基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的礦山安全文化評(píng)價(jià)體系

李滕滕，楊 超

(1.安徽理工大學(xué) 能源與安全學(xué)院，安徽 淮南 232001；2.中南大學(xué) 資源與安全工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083)

基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的礦山安全文化評(píng)價(jià)體系

李滕滕1，楊 超2

(1.安徽理工大學(xué) 能源與安全學(xué)院，安徽 淮南 232001；2.中南大學(xué) 資源與安全工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083)

為了完善和加強(qiáng)礦山安全文化的建設(shè)，根據(jù)礦山自身的特點(diǎn)，本文提出了一種對(duì)礦山安全文化進(jìn)行合理、科學(xué)、全面評(píng)價(jià)的方法。根據(jù)國(guó)際SMART準(zhǔn)則，從安全環(huán)境、安全管理、安全培訓(xùn)、班組長(zhǎng)素質(zhì)、員工行為、安全事務(wù)6個(gè)方面確立了21項(xiàng)安全文化評(píng)價(jià)指標(biāo)，提出了安全文化等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，并在MATLAB平臺(tái)上建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的安全文化等級(jí)評(píng)價(jià)體系。以6個(gè)礦山的樣本數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，結(jié)果顯示當(dāng)?shù)螖?shù)為355時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的全局誤差達(dá)到要求，并且輸出值與期望輸出值之間呈基本吻合，誤差比較小。最后，以該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)恒祥煤礦的安全文化等級(jí)進(jìn)行預(yù)測(cè)，輸出結(jié)果表明該礦山的安全文化等級(jí)為4級(jí)，與該礦山的安全文化實(shí)際狀況相符。因此，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很好的學(xué)習(xí)功能，通過(guò)樣本訓(xùn)練后能夠準(zhǔn)確地對(duì)礦山安全文化進(jìn)行評(píng)價(jià)，為提高礦山安全文化水平提供參考和依據(jù)。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；安全文化；評(píng)價(jià)指標(biāo)；評(píng)價(jià)體系

0 引言

近年來(lái)，火災(zāi)、冒頂片幫、透水、瓦斯突出等事故在礦山頻發(fā)，給國(guó)家和社會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境破壞，嚴(yán)重影響到人們的正常生活[1-2]。因此，礦山的安全問(wèn)題顯得尤為重要，改善礦山安全生產(chǎn)狀況日趨緊迫。為了提高礦山安全管理水平，首先要建立礦山安全文化。礦山企業(yè)已建立了一系列的安全評(píng)價(jià)方法，但大多數(shù)只從作業(yè)環(huán)境、設(shè)備設(shè)施、安全管理3個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)的。然而安全文化的評(píng)價(jià)更多的是定性評(píng)價(jià)，沒(méi)有進(jìn)行更加準(zhǔn)確地量化評(píng)估。王亦虹、夏立明[3]采用因素重構(gòu)分析法、主成分分析法對(duì)礦山安全文化進(jìn)行了評(píng)價(jià)。毛海峰、郭曉宏[4]對(duì)安全文化體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及多維結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，所構(gòu)建的體系包括6個(gè)基本維度和一個(gè)輔助維度。宋曉燕、謝中鵬[5]等利用層次分析法對(duì)礦山安全文化系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。王秉、吳超[6]提出了安全文化建設(shè)的方格理論和杠桿原理，豐富了安全文化建設(shè)的理論。

礦山安全文化的影響因素眾多，因素之間關(guān)系復(fù)雜，具有很強(qiáng)的非線性，傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法(如層次分析法)的收斂性、精確度等存在一定的局限性，不能滿足安全文化評(píng)價(jià)的要求。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有非線性逼近、大規(guī)模數(shù)據(jù)處理、容錯(cuò)能力等優(yōu)點(diǎn)[7]。為了加強(qiáng)礦山企業(yè)的安全建設(shè)，本文以馬斯洛需求理論為依據(jù)，根據(jù)礦山安全文化的發(fā)展階段的特點(diǎn)，從安全意識(shí)、安全行為、安全價(jià)值觀、安全現(xiàn)狀等方面建立了安全文化等級(jí)指標(biāo)，并且在MATLAB平臺(tái)上建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的安全文化評(píng)價(jià)體系。該評(píng)價(jià)體系能夠準(zhǔn)確、全面地對(duì)安全文化狀況做出判斷，為礦山安全文化的建設(shè)提供一個(gè)動(dòng)態(tài)的參考指標(biāo)。

1 礦山安全文化

1.1 安全文化的涵義

安全文化的概念最先由國(guó)際核安全咨詢組(INSAG)于1986年針對(duì)核電站的安全問(wèn)題提出[8-11]。1991年出版的“INSAG-4報(bào)告”即《安全文化》給出了定義：安全文化是存在于單位和個(gè)人中的種種素質(zhì)和態(tài)度的總和。文化是人類(lèi)精神財(cái)富和物資財(cái)富的總稱，安全文化和其他文化一樣，是人類(lèi)文明的產(chǎn)物，礦山安全文化是為礦山在生產(chǎn)、生活、生存活動(dòng)提供安全生產(chǎn)的保證。根據(jù)國(guó)際核安全咨詢組對(duì)安全文化的定義，可以把安全文化的基本要素分為安全價(jià)值觀、安全信仰、安全行為準(zhǔn)則、安全行為方式、安全物質(zhì)、安全形象等。安全文化的平臺(tái)主要是由安全知識(shí)、安全信仰、安全行為3大支柱組成，三者缺一不可。

根據(jù)對(duì)國(guó)際核安全咨詢組對(duì)安全文化定義的理解及礦山實(shí)際情況，總結(jié)出礦山安全文化的定義：以創(chuàng)造安全、舒適的環(huán)境和生產(chǎn)條件及杜絕減少事故、職業(yè)病的發(fā)生為目的，堅(jiān)持以人為本，充分調(diào)動(dòng)員工的積極性，結(jié)合礦山企業(yè)現(xiàn)有的安全生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，以系統(tǒng)的角度從精神層面、制度層面、行為層面、物質(zhì)層面建立安全文化，使得礦山企業(yè)成為一個(gè)有凝聚力的整體。

1.2 礦山安全文化等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建

根據(jù)馬斯洛需求理論和安全文化的實(shí)現(xiàn)程度，將安全文化建設(shè)水平劃分為3個(gè)階段：要我安全、我要安全和我會(huì)安全[8]。通過(guò)這三個(gè)階段，員工會(huì)在生產(chǎn)的工程中能夠主動(dòng)地辨識(shí)各種風(fēng)險(xiǎn)，積極地參與安全活動(dòng)，逐漸培養(yǎng)和提高安全意識(shí)，糾正自己的不安全行為，達(dá)到我能安全。本文根據(jù)馬斯洛需求理論，以安全文化3個(gè)發(fā)展階段為依據(jù)，基于科學(xué)性、全面性、客觀性的原則，建立了安全文化等級(jí)評(píng)價(jià)體系。根據(jù)安全文化的發(fā)展階段，確立安全文化的等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如下表1。

表1 安全文化的等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

2.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的概念

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是對(duì)人腦或自然神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)若干基本特性的抽象和模擬。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以對(duì)大腦的生理研究成果為基礎(chǔ)的，其目的在于模擬大腦的某些機(jī)理與機(jī)制，實(shí)現(xiàn)某個(gè)方面的功能。它實(shí)際上是用大量單元件相互連接而成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，具有高度的非線性，能夠進(jìn)行復(fù)雜的邏輯計(jì)算和操作。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括很多種，其中BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法成熟，穩(wěn)定性強(qiáng)，常用于非線性數(shù)據(jù)的處理。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是指具有無(wú)反饋的、層內(nèi)無(wú)互連多層結(jié)構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它由輸入層、隱含層、輸出層組成。因?yàn)锽P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隨著誤差反向傳播不斷地進(jìn)行修正，所以BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠精確地逼近任意連續(xù)函數(shù)[12]。

2.2 評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

礦山企業(yè)是一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，為了能夠全面反映和評(píng)價(jià)礦山的安全文化狀況，所構(gòu)建的安全文化評(píng)價(jià)指標(biāo)和所收集的數(shù)據(jù)繁多。這些數(shù)據(jù)之間呈現(xiàn)很強(qiáng)的非線性關(guān)系，并且存在著很多的冗余信息。因?yàn)锽P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠很好地進(jìn)行非線性處理，提高數(shù)據(jù)處理的效率，在這里本文選用三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為安全文化的等級(jí)評(píng)價(jià)模型，如圖1所示。

圖1 三層BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

先將訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)用于該評(píng)價(jià)模型的訓(xùn)練，讓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反復(fù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，直到收斂或誤差滿足要求為止[8]。通過(guò)訓(xùn)練學(xué)習(xí)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠獲取并保存評(píng)價(jià)的經(jīng)驗(yàn)。進(jìn)行安全文化等級(jí)評(píng)價(jià)時(shí)，只需輸入待評(píng)價(jià)的礦山安全文化評(píng)價(jià)指標(biāo)屬性值矩陣即可?；贐P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的安全文化等級(jí)評(píng)價(jià)模型的算法流程如圖2所示。

圖2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法流程

3 安全文化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

根據(jù)礦山企業(yè)的特點(diǎn)，以國(guó)際通用的SMART準(zhǔn)則為依據(jù)，從安全環(huán)境、安全管理、安全培訓(xùn)、班組長(zhǎng)素質(zhì)、員工行為、安全事務(wù)6個(gè)方面確立了21個(gè)影響因素作為礦山安全文化評(píng)價(jià)指標(biāo)，如圖3所示。

3.1 安全環(huán)境方面的影響因素

(1) 影響因素1：安全指引(HJ1)。礦山應(yīng)該通過(guò)各種途徑和方法，對(duì)員工進(jìn)行有關(guān)安全操作指示、安全標(biāo)識(shí)運(yùn)用、安全績(jī)效引導(dǎo)、應(yīng)激調(diào)試機(jī)制等方面的指引，以達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。

(2) 影響因素2：安全防護(hù)(HJ2)。礦山應(yīng)根據(jù)員工的作業(yè)環(huán)境、工藝流程、設(shè)備設(shè)施，做好安全防護(hù)工作，增設(shè)安全防護(hù)設(shè)施，保證員工穿戴完好無(wú)損的勞動(dòng)防護(hù)用品。

(3) 影響因素3：環(huán)境感受(HJ3)。環(huán)境感受是員工對(duì)作業(yè)環(huán)境和特殊作業(yè)環(huán)境綜合感受和評(píng)價(jià)，是對(duì)作業(yè)環(huán)境安全保障效果的主觀性評(píng)估。主要從作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的清潔、整潔、安全、人性等方面，對(duì)員工的安全度、舒適感和滿意度進(jìn)行考察[13]。

圖3 礦山安全文化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3.2 安全管理方面的影響因素

(1) 影響因素4：安全權(quán)責(zé)(GL1)。礦山應(yīng)該明確管理者與員工的安全權(quán)責(zé)，崗位權(quán)限應(yīng)與職責(zé)相匹配。同時(shí)對(duì)礦山安全管理權(quán)責(zé)的分配原則、權(quán)責(zé)對(duì)應(yīng)或背離程度，以及在實(shí)際工作當(dāng)中執(zhí)行效果進(jìn)行考察。

(2) 影響因素5：制度執(zhí)行(GL2)。礦山安全管理的制度執(zhí)行力度和障礙情況[13]。

3.3 安全培訓(xùn)的影響因素

(1) 影響因素6：重要性體現(xiàn)(PX1)。礦山各級(jí)人員對(duì)安全培訓(xùn)重要性的認(rèn)識(shí)程度，直接體現(xiàn)在培訓(xùn)成本投入力度。礦山應(yīng)對(duì)安全培訓(xùn)制定充足的財(cái)務(wù)預(yù)算并執(zhí)行；當(dāng)安全培訓(xùn)與其他工作相沖突時(shí)要得到優(yōu)先保證；培訓(xùn)資源的規(guī)模和質(zhì)量應(yīng)滿足要求；嚴(yán)格執(zhí)行經(jīng)安全培訓(xùn)合格后方可上崗。

(2) 影響因素7：充分性體現(xiàn)(PX2)。礦山應(yīng)保證每個(gè)員工都有接受安全培訓(xùn)的機(jī)會(huì)，根據(jù)礦山的實(shí)際需要，合理規(guī)范培訓(xùn)的內(nèi)容和方式，科學(xué)設(shè)置培訓(xùn)課時(shí)，注重員工安全行為習(xí)慣的培養(yǎng)。

(3) 影響因素8：有效性體現(xiàn)(PX3)。對(duì)礦山安全培訓(xùn)的實(shí)施效果進(jìn)行考核，考核的內(nèi)容主要包括：?jiǎn)T工安全態(tài)度的端正程度、安全技能提升幅度、安全行為的改善程度[13]。

3.4 安全行為影響因素

(1) 影響因素9：安全態(tài)度(XW1)。主要從安全責(zé)任意識(shí)、安全法律意識(shí)和安全行為意向等方面，判斷員工對(duì)待安全的態(tài)度。

(2) 影響因素10：知識(shí)技能(XW 2)。除了熟練掌握崗位技能外，員工還應(yīng)具備辨識(shí)風(fēng)險(xiǎn)、應(yīng)急處置等安全技能和操作能力。

(3) 影響因素11：行為習(xí)慣(XW 3)。員工應(yīng)養(yǎng)成良好的行為習(xí)慣，工友間相互交流安全經(jīng)驗(yàn)與信息；主動(dòng)學(xué)習(xí)安全知識(shí)技能并樂(lè)于參加培訓(xùn)；積極參加安全活動(dòng)并提出工作中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和建議；面對(duì)緊急情況時(shí)能夠冷靜思考并正確應(yīng)對(duì)；作業(yè)前檢查作業(yè)環(huán)境是否安全，安全防護(hù)措施是否到位[13]。

(4) 影響因素12：團(tuán)隊(duì)精神(XW 4)。在安全生產(chǎn)過(guò)程之中，員工之間要相互了解，主動(dòng)關(guān)心他人安全并善于保護(hù)他人安全；充分信任同伴的團(tuán)隊(duì)精神和安全素質(zhì)；愿意與同伴合作解決工作中的問(wèn)題；以個(gè)人安全績(jī)效促進(jìn)團(tuán)隊(duì)安全績(jī)效。

(5) 影響因素13：自救能力(XW 5)。在生產(chǎn)活動(dòng)中，是否注意觀察周?chē)淖鳂I(yè)環(huán)境，對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的救援設(shè)備、安全通道是否了解；遇到緊急情況時(shí)，能否采取正確的方法逃生并報(bào)警。

3.5 安全意識(shí)影響因素

(1) 影響因素14：自我保護(hù)意識(shí)(YS1)。在生產(chǎn)活動(dòng)過(guò)程中，時(shí)刻想到自己的安全，主動(dòng)辨識(shí)出作業(yè)環(huán)境中的危險(xiǎn)有害因素，注意人身安全防護(hù)。

(2) 影響因素15：大局意識(shí)(YS2)。具有責(zé)任感，以礦山的利益為重，關(guān)注礦山安全，及時(shí)提出對(duì)安全工作的看法和建議，正確認(rèn)識(shí)礦山安全工作與礦山效益之間的關(guān)系。

(3) 影響因素16：事故避險(xiǎn)意識(shí)(YS3)。注重對(duì)員工的安全教育和安全管理，加強(qiáng)事故演習(xí)和安全培訓(xùn)，重視經(jīng)驗(yàn)反饋。

(4) 影響因素17：主次意識(shí)(YS4)。能夠把安全放在第一位，正確處理安全操作與工作進(jìn)度之間的關(guān)系，在確認(rèn)作業(yè)環(huán)境安全的情況下才進(jìn)行操作。

(5) 影響因素18：健康意識(shí)(YS5)。意識(shí)到健康是安全的一部分，重視工作中的身心健康，關(guān)愛(ài)自己，關(guān)愛(ài)家庭。

3.6 安全事務(wù)影響因素

(1) 影響因素19：安全活動(dòng)(SW1)。礦山應(yīng)根據(jù)需要，定期舉辦各種主題的安全活動(dòng)和會(huì)議，鼓勵(lì)和邀請(qǐng)員工參加各種安全活動(dòng)和安全會(huì)議，提高員工的安全意識(shí)。

(2) 影響因素20：安全報(bào)告(SW 2)。礦山應(yīng)不斷完善有關(guān)事故、隱患、缺陷等安全報(bào)告制度；建立健全員工報(bào)告渠道和途徑；及時(shí)告知員工安全事故、隱患、缺陷等信息。

(3) 影響因素21：安全建議(SW 3)。礦山應(yīng)建立科學(xué)有效的阿暖建議制度，保持員工建議渠道暢通、便捷，以及時(shí)反饋、擇優(yōu)采納等實(shí)際行動(dòng)鼓勵(lì)員工積極參與安全建議[13]。

對(duì)于上述評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行合理準(zhǔn)確的量化是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行測(cè)量的重要步驟。本文以21個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，設(shè)計(jì)了調(diào)查問(wèn)卷，通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷的形式來(lái)獲取礦山員工對(duì)這些評(píng)價(jià)指標(biāo)的態(tài)度和實(shí)現(xiàn)程度。

4 網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過(guò)程及結(jié)果

4.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)確定

根據(jù)所建立的安全文化評(píng)價(jià)指標(biāo)，將輸入節(jié)點(diǎn)定為21，由表2可知輸出層的節(jié)點(diǎn)為5，輸出范圍在0～1之間。設(shè)定訓(xùn)練函數(shù)為tansig，隱含層傳輸函數(shù)為purelin，輸出層函數(shù)為traingdm，訓(xùn)練次數(shù)為1000次，網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)初始權(quán)值和初始閥值隨機(jī)生成，學(xué)習(xí)效率設(shè)為0.01，網(wǎng)絡(luò)的全局誤差ε設(shè)為0.01，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)[12]。

(1)

式中，n是隱含層的節(jié)點(diǎn)數(shù)，a是輸入層的節(jié)點(diǎn)數(shù)，b是輸出層的節(jié)點(diǎn)數(shù)，c是1～10的常數(shù)，根據(jù)公式可選取隱含層的節(jié)點(diǎn)數(shù)為14。

表2 礦山安全文化等級(jí)狀態(tài)說(shuō)明

表3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)

續(xù)表

4.2 樣本訓(xùn)練

本文選取了6個(gè)煤礦的數(shù)據(jù)作為研究樣本，先選取前5個(gè)礦山的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，這5個(gè)煤礦的安全文化等級(jí)分別為1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)、4級(jí)、5級(jí)，第6個(gè)是恒祥煤礦的樣本數(shù)據(jù)。所有樣本是來(lái)自礦山員工根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)給出的分?jǐn)?shù)，然后將礦山員工給出的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，其中前5個(gè)煤礦具體樣本數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。圖4為系統(tǒng)誤差訓(xùn)練曲線圖，圖5為5組訓(xùn)練樣本的誤差曲線圖。在這里設(shè)期望輸出值為：

圖4為系統(tǒng)誤差訓(xùn)練曲線圖，即為訓(xùn)練均方差的收斂過(guò)程曲線(藍(lán)線)，縱坐標(biāo)表示不斷接近的訓(xùn)練目標(biāo)值(虛線)，橫坐標(biāo)表示經(jīng)過(guò)355次迭代，誤差收斂，網(wǎng)絡(luò)的全局誤差達(dá)到要求。

圖4 系統(tǒng)誤差訓(xùn)練曲線圖

圖5為實(shí)際輸出值與目標(biāo)值之間的誤差曲線，由于選取了5組訓(xùn)練樣本，所以實(shí)際輸出值與目標(biāo)值之間的誤差曲線就有5條。橫坐標(biāo)表示樣本實(shí)際輸出值與目標(biāo)值的誤差訓(xùn)練次數(shù)為5次，縱坐標(biāo)表示每次誤差訓(xùn)練的誤差值。從圖5的誤差曲線可得知，經(jīng)過(guò)樣本訓(xùn)練，該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到了誤差要求，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際輸出值為：

圖5 誤差曲線圖

根據(jù)圖4、圖5可知，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的訓(xùn)練次數(shù)為1000次，經(jīng)過(guò)355次迭代后誤差收斂，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練達(dá)到了預(yù)期的要求。將E和P的結(jié)果進(jìn)行比較，得出BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練輸出結(jié)果與期望輸出基本保持一致。因此，該網(wǎng)絡(luò)識(shí)別了樣本，所建立的礦山安全文化評(píng)價(jià)體系是合理的，能夠準(zhǔn)確地反映礦山安全文化的真實(shí)水平。

4.3 網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)

通過(guò)樣本訓(xùn)練，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有了很好的非線性收斂能力，因此可以用來(lái)預(yù)測(cè)其他樣本數(shù)據(jù)所代表的礦山安全文化的等級(jí)。將恒祥煤礦的數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)樣本進(jìn)行預(yù)測(cè)，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

表5 預(yù)測(cè)樣本數(shù)據(jù)

將該組樣本數(shù)據(jù)輸入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算輸出結(jié)果為：

Q=qT=[0.323 0.060 0.174 0.898 0.431]

即預(yù)測(cè)樣本的安全文化等級(jí)是4級(jí)與恒祥煤礦安全文化等級(jí)的實(shí)際情況相符。結(jié)果證明，該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備了預(yù)測(cè)礦山安全文化等級(jí)的功能和能力。為了提高網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的精確度，可以選取更多理想的樣本數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，這樣可以進(jìn)一步優(yōu)化各種參數(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

5 結(jié)論

本文基于SMART的原則，從安全環(huán)境、安全管理、安全培訓(xùn)、班組長(zhǎng)素質(zhì)、員工行為、安全事務(wù)，6個(gè)角度建立了符合礦山企業(yè)特點(diǎn)的安全文化等級(jí)評(píng)價(jià)體系，設(shè)有21項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)礦山安全文化等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，該網(wǎng)絡(luò)能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)礦山安全文化的實(shí)際情況和等級(jí)。

通過(guò)所建立的礦山安全文化評(píng)價(jià)體系及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的評(píng)價(jià)結(jié)果，能夠清楚地了解所評(píng)價(jià)礦山安全文化的真實(shí)狀況，并且為礦山安全文化的建設(shè)提供理論依據(jù)。以評(píng)價(jià)結(jié)果作為參考，結(jié)合礦山安全文化評(píng)價(jià)指標(biāo)，可進(jìn)一步完善礦山安全文化的建設(shè)，提高安全文化水平，預(yù)防和減少安全事故的發(fā)生。

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Mine Safety Culture Evaluation System Based on BP Neural Network

LI Teng-teng1，YANG Chao2

(1.SchoolofEnergyandSafety,AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan,232001,China；2.SchoolofResourcesandSafetyEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha,410083,China)

In order to improve and strengthen the construction of mine safety culture,according to the characteristics of mine,this paper puts forward a reasonable,scientific and comprehensive evaluation method for mine safety culture.According to the international SMART standards,from the 6 aspects: security environment,safety management,safety training,class leader quality,employee behavior,security affairs,establishing 21 index of safety culture evaluation,the grade division standard of safety culture is put forward,and safety culture assessment system was established based on BP neural network in the MATLAB platform.With six mines of sample data as the training sample,after training results show that when the number of iterations is 355 which meet the requirements of the network of the global error,and the output value and the expected output value was basically consistent error is relatively small.Finally,with the neural network predicting Heng Xiang mine safety culture level ,the output indicates the mine safety culture level is level 4 and consistent with the actual situation of the mine’s safety culture.Therefore,BP neural network has a good learning function.Through the sample training,the mine safety culture can be evaluated accurately which can provide reference and basis for improving the safety culture level of mine.

Safety culture; BP neural network; Evaluation index; Evaluation system

2016-06-18

中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(3142015108)

李滕滕(1990-)，男，山東聊城人，安徽理工大學(xué)能源與安全學(xué)院在讀碩士研究生，研究方向從事安全科學(xué)和瓦斯防治方面的研究。E-mail：982523956@qq.com

X93

A

1672-7169(2016)04-0102-07