[发明专利]一种基于模糊分析的室内空气质量评价方法

权利要求书

1.一种基于模糊分析的室内空气质量评价方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤一，确定研究对象的评价标准集V＝{V₁，V₂，…，V_m}，根据室内评价指标，并结合室内空气污染程度的实际情况，将各污染因子对空气环境的污染程度分为五个等级，即Ⅰ(洁净)，Ⅱ(轻度污染)，Ⅲ(中度污染)，Ⅳ(较重污染)，Ⅴ(严重污染)；

步骤二，确定研究对象的评价因素集U＝{U₁，U₂，…，U_n}，根据对影响空气环境质量的各指标进行综合分析，环境空气中的基本污染物包括以下六项：PM_2.5、PM₁₀、CO、O₃、SO₂和NO₂；因此，所建立的评价因素集为U＝{PM_2.5，PM₁₀，CO，O₃，SO₂，NO₂}；

步骤三，确定因子权重集；根据医学相关文献，依照各种空气化学污染物对人体健康影响程度，重新排布室内空气品质包含的污染参数的权重系数，分别是：PM_2.5(0.25)，PM₁₀(0.2)，CO(0.2)，O₃(0.15)，SO₂(0.1)和NO₂(0.1)，所以因子权重集A＝[a₁ a₂…a₅]＝[0.250.2 0.2 0.15 0.1 0.1]；

步骤四，建立隶属函数；根据以上所确定的评价因素集和评价标准集，再结合所研究问题的实际情况，采用降半梯形的函数形式建立各污染因子对各级标准的隶属函数r_ij；具体计算公式如下所示：

第Ⅰ级，即j＝1时，隶属函数表达式为：

第Ⅱ～Ⅳ级，即j＝2，3，4时，隶属函数表达式为：

第Ⅳ级，即j＝4时，隶属函数表达式为：

上述函数分段表达式中，i表示评价因素集U中的某一评价因素；j表示评价标准集V中的某一评价标准；u_i表示第i个评价因素的某地实测污染物浓度值；s_j表示第i个评价因素的第j级的浓度限值；

步骤五，建立模糊综合评价矩阵；将污染物的监测值分别代入相应的隶属函数表达式，计算出各评价因子对各等级的隶属度，构成各污染因子的隶属度集合，即取第V_i个因素的单因素评判R_i＝(r_i1，r_i2，…，r_in)^T作为一个模糊子集，其中r_in表示第i个因素的评判对于第j个等级的隶属度，所有因素的评价矩阵为R＝(R₁ R₂…R_n)；

步骤六，将上述求得的隶属矩阵R与权重矩阵A进行复合运算，得到综合评价向量B，即B＝A·R＝(b₁，…，b_m)，传统模糊数学理论中依照最大隶属度原则假设b_k为b_j(j＝1，…，m)中的最大值，则即可得出该室内空气质量属于k级：

步骤七，在某些情况下最大隶属度原则会造成许多信息的损失，从而无法客观有效地进行评价，所以可能出现片面的结果；因此将改进的模糊评价加权平均等级法，按公式进行加权平均，使评价等级量化且更为直观：

式中：J为等级评价值，0≤J≤100；其中0≤J≤50属于Ⅴ级，50≤J≤60属于Ⅳ级，60≤J≤70属于Ⅲ级，70≤J≤85属于Ⅱ级，85≤J≤100属于Ⅰ级。