基于可拓理論的水電站安全標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)模型

劉年平　胡慧慧　趙春俠

(西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，四川 綿陽(yáng)　621010)

基于可拓理論的水電站安全標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)模型

劉年平胡慧慧趙春俠

(西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，四川 綿陽(yáng)621010)

【摘要】本文基于可拓理論建立了水電站安全標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)模型。該模型依據(jù)水電站安全標(biāo)準(zhǔn)化將經(jīng)典域確定為四個(gè)等級(jí)，建立了13項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)、41項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)，采用專家評(píng)分法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，以綜合關(guān)聯(lián)度作為評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。利用該模型對(duì)四川省綿陽(yáng)市鴨嘴口水電站已完成的安全標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)行評(píng)價(jià)，實(shí)例驗(yàn)證表明：該模型簡(jiǎn)單有效，準(zhǔn)確度高，能全面地反映該水電站的整體安全狀況及存在的問(wèn)題，并能為水電站安全標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)情況提供有效的定量評(píng)價(jià)信息。

【關(guān)鍵詞】水電標(biāo)準(zhǔn)化；評(píng)價(jià)模型；可拓理論

水電資源是一種可再生資源，發(fā)電成本低、效率高，是發(fā)展能源中一種較好的資源。當(dāng)前，我國(guó)水電企業(yè)快速發(fā)展，是我國(guó)能源資源的有力補(bǔ)充；但是，由于水力發(fā)電涉及防洪、電能等，也可能是導(dǎo)致重大災(zāi)害的危險(xiǎn)源，在建設(shè)及運(yùn)行時(shí)需要加強(qiáng)安全監(jiān)管。近年來(lái)，國(guó)家日益重視安全標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)工作，新的安全生產(chǎn)法也強(qiáng)調(diào)了安全標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)。安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)是安全生產(chǎn)法律法規(guī)體系的重要組成部分，是保障企業(yè)安全生產(chǎn)的重要技術(shù)規(guī)范，市場(chǎng)準(zhǔn)入的必要條件，也是安全監(jiān)管監(jiān)察工作依法行政的重要依據(jù)。開(kāi)展安全標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)是一項(xiàng)加強(qiáng)安全生產(chǎn)基礎(chǔ)性、長(zhǎng)期性和全局性的工作。針對(duì)不同行業(yè)的安全標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，袁梅等針對(duì)非煤礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化采用層次分析法進(jìn)行了評(píng)價(jià)，陶婷婷等將模糊綜合評(píng)價(jià)應(yīng)用于非煤礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化，史秀志等基于B/S+C/S對(duì)礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行了研究，宋兵等基于FAHP對(duì)電力裝備制造企業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行了研究?？赏乩碚撝械膮⒆兞课镌Ｐ褪莿?dòng)態(tài)模型，能很好地?cái)M合像水電站這樣復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)變化的系統(tǒng)，而且計(jì)算簡(jiǎn)便，因此應(yīng)用可拓理論建立水電站安全評(píng)價(jià)模型具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。本文利用可拓理論，依據(jù)水電運(yùn)行時(shí)的安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行物元分析，結(jié)果表明該方法有效迅速，具有一定的適用性。

1可拓理論

可拓理論是我國(guó)學(xué)者蔡文創(chuàng)立的一門新興學(xué)科，它用形式化工具，從定性和定量的角度研究解決復(fù)雜問(wèn)題的規(guī)律和方法。在可拓學(xué)中，物元是可拓學(xué)邏輯細(xì)胞之一，是由事物、特征及事物關(guān)于該特征的量值所組成的有序三元組，記作R=(事物，特征，量值) = (N，C，V)。若物元中N、V是參數(shù)t的函數(shù)，則稱R為參變量物元，記作R(t)=[N(t)，C，V(t)][10]。設(shè)安全性評(píng)價(jià)問(wèn)題為P，共有m個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象：R1，R2，…，Rm，n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo):C1，C2，…Cn，則此問(wèn)題可利用物元表示為：

Ri為評(píng)價(jià)對(duì)象:

r為條件物元:

2建立評(píng)價(jià)模型

基于可拓理論建立評(píng)價(jià)模型，一般步驟如下：

a.確定評(píng)價(jià)模型經(jīng)典域與節(jié)域。令

式中N0j——所劃分的第j個(gè)等級(jí)；

Ci(i=1，2，…，n)——第j個(gè)等級(jí)N0j的特征；

V0j——N0j關(guān)于特征Ci的量值范圍，即評(píng)價(jià)對(duì)象各等級(jí)關(guān)于對(duì)應(yīng)的特征所取的數(shù)據(jù)范圍，即經(jīng)典域。

式中D——評(píng)價(jià)對(duì)象等級(jí)的全體；

VD——D關(guān)于Ci所取的量值的范圍，即D的節(jié)域。

b.確定待評(píng)價(jià)物元。對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象Pi，把測(cè)量所得的數(shù)據(jù)或分析結(jié)果用物元表示，稱為評(píng)價(jià)對(duì)象的待評(píng)物元。

式中Pi——第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象；

Vij——關(guān)于Ci的量值，即評(píng)價(jià)對(duì)象的指標(biāo)值。

c.首次評(píng)價(jià)。對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象Pi，首先用非滿足不可的特征Ck的量值Vik評(píng)價(jià)。若Vik?V0jk，則認(rèn)為評(píng)價(jià)對(duì)象Pi不滿足“非滿足不可的條件”，不予評(píng)價(jià)；否則進(jìn)入下一步驟。

d.確定各特征的權(quán)重。評(píng)價(jià)對(duì)象各特征的重要性通常用權(quán)重來(lái)表示。本文采用專家評(píng)分法確定權(quán)重。

e.建立關(guān)聯(lián)函數(shù)，確定評(píng)價(jià)對(duì)象關(guān)于各評(píng)價(jià)等級(jí)的關(guān)聯(lián)度。

(1)

(2)

f.關(guān)聯(lián)度的規(guī)范化。關(guān)聯(lián)度的取值是整個(gè)實(shí)數(shù)域，為了便于分析和比較，將關(guān)聯(lián)度進(jìn)行規(guī)范化。當(dāng)評(píng)價(jià)對(duì)象只有1個(gè)時(shí)，該步驟省略。

(3)

g.計(jì)算評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合關(guān)聯(lián)度?？紤]各特征的權(quán)重，將(規(guī)范化的)關(guān)聯(lián)度和權(quán)系數(shù)合成為綜合關(guān)聯(lián)度。

(4)

式中pk——第k個(gè)預(yù)警對(duì)象。

h.評(píng)定評(píng)價(jià)等級(jí)。若

則評(píng)價(jià)對(duì)象p屬于等級(jí)k。

當(dāng)評(píng)價(jià)對(duì)象的各指標(biāo)間分為不同層次或評(píng)價(jià)指標(biāo)較多而使權(quán)重過(guò)小時(shí)，需要采用多層次綜合評(píng)價(jià)模型。多層次綜合評(píng)價(jià)是在單層次綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，計(jì)算方法與單層次相似。第二層評(píng)定結(jié)果組成第一層次的評(píng)價(jià)矩陣K1，然后考慮第一層次各因素的權(quán)重A，權(quán)系數(shù)矩陣和綜合關(guān)聯(lián)度矩陣合成為評(píng)價(jià)結(jié)果矩陣。

K=AK1

(5)

3實(shí)例分析

本文以四川省綿陽(yáng)市鴨嘴口水電站為例進(jìn)行分析。該水電站依據(jù)相關(guān)法律、行政法規(guī)已完成安全標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)審工作。應(yīng)用建立的可拓綜合模型進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，以該水電站安全標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)審得分情況為基礎(chǔ)，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查采用專家評(píng)分法得出相關(guān)權(quán)重。評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系及權(quán)重見(jiàn)下表。

鴨嘴口水電站各指標(biāo)的權(quán)重及原始數(shù)據(jù)表

續(xù)表

注表中所有指標(biāo)值為專家評(píng)分值。

3.1　以第二層法律法規(guī)與安全管理制度為例評(píng)價(jià)

a.確定經(jīng)典域和節(jié)域。水電站安全標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)級(jí)可分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和不合格4級(jí)，綜合專家意見(jiàn)確定各等級(jí)的經(jīng)典域物元如下:

節(jié)域物元RD為:

b.確定待評(píng)價(jià)物元：

c.首次評(píng)價(jià)。在法律法規(guī)與安全管理制度指標(biāo)體系中，沒(méi)有非滿足不可的特征，故該步驟可省略。

d.確定各特征的權(quán)重。綜合六位專家問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果得出法律法規(guī)與安全管理制度中各指標(biāo)的權(quán)重為：

W=(0.20，0.20，0.20，0.14，0.14，0.12)

e.計(jì)算關(guān)聯(lián)度。根據(jù)式(1)和式(2)可計(jì)算評(píng)價(jià)對(duì)象與各等級(jí)的關(guān)聯(lián)度為：

f.計(jì)算評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合關(guān)聯(lián)度。根據(jù)式(4)，可得評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合關(guān)聯(lián)度為：

=(12.6400，-0.7200，-0.9440，-0.9534)

同理可分別計(jì)算出組織機(jī)構(gòu)和職責(zé)，教育培訓(xùn)，生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施，作業(yè)安全，隱患排查和治理，重大隱患監(jiān)控，職業(yè)健康，應(yīng)急救援，事故報(bào)告、調(diào)查和處理，績(jī)效評(píng)定和持續(xù)改進(jìn)的綜合關(guān)聯(lián)度，其結(jié)果如下：

Kp2=(9.6667，-0.4000，-0.8800，-0.9000)；Kp5=(4.7437，-0.2625，-0.6004，-0.2444);

Kp6=(11.9240，-0.8594，-1.0873，-1.4438)；Kp7=(-0.9164，-0.8687，-0.8468，-0.5743);

Kp8=(-0.7441，-0.5687，-0.5351，-0.6244)；Kp9=(-0.4385，0.2852，-0.2826，-0.1910);

Kp10=(-1.1868，-1.2936，-1.3425，-2.0275)；Kp11=(-0.3985，-0.7905，-1.0227，-1.4667);

Kp12=(-0.7299，-0.2572，-0.5867，-0.8000)；Kp13=(-0.6788，-0.1143，-0.7400，-0.5667)

對(duì)比綜合關(guān)聯(lián)度得該水電站的各項(xiàng)指標(biāo)中，目標(biāo)，組織機(jī)構(gòu)和職責(zé)，安全生產(chǎn)投入，法律法規(guī)與安全管理制度，教育培訓(xùn)，生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施，職業(yè)健康，應(yīng)急救援方面完成工作較好；而作業(yè)安全，隱患排查和治理，重大隱患監(jiān)控，事故報(bào)告、調(diào)查和處理，績(jī)效評(píng)定和持續(xù)改進(jìn)安全標(biāo)準(zhǔn)化工作有部分缺失。例如：生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理和生產(chǎn)過(guò)程控制工作不到位，安全警示標(biāo)志沒(méi)有滿足相關(guān)法律法規(guī)要求，相關(guān)方管理不達(dá)標(biāo)；安全隱患治理后未形成分析報(bào)告；事故調(diào)查和處理后未開(kāi)展相關(guān)方面的學(xué)習(xí)工作；該水電站沒(méi)有形成完整的績(jī)效評(píng)定系統(tǒng)等。

3.2　第一層次可拓綜合評(píng)價(jià)

同理可根據(jù)目標(biāo)、安全生產(chǎn)投入、教育培訓(xùn)的等級(jí)關(guān)聯(lián)度，結(jié)合上文計(jì)算出的綜合關(guān)聯(lián)度形成評(píng)價(jià)矩陣，考慮安全標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)定的13項(xiàng)因素的權(quán)重，根據(jù)式(5)，可得該水電站安全標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)定的綜合預(yù)警結(jié)果:

Kp=WK=(0.0348675，0.0581125，0.116225，

0.0581125，0.10460251，0.16689924，0.099721，

0.1510925，0.03138075，0.02208275，0.09298，

0.01743375，0.04649)

=(6.3282，-0.6021，-0.8328，-0.8943)

6.3282>-0.6021>-0.8328>-0.8943,根據(jù)最大關(guān)聯(lián)度準(zhǔn)則可知，該水電站的安全達(dá)標(biāo)工作完成達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，完全滿足該水電站申請(qǐng)的安全標(biāo)準(zhǔn)化二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

4結(jié)論

應(yīng)用建立的評(píng)價(jià)模型對(duì)鴨嘴口水電站的安全標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)工作情況進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，可得如下結(jié)論：

a.該模型中采用專家評(píng)分法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，以綜合關(guān)聯(lián)度作為評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，簡(jiǎn)單高效。

b.該模型既可以分析單一對(duì)象，也可分析多個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象。當(dāng)該模型用于分析多個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象時(shí)，各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重還可以采用層次分析法、熵權(quán)，進(jìn)一步提高模型的客觀性、準(zhǔn)確性。

c.當(dāng)該模型應(yīng)用于不同的評(píng)價(jià)系統(tǒng)時(shí)，評(píng)價(jià)指標(biāo)及其權(quán)重則需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

參考文獻(xiàn)

[1]吳飛宏.加強(qiáng)水電站安全生產(chǎn)調(diào)度運(yùn)行管理的探討[J].中國(guó)電力教育,2012(18):100-101.

[2]郝金貴,曹顯勇.農(nóng)村水電站安全檢查幾個(gè)問(wèn)題的探討[J].中國(guó)水能及電氣化,2010(9):59-63.

[3]徐錦才,董大富,金華頻,等.農(nóng)村水電站安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與保障技術(shù)[J].小水電,2011(6):65-69.

[4]袁梅,張義平,王作強(qiáng).基于層次分析法的非煤礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)體系[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),2010,30(3):99-102.

[5]陶婷婷,王志,胡東濤.模糊綜合評(píng)價(jià)模型在非煤礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)礦業(yè),2012,21(8):23-26.

[6]史秀志,趙艷艷,張舒.基于B/S+C/S的礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化管理信息系統(tǒng)研究[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào),2009,9(6):143-147.

[7]宋兵,劉寧,楊立新.基于FAHP的電力裝備制造企業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)化研究[J].中國(guó)電力教育,2014(15):184-186.

[8]李航,趙桂紅.機(jī)場(chǎng)安全可拓預(yù)警模型研究[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2009,45(14):238-244.

[9]楊春燕,蔡文.可拓工程學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2007:18-169.

[10]楊玉中,馮長(zhǎng)根,吳立云.基于可拓理論的煤礦安全預(yù)警模型研究[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),2008,18(1):40-45.

度為R2，環(huán)境因素可靠度為R3，對(duì)各個(gè)因素進(jìn)行量化處理(見(jiàn)下表)。

Hydropower station safety standardization evaluation model based on

extension theory

LIU Nianping, HU Huihui, ZHAO Chunxia

(CollegeofEnvironmentandResource,SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010,China)

Abstract:In the paper, hydropower station safety standardization evaluation model is established based on extension theory. The model determines classical domain into four grades according to hydropower station safety standardization. 13 level 1 indictors and 41 level 2 indicators are established. Expert evaluation method is adopted to determine the weight of each evaluation indicator. Comprehensive correlation degree is regarded as evaluation criteria. The model is utilized for evaluating safety standardization work completed in Sichuan Mianyang Yazuiko Hydropower Station. The example verification shows that the model is simple and effective with high accuracy, which can fully reflect overall safety situation and existing problems of the hydropower station. It can provide effective quantitative evaluation information for safety standardization standard achievement condition in the hydropower station.

Key words:hydropower standardization; evaluation model; extension theory

中圖分類號(hào)：TV512

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-8241(2015)12-0046-06

DOI:10.16617/j.cnki.11- 5543/TK.2015.12.014

科學(xué)研究及工程設(shè)計(jì)