礦井通風(fēng)系統(tǒng)的影響因素具有模糊性、灰色性和層次性,將模糊綜合評判、灰色系統(tǒng)理論和層次分析法有機地結(jié)合起來,提高了評價結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。
2.2 模糊理論、粗糙集理論與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合
模糊理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是近年來人工智能研究較為活躍的兩個領(lǐng)域。模糊人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價法是基于BP算法發(fā)展起來的,引入模糊數(shù)學(xué)、遺傳算法等,匯集神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊理論的優(yōu)點,集學(xué)習(xí)、聯(lián)想、識別、自適應(yīng)及模糊信息處理于一體,將技術(shù)方法應(yīng)用到綜合評價領(lǐng)域,方法更加靈活、智能化。
波蘭學(xué)者Z. Pawlak于1982年提出的粗糙集(Rough Set,RS)理論是一種處理含糊性、不完整數(shù)據(jù)、不精確知識、不確定性問題的數(shù)學(xué)工具。相對于概率統(tǒng)計、模糊集等數(shù)學(xué)工具而言,粗糙集理論有這些理論不具備的優(yōu)越性。粗糙集理論能從各種不完備信息中發(fā)現(xiàn)隱含的知識,揭示潛在的規(guī)律,基于不可分辨的思想和知識約簡的方法,去掉決策表中的冗余屬性,化簡后的決策表具有與化簡前的決策表相同的功能,但化簡后的決策表具有更少的條件屬性,同樣的決策可以基于更少量的條件。
3 存在的問題
1)評價因素中各指標(biāo)在評價過程中的權(quán)重確定,是安全評價的核心,權(quán)重確定正確與否,直接影響到安全評價結(jié)果的置信度。礦井通風(fēng)系統(tǒng)是人-機-環(huán)境結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng),礦井生產(chǎn)過程中存在的許多問題都是非線性的,變量之間的關(guān)系復(fù)雜,評價指標(biāo)體系的建立也十分復(fù)雜,難以用確切的數(shù)學(xué)方程來描述,屬于典型的非線性動力學(xué)系統(tǒng)。
由于井下系統(tǒng)有限空間及其空間動態(tài)變化等特性,礦井通風(fēng)系統(tǒng)具有復(fù)雜、多變、隨機等內(nèi)涵明確、外延模糊的特點,表現(xiàn)出極為明顯的非線性動力學(xué)特性。因此,無論是傳統(tǒng)的分析方法,還是模糊、灰色等綜合評價方法,都沒有很好地解決評價指標(biāo)體系及權(quán)重的確定問題。由各種模型計算出的安全指數(shù)至今沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與方法,在安全等級的劃分上存在著隨意性,這使得評價結(jié)果的任意性很大。
2)對一個復(fù)雜對象的評價,由于各種評價方法的機制不同、方法的屬性層次相異,以及受所遴選的專家群和描述被評價對象特征的指標(biāo)體系的影響,多種評價方法對同一資料的評價結(jié)果、排序結(jié)果之間可能存在較大差異。
評價方法的綜合集成無疑是很好的探索性研究,但它們并沒有從方法論角度解決評價結(jié)論的非一致性問題。因此,評價結(jié)論的非一致性是目前安全評價研究領(lǐng)域一個亟待解決的問題。
3)多數(shù)學(xué)者在評價方法的研究上都遵循著一種思路,即針對某類問題構(gòu)造出一種新的方法,然后用一個例子來說明其方法的有效性,理論研究與實際應(yīng)用存在差距。絕大多數(shù)評價方法缺乏相應(yīng)的軟件系統(tǒng)支持,使得很多工作者望而生畏,嚴(yán)重阻礙了評價方法的推廣。隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展,特別是數(shù)學(xué)方法和計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,如何將安全評價理論、應(yīng)用數(shù)學(xué)以及現(xiàn)代計算機應(yīng)用技術(shù)有機結(jié)合,研究開發(fā)普適性的評價軟件系統(tǒng),仍然是期待解決的問題。
4 發(fā)展趨勢與展望
安全評價理論和技術(shù)作為一門交叉學(xué)科,涉及自然科學(xué)、社會科學(xué)、管理科學(xué)以及工程技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域,包含深刻的科學(xué)問題和巨大的理論和實踐創(chuàng)新空間。在未來的發(fā)展階段,安全評價理論和技術(shù),特別是礦井安全評價技術(shù),將得到充分的發(fā)展和完善。并逐步在行業(yè)和社會得到普遍的推廣和使用。
1)加強科學(xué)合理的評價指標(biāo)體系的研究
礦井通風(fēng)系統(tǒng)是一個動態(tài)的、隨機的、模糊的、復(fù)雜的大系統(tǒng),要科學(xué)合理地對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進行評價,必須確定能夠確切地反映礦井通風(fēng)系統(tǒng)實際狀況的參數(shù)指標(biāo),建立一個科學(xué)合理的評價指標(biāo)體系。評價指標(biāo)太多,可能過分增加評價指標(biāo)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和評價的難度,而且掩蓋了主要的關(guān)鍵因素;評價指標(biāo)過少,評價過程雖然簡單易行,但難以全面反映評價對象的客觀狀況。
指標(biāo)體系應(yīng)能全面地反映被評價對象的綜合情況,從中抓住主要因素,既能反映直接效果,又要反映間接效果,以保證綜合評價的全面性和可信度;定量指標(biāo)與定性指標(biāo)結(jié)合使用,既可使評價具有客觀性,便于數(shù)學(xué)模型處理,又可彌補單純定量評價的不足及數(shù)據(jù)本身存在的某些缺陷;指標(biāo)體系應(yīng)使礦井通風(fēng)系統(tǒng)達到技術(shù)可行、安全可靠和經(jīng)濟合理的目標(biāo)。
2)開展基于方法集的綜合集成評價的研究
方法集是指能獨立完成對對象進行評價的方法的全體。基于方法集的綜合評價方法是在評價的基本原則指導(dǎo)下,根據(jù)一定的準(zhǔn)則和規(guī)則從基本評價方法集中抽取若干方法,通過適當(dāng)?shù)哪P?,將它們綜合為一種評價模型對評價結(jié)果進行優(yōu)化組合的全過程。對于評價指標(biāo)權(quán)重的確定以及多方法評價結(jié)論的非一致性問題,可以通過尋求有效方法的綜合集成來解決。
3)引入交叉學(xué)科理論進行綜合研究
隨著井下生產(chǎn)動態(tài)推進,在時間和空間上始終處于復(fù)雜的變化之中,危險性隨時間和空間的推移而變化,危險程度和危害程度的發(fā)展是動態(tài)的,礦井通風(fēng)系統(tǒng)是一個多環(huán)節(jié)、非線性、動態(tài)性和模糊性的復(fù)雜關(guān)聯(lián)大系統(tǒng),必須引入交叉學(xué)科以及新理論和新方法進行綜合性研究。
應(yīng)用現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、非線性科學(xué)、復(fù)雜性科學(xué)等對礦井通風(fēng)系統(tǒng)評價將是今后的發(fā)展方向。
4)建立綜合集成評價的決策支持系統(tǒng)
由于礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全評價的“軟”科學(xué)性。對于礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全評價中的許多不確定因素的考慮,有必要針對礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全評價問題建立起專家系統(tǒng),更好地為安全評價服務(wù)。
將多方法組合、交互式思想同先進的技術(shù)方法綜合起來構(gòu)成集成式智能化交互式評價支持系統(tǒng),應(yīng)用綜合評價對象集、評價目標(biāo)集、評價方法集,以及知識工程、專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊集理論、非線性理論等,將現(xiàn)代計算機科學(xué)等先進技術(shù)與基礎(chǔ)理論融于一體,形成“人-機-環(huán)境-評價對象”一體化模式,使評價工具具備通用性、規(guī)范性、智能性、交互性等特征。
5 結(jié)論
安全評價是一項改善工業(yè)企業(yè)安全生產(chǎn)與管理現(xiàn)狀、建立安全生產(chǎn)長效機制的手段,是一項持續(xù)改進,不斷提高和完善的長期工作。對礦井生產(chǎn)系統(tǒng)現(xiàn)有的安全狀況、動態(tài)分析以及礦井安全性未來科學(xué)、準(zhǔn)確的預(yù)測,是安全評價理論與技術(shù)研究的重要內(nèi)容,也是安全管理過程必須解決的課題。通過對礦山通風(fēng)系統(tǒng)安全評價方法及其發(fā)展趨勢的研討,可以有以下幾點結(jié)論:
1)礦井通風(fēng)系統(tǒng)是一個多環(huán)節(jié)、非線性、動態(tài)性和模糊性的復(fù)雜關(guān)聯(lián)大系統(tǒng),具有復(fù)雜、多變、隨機等內(nèi)涵明確、外延模糊的特點,安全評價必須引入非線性科學(xué)、復(fù)雜性科學(xué)等交叉學(xué)科以及新理論和新方法進行綜合性研究。
2)加強科學(xué)合理的評價指標(biāo)體系的研究。指標(biāo)體系應(yīng)能全面準(zhǔn)確地反映被評價對象的綜合情況,定量指標(biāo)與定性指標(biāo)結(jié)合使用,既使評價具有客觀性,便于數(shù)學(xué)模型處理,又彌補單純定量評價的不足及數(shù)據(jù)本身存在的某些缺陷;指標(biāo)體系應(yīng)使評價對象達到技術(shù)可行、安全可靠和經(jīng)濟合理的目標(biāo)。
3)各種評價方法的機制不同、方法的屬性層次相異,受所遴選的專家群及描述被評價對象特征的指標(biāo)體系的影響,使得多種評價方法對同一資料的評價結(jié)果可能存在較大差異。開展基于方法集的綜合集成評價的研究,通過尋求方法的綜合集成來有效解決對于評價指標(biāo)權(quán)重的確定以及多方法評價結(jié)論的非一致性問題。
4)建立綜合集成評價的專家系統(tǒng)和決策支持軟件系統(tǒng),形成“人-機-環(huán)境-評價對象”一體化模式,使評價工具具備通用性、規(guī)范性、智能性、交互性等特征。