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基于局部變權(quán)理論的煤礦安全綜合評價研究

文檔作者：李廷豐龔國強羅汝平蒲世明文檔來源：重慶市能源投資集團物資有限責任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年04月27日
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Vo1．42 No．1
Feb．2015
礦業(yè)安全與環(huán)保
MINING SAFETY &amp;amp; ENVIRONMENTAL PROTECTION
第42卷第1期
2015年2月
李廷豐，龔國強，羅汝平，等．基于局部變權(quán)理論的煤礦安全綜合評價研究[J J．礦業(yè)安全與環(huán)保，2015，42(1)：44—47
文章編號：1008—495(2015)01—0044—04
基于局部變權(quán)理論的煤礦安全綜合評價研究
李廷豐，龔國強，羅汝平，蒲世明
(重慶市能源投資集團物資有限責任公司，重慶400060)
摘要：對煤礦的安全狀況進行綜合評價多采用固定權(quán)重的方式，該方式不能動態(tài)反映各指標狀態(tài)值
在綜合評價中的重要性，對危險指標狀態(tài)值的反映不靈敏。為此，引入局部變權(quán)的形式，使指標的權(quán)重
值不僅能夠隨著指標狀態(tài)值的變化而相應地發(fā)生變化，實現(xiàn)動態(tài)賦權(quán)，同時還能對較小和較大的指標狀
態(tài)值都具有較高的靈敏度，以突出該指標在煤礦安全綜合評價中的減分和加分效應，使綜合評價結(jié)果得
以優(yōu)化。
關(guān)鍵詞：局部變權(quán)；煤礦安全；綜合評價
中圖分類號：TD79；X820．4 文獻標志碼：A 網(wǎng)絡出版時間：2015—02—03 22：17
網(wǎng)絡出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detail／50．1062．TD．20150203．2217．020．html
Research on Comprehensive Evaluation of Coal M ine Safety Based on
Local Variable W eight Theory
Ll Tingfeng。GONG Guoqiang，LUO Ruping．PU Shiming
(Chongqing Energy Investment Group Material Co．，Ltd．，Chongqing 400060，China)
Abstract：The fixed weight me~od is mostly adopted for the comprehensive evaluation of coal mine safety situation，but it
can’t dynamically reflect the importance of each index in the comprehensive evaluation，and the sensitivity corresponding to the
risk indicator values is low．For this purpose，the form of local variable weight was introduced，and in this form ，the weight values of
indicators could not only change with the variation of the status ValUes of indicators accordingly and realize the dynamic weighting，
but also make the status values of both the smaller and larger indicator have a higher sensitivity SO as to highlight the point—minus
and point-plus effect of this indicator in the comprehensive evaluation of coal mine safety an d enable the comprehensive evaluation
results to be optimized．
Key words：local variable weight；coal mine safety；comprehensive evaluation
煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)是一個多變量的復雜系統(tǒng)，影響煤
礦安全生產(chǎn)的因素眾多且繁雜，任何一個危險因素的
發(fā)生都有可能引起全礦井的安全事故。因此，如何突
出單一危險因素在煤礦安全綜合評價中的減分效應，
以反映煤礦的真實安全狀況就顯得格外重要。
目前，不論是廣為煤礦實際應用的安全檢查表
法、專家評分法，還是學術(shù)界普遍采用的層次分析
法、模糊評價法、灰色評價法等各種系統(tǒng)安全評價方
法¨ ]，其在評價的過程中都是給指標以固定權(quán)重
即常權(quán)，評價結(jié)果即為常權(quán)綜合值。常權(quán)綜合法有
收稿日期：2014—03—06；2014—1O一24修訂
作者簡介：李廷豐(1986一)，男，安徽亳州人，碩士研究
生，從事煤礦物資管理工作。Tel：023-62805265。
- 44 ·
較大的缺陷，主要表現(xiàn)在：煤礦實際安全水平的高
低，不僅取決于各項指標綜合評價值的高低，還取決
于各單項指標得分值的高低。如果某一單項指標得
分值較低就會使整個煤礦實際安全水平大幅下降，
上述的各種常權(quán)綜合法都不能反映出這一點。
李洪興教授在文獻[6—8]中給出了局部變權(quán)的
公理體系，引入均衡函數(shù)與局部狀態(tài)變權(quán)函數(shù)的概
念，并最終誘導出局部變權(quán)向量就是基本常權(quán)向量
與局部狀態(tài)變權(quán)向量的Hardarmard(歸一化)乘積的
重要結(jié)論。
應用局部變權(quán)綜合法能夠較好地解決常權(quán)綜合
法在評價中存在的問題。局部變權(quán)的核心是權(quán)重懲
罰與權(quán)重激勵，當某一指標得分值過小時，增大該指
標的權(quán)重，通過權(quán)重懲罰的方式突出該指標在綜合
第42卷第1期
2015年2月
礦業(yè)安全與環(huán)保
MINING SAFETY ＆ ENVIRONMENTAL PROTECTION
Vol_42 No．1
Feb．2015
評價中的減分效應；當某一指標得分值較大時，也增
大該值的權(quán)重值，通過權(quán)重激勵的方式突出該指標
在綜合評價中的加分效應。
1 局部變權(quán)綜合的基本模式
給定如下3個定義 ：
定義一若 滿足前提條件：Σ =1，則稱
J 1
Wo=( ， ：，?， )∈(O，1] 為一個n維的常
權(quán)分配向量。
定義二 給定映射 ：[0，1] 一(0，1] ，若
W( )滿足：
1)歸一性：Σwj(x)=1；
2)懲罰一激勵性：對任一_『∈ (1，2，?， )，使
( )關(guān)于 f在(0， )內(nèi)單調(diào)遞減，在( ，1)內(nèi)單
調(diào)遞增。
則把如下向量：
w(x)= (W1(X)， ( )，? ， ( )) (1)
稱為一個n維變權(quán)向量。
定義三給定映射S：[0，1] (0，+∞) ，若
S( )滿足：
1)對任一 ∈(1，2，?，rt)，均存在 ，，盧，∈(0，
1)，并且 ≤ ；
2)對任一．『∈(1，2，? ， )，
( )： (2)
Σ S ( )
關(guān)于 在(0， )內(nèi)單調(diào)遞減，在(盧 ，1)內(nèi)單調(diào)遞
增，其中，( 。， ，? ， )為任意常權(quán)分配向量；
3)當X ≤X ≤ 八 時，則5 ( )≥Sz( )；
當 V盧 ≤ ≤ i時，則Sk( )≤Si( )；
則把如下向量：
S( )= (S ( )，S (X)，? ，S ( )) (3)
稱為一個13,維局部狀態(tài)變權(quán)向量。
若當每個sj(x)關(guān)于所有變元都連續(xù)時，則把
s(x)稱為連續(xù)型局部狀態(tài)變權(quán)向量。
在上述3個定義的基礎(chǔ)上，關(guān)于局部變權(quán)向量
的公式化定義由以下兩個定理給出 m ：
定理一：若Wo=( ， ，?， )為一個
維的常權(quán)分配向量，S( )=(．s ( )，S ( )，?，
Is ( ))為一個n維局部狀態(tài)變權(quán)向量，且 ( )滿
足對任一 ∈(1，2，? ，11,)， ( )關(guān)于 f在(0， f)
內(nèi)單調(diào)遞減，在( ，1)內(nèi)單調(diào)遞增，則稱如下向量：
W(X)=
f，reo S1( ) Wo2S2( ) Wo S (X) 、
l n ， n ， ， n I
ΣWojSj(x) WojSj(x) ( )J
(4)
為一個n維局部變權(quán)向量。
定理二：給定映射S：[0，1] 一(0，+∞) ，
s(x)=(．s ( )，Js：( )，? ，5 ( ))為一個 維局部
狀態(tài)變權(quán)向量。若對任一 ∈(1，2，?，n)，均存在
0。， ∈(0，1)且 ≤ ，使Js( )滿足如下條件：
s ( )關(guān)于 f在(0， f)內(nèi)單調(diào)遞減，在( f，1)
內(nèi)單調(diào)遞增，且
Σ ( )=Σ Sj(x。， ，?，Xn) (5)
關(guān)于 在(0， ，)內(nèi)單調(diào)遞增，在(盧f，1)內(nèi)單調(diào)遞
減，則稱如下向量：
W( )：
f， S ( ) S (X)
Σ ( ) Σ ( )
為一個n維局部變權(quán)向量，其中Wo=( ， ，?，
wo )為任一 維的常權(quán)分配向量。
由定理一、二，得出關(guān)于變權(quán)原理的一個重要結(jié)
論 ，即局部變權(quán)向量w( )=( ( )， ( )，? ，
( ))是基本常權(quán)分配向量Wo：( 。， ，? ，
)與局部狀態(tài)變權(quán)向量s(x)=(．s。( )，．s：( )，?，
s ( ))的歸一化(Hardarmard)乘積。而局部變權(quán)綜
合評價值則由下式給出：
( )=Σ ( ) (6)
』；1
2 煤礦安全局部變權(quán)綜合評價
首先建立煤礦安全綜合評價的指標體系，如圖1
所示。
煤礦安全評價指標體系
耋II A鍪3 I I A菱4 l l差l I耄l l莖4~f l I萎A8 l l差lI
圖1 煤礦安全評價指標體系框圖
安
全
管
理
A1l
· 45·
券
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MINING SAFETY &amp;amp; ENVIRONMENTAL PROTECTION
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利用層次分析法對各指標進行賦權(quán)，其結(jié)果見
表1。
表1 層次分析法得出的基本常權(quán)
指標代號 權(quán)重
0．140 6
0．117 2
0．077 2
0．058 8
0．128 4
0．O8l 5
0．O74 4
0．060 9
0．097 7
0．048 1
0．1l5 1
根據(jù)局部變權(quán)綜合模式，在對煤礦進行局部變
權(quán)綜合評價之前需確定局部狀態(tài)變權(quán)函數(shù)。為了突
出各指標的均衡性，并保證局部變權(quán)綜合評價結(jié)果
的客觀有效性，所選擇的函數(shù)應滿足如下原則：
1)為了突出局部變權(quán)對指標狀態(tài)值懲罰與激勵
的特點，在煤礦安全評價的過程中，只要有一個指標
狀態(tài)值太低，盡管該指標的常權(quán)極小，整體的綜合評
價值也會顯著地減??；同樣地，如果存在一個極高的
指標狀態(tài)值，盡管該指標的常權(quán)極小，也能在一定程
度上顯著提高整體的綜合評價值。
2)相比較而言，煤礦安全綜合評價值的高低更
取決于常權(quán)相對較大的指標，因此對于常權(quán)相對較
大的指標來說，懲罰和激勵的幅度、靈敏度都要相應
地增大；而對于常權(quán)相對較小的指標來說，懲罰和激
勵的幅度、靈敏度可以適當?shù)販p小。
3)對于實際的煤礦安全評價工作，當單一的指
標狀態(tài)值極低時，煤礦生產(chǎn)的安全水平將大為降低。
然而，當單一的指標狀態(tài)值極高時，煤礦生產(chǎn)的安全
水平卻不一定會明顯提高。因此，構(gòu)造局部狀態(tài)變權(quán)
函數(shù)時應滿足懲罰的幅度大于激勵的幅度這一要求。
參考了文獻[11—12]，并在滿足上述3個原則
的基礎(chǔ)上，給出如下局部狀態(tài)變權(quán)向量|S( )的表
達式：
S ( )=
6而 +e 置∈[0，0]
[ 】 +e ’6]
e ∈(b，c]
【d ] +e ∈(c，1]
(7)
式中： =1，2，3，? ，n；0，b，c，d，e∈[0，1]； ，為第J
個指標的常權(quán)值；置為第．／個指標的標準化后的狀態(tài)
值；ct為否定水平；b為及格水平；c為激勵水平；d為
1
= 時，激勵與懲罰的幅度之比；e為調(diào)整水平。
。 ，￡
結(jié)合煤礦實際，式(8)中分別取n=0．4，b=0．6，
c=0．9，d=0．8，e=0．2，在此基礎(chǔ)上對煤礦C、D進行
局部變權(quán)安全綜合評價，其結(jié)果如表2所示。
表2 常權(quán)綜合值與變權(quán)綜合值比較
· 46·
兒 鈾
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礦業(yè)安全與環(huán)保
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3 結(jié)論
由表2可知，由于煤礦c中A 和A。。指標得分值
過低，通過局部變權(quán)，其權(quán)重值分別由0．06、0．11上
升為0．1 1、0．20，以其在綜合評價中起減分效應的形
式達到了對小指標的懲罰目的；而指標A 的得分值
則達到了92，變權(quán)后其權(quán)重值由0．09上升為0．18，
以其在綜合評價中起加分效應的形式達到了對大指
標的激勵目的。煤礦D中各指標的權(quán)重值也同樣出
現(xiàn)了上述類似的變化。
然而相對于煤礦c，煤礦D中各指標得分值較
均衡，故通過局部變權(quán)對煤礦D的整體懲罰力度要
小于煤礦c，這反映在局部變權(quán)前后兩者的安全綜
合評價值發(fā)生逆轉(zhuǎn)的事實上：煤礦C的安全綜合評
價值由0．63下降為0．54，而煤礦D的安全綜合評
價值由0．61下降為0．57。
參考文獻：
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(責任編輯：衛(wèi)蓉)
(上接第43頁)
4 結(jié)論
基于有限體積法求解，合理地對縮徑閥門結(jié)構(gòu)進
行簡化，用Ji}一 兩方程模型封閉Ⅳ一Is方程，對縮徑
閥門內(nèi)的流場進行了數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明：縮徑
閥門的縮徑角度在大于等于50。時，流體脫離邊界層
現(xiàn)象嚴重，流體流動出現(xiàn)漩渦，縮徑閥門具有較差的
過流特性；在相同流動條件下，局部阻力系數(shù)隨著變
徑角度的增大而增大；不同通徑時，降2檔時的局部
阻力系數(shù)均大于降1檔時的局部阻力系數(shù)。模擬計
算結(jié)果可為項目建設時管線閥的選型提供參考。
參考文獻：
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(責任編輯：李琴)
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