂，数据难以收集的情况，具有较强的主观性；而客观赋权法适用于数据资料比较翔实，定量指标便于计算分析的情形，具有严谨性。这种方法是一种集成最优赋权法，利用主观权重(见表1)和客观权重(见表2)得到最终权重。这样既可以客观反映各指标的数据归纳结果，又采纳了专家的主观经验，更具有全面性。其主要思想是：采用总离差平方和最大从而使得综合评价值最分散。步骤为：首先确定最优赋权形式，得到综合主客观赋权方法的权重向量形式；其次再定义综合评价矩阵，得到每条记录的综合评价形式；然后构造离差平方和函数，使得每条记录的综合评价值尽可能分散，使得不同安全等级的评价结果区分最为敏感；最后计算组合系数，得到最优赋权系数，从而得到主客观向量融合后的结果(见表3)。具体步骤为：(1)确定集成最优赋权形式假设有l种确定权重的方法，设通过第k种赋权方法得到的权重向量是：Wk＝(w1k,w2k,...,wmk)T,k＝1,2,...,l其中wjk≥0则综合所有赋权方法得到的权重向量为：则Wc＝(wc1,wc2,...,wcm)T为集成最优赋权向量，其中为组合系数。其中ψk≥0且满足单位化约束条件：令分块矩阵W＝(w1,w2,...,wl)T,则集成向量表示为Wc＝Wψ，并且ψTψ＝1；(2)定义综合评价矩阵设rij代表第i行记录在第j个指标下的归一化值，是根据指标的特性选择不同的归一化公式计算得到的标准化数值，有规范化后的矩阵R＝(rij)n×m,此矩阵是原始数据矩阵通过归一化得到的。定义m个评价指标，n条记录的综合评价矩阵为D＝R×Wc，其中(3)构造离差平方和函数一般而言，Di的值越大则表示第i条记录的综合评价最优。因此我们应选择合适的赋权系数Wc和组合系数ψ使得每条记录的综合评价指标值Di尽可能分散，设表示第i条记录与其它方案综合评价值的离差平方和。为了能将Di尽可能分散，应该使n条记录的离差平方和最大，通过此准则可以得到区分度最敏感的综合评价结果。因此构造：(4)计算组合系数若令矩阵R1具有如下形式：显然R1为m阶非负定方阵，则J(Wc)＝WcTR1Wc＝ψTWTR1Wψ则求Wc就转化为求ψ的问题，即为如下最优化问题：maxF(ψ)＝ψTWTR1WψWTR1W的最大特征根对应的单位化特征向量ψ*为上式最优解。(5)计算得到最优赋权系数最优赋权系数向量然后再归一化处理，得到最优赋权系数：另外，本专利技术还提供一种基于多层次指标体的电梯安全等级评价方法：考虑到电梯安全评价中的多元性、模糊性和复杂性，在模糊综合评价的基础上引入了可拓理论和物元模型，运用关联函数和多因素层次评价方法，建立起评估电梯安全等级的可拓模糊综合评价模型。首先根据实践标准、相关标准和数理计算的要求，将电梯安全评价风险等级和评价指标等级划分为五级；其次为了消除各指标量纲不同带来的影响，将电梯安全评价指标相应按照五个安全等级相对隶属度化；接着建立电梯系统在各等级下的物元模型，并计算待评价记录的指标关于安全等级的关联度；最终根据关联度最大准则确定各指标安全等级，并根据指标体系的层次结构进行安全等级的多级综合评价，同时计算电梯系统的健康度。所述建立电梯系统在各等级下的物元模型，并计算待评价记录的指标关于安全等级的关联度，具体为：(1)确定经典域与节域评价对象各安全等级下的物元模型可以表示为:其中，Nj为五级中某一个安全等级，ci为在安全等级Nj下的特征，vij为ci关于Nj的取值范围，即各指标关于各安全等级隶属度化后的量值范围，我们也将其称为经典域。评价对象全体安全等级下的物元模型可以表示为：其中，Np表示全体的安全等级，vip为ci关于全体安全等级的取值范围，又称为节域。(2)确定待评价指标物元对于待评价的数据用物元模型表示为：其中，R0被称为待评估物元，N0为待评估的安全等级，ci代表指标名称，yi为N0关于ci的取值(3)确定评价指标关于安全等级的关联度评价指标关于各安全等级的关联度用关联函数计算。定义第i个指标关于第j个安全等级的关联函数为：其中称为点yi与经典域vij＝[aij,bij]的距离；称为点yi与节域vip＝[aip,bip]的距离；|vij|＝|bij-aij|关联度Kj(yi)表示各评价指标关于评价等级j的关联度，即归属程度。所述根据关联度最大准则确定各指标安全等级，并根据指标体系的层次结构进行安全等级的多级综合评价，同时计算电梯系统的健康度，具体为：权重由集成最优赋权法确定，得到待评价对象关于各安全等级的关联度：其中，αi为最优赋权系数，即为上述最优赋权系数若Kj0＝max(Kj(y))，则评定y属于安全等级j0.若评价对象包含多个层次，则利用多级综合评价法先计算各指标层关于安全等级的关联度，由下至上，依次计算各准则层关于安全等级的关联度，最终得到该评价对象的安全等级评估。在这里引入健康度的概念，它既反映其偏离相邻类别的程度，又作为指示变量来刻画电梯的实际安全性能。记：则y的健康度表示为：专利技术效果本专利技术实现了电梯安全评价指标体系的层次化，并对通过主客观赋权方法分别得到的指标权重进行了融合，解决了指标体系划分不合理和指标权重赋值片面的问题。针对电梯安全评价中的多元性、模糊性和复杂性，建立了评估电梯安全等级的可拓模糊综合评价模型，实现了电梯安全等级和健康度的评估。所提出的方法具有易理解、易实现、易扩展的优点。附图说明图1电梯安全等级分布图；图2电梯健康度示意图。具体实施方式实施例1一种电梯层次指标体系赋权方法：首先，主观权重见表1，客观权重见表2。表1专家打分法计算各指标相对权重值表2熵权法计算各指标相对权重值首先确定最优赋权形式，得到综合主客观赋权方法的权重向量形式；其次再定义综合评本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多层次指标体的电梯安全等级评价方法，其特征在于：包括以下步骤：一、根据实践标准、相关标准和数理计算的要求，将电梯安全评价风险等级和评价指标等级划分为五级；二、将电梯安全评价指标相应按照五个安全等级相对隶属度化；三、建立电梯系统在各等级下的物元模型，并计算待评价记录的指标关于安全等级的关联度；四、根据关联度最大准则确定各指标安全等级，并根据指标体系的层次结构进行安全等级的多级综合评价，同时计算电梯系统的健康度。

【技术特征摘要】
1.一种基于多层次指标体的电梯安全等级评价方法，其特征在于：包括以下步骤：一、根据实践标准、相关标准和数理计算的要求，将电梯安全评价风险等级和评价指标等级划分为五级；二、将电梯安全评价指标相应按照五个安全等级相对隶属度化；三、建立电梯系统在各等级下的物元模型，并计算待评价记录的指标关于安全等级的关联度；四、根据关联度最大准则确定各指标安全等级，并根据指标体系的层次结构进行安全等级的多级综合评价，同时计算电梯系统的健康度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤三具体为：(1)确定经典域与节域：评价对象各安全等级下的物元模型可以表示为:其中，Nj为五级中某一个安全等级，ci为在安全等级Nj下的特征，vij为ci关于Nj的取值范围，即各指标关于各安全等级隶属度化后的量值范围，又称为经典域；评价对象全体安全等级下的物元模型可以表示为：其中，Np表示全体的安全等级，vip为ci关于全体安全等级的取值范围，又称为节域；(2)确定待评价指标物元：对于待评价的数据用物元模型表示为：其中，R0被称为待评估物元，N0为待评估的安全等级，ci代表指标名称，yi为N0关于ci的取值；(3)确定评价指标关于安全等级的关联度：评价指标关于各安全等级的关联度用关联函数计算；定义第i个指标关于第j个安全等级的关联函数为：其中称为点yi与经典域vij＝[aij,bij]的距离；称为点yi与节域vip＝[aip,bip]的距离；|vij|＝|bij-aij|关联度Kj(yi)表示各评价指标关于评价等级j的关联度，即归属程度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤四具体为：根据最优赋权法得到最优赋权系数，进一步得到待评价对象关于各安全等级的关联度：其中，αi为最优赋权系数；若Kj0＝max(Kj(y))，则评定y属于安全等级j0.若评价对象包含多个层次，则利用多级综合评价法先计算各指标层关于安全等级的关联度，由下至上，依次计算各准则层关于安全等级的关...

【专利技术属性】
技术研发人员：石振锋，孙尚，李琪，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23