基于Matlab的煤礦應(yīng)急救援系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

作者簡(jiǎn)介：張欣（1989.10-），女，漢族，安徽省淮南市人，碩士研究生，單位：安徽理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，專業(yè)：物流工程；研究方向：物流管理。

摘要：在我國(guó)能源工業(yè)生產(chǎn)中，煤炭產(chǎn)業(yè)一直占有舉足輕重的地位。因此，煤炭安全生產(chǎn)問(wèn)題不容忽視。本文基于對(duì)煤炭生產(chǎn)過(guò)程及煤炭事故應(yīng)急救援過(guò)程特點(diǎn)的研究，圍繞煤炭應(yīng)急救援的內(nèi)涵，確立了影響煤炭安全生產(chǎn)的諸多因素，并基于解釋結(jié)構(gòu)模型，運(yùn)用Matlab軟件驗(yàn)證分析結(jié)果，為提高我國(guó)煤炭企業(yè)應(yīng)急救援能力提供一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急救援；解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM）；Matlab一、研究背景

隨著煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，安全生產(chǎn)問(wèn)題越來(lái)越受到國(guó)家的重視，及時(shí)，高效，科學(xué)的應(yīng)急救援系統(tǒng)，能夠有效的減少事故帶來(lái)的危害程度。[1-2]

據(jù)國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局及國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局統(tǒng)計(jì)[3-4]，我國(guó)2005～2013年共發(fā)生煤礦事故分別為3341起，2945起，2420起，3215起，1616起，1403起，1201起，779起，604起；煤礦事故死亡人數(shù)分別為5491人，6072人，3786人，3210人，2631人，2433人，1973人，1384人，1067人。由此可知，我國(guó)煤礦事故數(shù)和死亡人數(shù)在逐年降低，安全生產(chǎn)的形勢(shì)有所好轉(zhuǎn)，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，百萬(wàn)噸死亡率依然過(guò)高，要想控制事故進(jìn)一步惡化并降低人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，必須做好有效的煤礦應(yīng)急救援工作。[5-6]

二、煤礦應(yīng)急救援能力影響因素分析

根據(jù)煤礦事故發(fā)生的一些特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究成果[7-8]，筆者總結(jié)出在實(shí)際的煤礦應(yīng)急救援能力的影響因素中，主要有以下幾個(gè)方面：①監(jiān)督控制能力；②應(yīng)急資源準(zhǔn)備是否充分管理是否到位；③事故處理應(yīng)急指揮人員的能力高低；④信息的整合、傳遞、判斷是否及時(shí)準(zhǔn)確；⑤有關(guān)的預(yù)防措施制度施行是否有效可行；⑥平時(shí)的應(yīng)急救援培訓(xùn)是否到位；⑦救援的速度和效率；⑧事故發(fā)生地的基礎(chǔ)設(shè)施是否完善救援各方的協(xié)調(diào)配合是否及時(shí)有序等。

上述的幾個(gè)主要方面因素，影響著一次煤礦事故應(yīng)急救援結(jié)果，如果有一個(gè)方面出了差錯(cuò)就會(huì)對(duì)應(yīng)急救援產(chǎn)生不可估量的損害。同時(shí)在實(shí)際的煤礦應(yīng)急救援中，事故現(xiàn)場(chǎng)中還會(huì)出現(xiàn)許多不可控的因素，所以要真正的對(duì)煤礦事故發(fā)生后采取有效的應(yīng)急救援需要各方一起努力配合。

三、煤礦應(yīng)急救援能力影響因素概念模型的提出

根據(jù)以上對(duì)煤礦企業(yè)應(yīng)急救援能力影響因素的分析結(jié)果，本章進(jìn)一步確定了這些影響因素之間的相互關(guān)系及其對(duì)煤礦企業(yè)應(yīng)急救援能力的影響方式。如圖1所示：

四、解釋結(jié)構(gòu)模型原理

（一）概念介紹

解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM）是美國(guó)John Warfield在上世紀(jì)70年代提出來(lái)的，這個(gè)模型的主要功能就是運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)輔助，從而幫助人們分析那種比較復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，進(jìn)而將分析工作由復(fù)雜變?yōu)楹?jiǎn)單，更好的幫助人們分析決策。

具體的做法是運(yùn)用分解拆分，用若干個(gè)子系統(tǒng)代替復(fù)雜的系統(tǒng)，參照之前人們的處理經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)的知識(shí)來(lái)解決，依托先進(jìn)的技術(shù)，將要分析的點(diǎn)歸納為一個(gè)一個(gè)的因素，然后在依托經(jīng)驗(yàn)積累和技術(shù)的輔助，將各個(gè)因素組合成一個(gè)有序的、層次分明的遞階結(jié)構(gòu)模型，這種分析模型的組合構(gòu)建，也是ISM的關(guān)鍵和它獨(dú)特之處并有別于其他分析法的關(guān)鍵。

ISM是概念模型，它把表面上沒有關(guān)系的幾種因素通過(guò)定性定量的分析，轉(zhuǎn)化為清晰的結(jié)構(gòu)模型，從而給人們的分析決策提供一個(gè)較為準(zhǔn)確的依據(jù)，已經(jīng)在很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。從國(guó)際性的能源問(wèn)題到地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、甚至個(gè)人領(lǐng)域的問(wèn)題等，都可應(yīng)用ISM來(lái)建立模型，分析各因素的重要性。它主要適用于有很多變量，且變量之間關(guān)系不明確，如果單個(gè)分析會(huì)比較復(fù)雜的一些社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，同時(shí)也可對(duì)各個(gè)因素之間進(jìn)行有序排列，得出哪個(gè)因素具有相對(duì)的重要性等，幫助人們?cè)趯?shí)際分析中明確輕重和主次。

（二）模型原理介紹

ISM通過(guò)用矩陣的形式表達(dá)有向圖的內(nèi)容，得出相鄰矩陣，然后通過(guò)運(yùn)算得出可達(dá)矩陣，對(duì)其進(jìn)行分解，通過(guò)一步一層的分解拆分，最后得出層次明確的多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)圖。

解釋結(jié)構(gòu)模型用符號(hào)Vi和Vj表示點(diǎn)的元素（i=1，2，3…；j=1，2，3…），用矩陣A表示各個(gè)有向線段的關(guān)系，根據(jù)因果關(guān)系傳遞性，得出可達(dá)矩陣，然后保留主要代表要素，形成可達(dá)矩陣主要矩陣，通過(guò)反復(fù)分解，即可建立系統(tǒng)的多層次遞階結(jié)構(gòu)模型。

五、解釋結(jié)構(gòu)模型的驗(yàn)證

（一）生成連接矩陣

根據(jù)圖1，得到關(guān)聯(lián)矩陣A：

（二）生成可達(dá)矩陣

將矩陣A加上單位矩陣I得，M=A+I，運(yùn)用Matlab軟件和布代爾代數(shù)規(guī)則，對(duì)M進(jìn)行乘方運(yùn)算，得可達(dá)矩陣：

運(yùn)用Matlab對(duì)可達(dá)矩陣進(jìn)行分解，得：

第r級(jí)：r=1元素為i=7；r=2元素為i=2；r=3元素為i=1；r=3元素為i=6；r=3元素為i=8；r=4元素為i=5；r=5元素為i=3；第r級(jí)：r=5元素為i=4（三）生成層次結(jié)構(gòu)圖

可得應(yīng)急救援系統(tǒng)多層遞階解釋結(jié)構(gòu)模型：如圖2

六、應(yīng)急救援系統(tǒng)分析

根據(jù)圖2所示的應(yīng)急機(jī)制系統(tǒng)多層遞階解釋結(jié)構(gòu)模型，分析結(jié)果如下：

企業(yè)恢復(fù)能力是第1級(jí)別的要素。它直接地反映了應(yīng)急救援最終成果。應(yīng)急組織管理能力是第2級(jí)別的要素，它能反映應(yīng)急救援的有效性。應(yīng)急監(jiān)控能力、應(yīng)急培訓(xùn)能力和應(yīng)急資源調(diào)配能力是第3級(jí)別的要素。它們反映應(yīng)急救援的能力和水平。第4級(jí)別的要素是應(yīng)急完善能力，它是評(píng)估突發(fā)事件及應(yīng)急能力的現(xiàn)狀，確定應(yīng)急物資的配置、人員培訓(xùn)和財(cái)政支出，影響保障機(jī)制。第5級(jí)別的要素是應(yīng)急指揮能力和信息傳遞能力，它是應(yīng)急救援系統(tǒng)的基礎(chǔ)性要素。應(yīng)急指揮能力與信息的傳遞能力兩個(gè)要素又是彼此相互制約的關(guān)系。

七、結(jié)論

應(yīng)用系統(tǒng)工程的ISM方法，建立系統(tǒng)解釋結(jié)構(gòu)模型，明確了應(yīng)急救援機(jī)制中各要素的層級(jí)結(jié)構(gòu)關(guān)系，可以改善僅靠傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)研究經(jīng)濟(jì)救援的尷尬現(xiàn)象，為應(yīng)急機(jī)制系統(tǒng)提供了新的研究技術(shù)和方法，防止應(yīng)急救援工作盲目展開。對(duì)于評(píng)價(jià)煤礦應(yīng)急管理能力，研究評(píng)價(jià)因素間縱向關(guān)系和橫向關(guān)系，確立模型中個(gè)要素的權(quán)重指標(biāo)提供參考價(jià)值。[9]應(yīng)急救援系統(tǒng)解釋結(jié)構(gòu)模型闡明了在應(yīng)急機(jī)制機(jī)制建設(shè)中各要素中的重要級(jí)別，揭示了各要素之間的相互關(guān)系，對(duì)于制定應(yīng)急救援機(jī)制有很大的參考價(jià)值。（作者單位：安徽理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院）

參考文獻(xiàn)

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