基于AHP和VPRS輸變電施工風(fēng)險指標(biāo)及權(quán)重研究

王 朋，方 向，劉 婷，孫海森

(國網(wǎng)江蘇省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，江蘇 南京 211100)

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基于AHP和VPRS輸變電施工風(fēng)險指標(biāo)及權(quán)重研究

王 朋，方 向，劉 婷，孫海森

(國網(wǎng)江蘇省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，江蘇 南京 211100)

輸變電項目施工過程中安全事故的發(fā)生不僅會對企業(yè)的信譽、盈利能力和社會穩(wěn)定帶來負(fù)面影響，也對施工人員的人身和財產(chǎn)安全帶來極大傷害。保證輸變電施工安全是我國輸變電企業(yè)發(fā)展的重要條件。以準(zhǔn)確、科學(xué)、簡潔為目標(biāo)構(gòu)建了3層次輸變電施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系，綜合利用層次分析法和變精度粗糙集對風(fēng)險指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行計算。最終結(jié)合實際案例，對風(fēng)險指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行排序，結(jié)果表明該方法具有一定實用性和有效性，有助于減少安全事故的發(fā)生。

輸變電施工；安全評價；AHP；變精度粗糙集

隨著經(jīng)濟(jì)體制改革高速發(fā)展，電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有力保障也取得了突破性的提升，特別是輸變電建設(shè)取得了建設(shè)性的成績。輸變電項目特有的作業(yè)面窄、作業(yè)高度風(fēng)險、施工工序復(fù)雜等特點無形中給輸變電施工安全管理施加很大壓力。有必要對施工過程中的不確定安全風(fēng)險因素進(jìn)行識別分析，并制定對應(yīng)的解決和防范措施，以期將輸變電項目的風(fēng)險成本損失減小到最低。

國外安全管理最早起源于GREENWOOD和WOODS[1]從礦業(yè)工人生理和心理角度提出的安全事故原因理論。ANANTASATE等[2]詳細(xì)分析輸變電項目安全管理相關(guān)的安全評價，并對其安全影響因素進(jìn)行羅列。SANCHEZ[3]在建立的神經(jīng)風(fēng)險評估體系基礎(chǔ)上，運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)篩選出項目的主要風(fēng)險影響因素。TAH等[4]利用結(jié)構(gòu)分解法對項目風(fēng)險進(jìn)行風(fēng)險因素的識別和分類。NIKANDER等[5]認(rèn)為在項目施工過程中采取預(yù)警機(jī)制可以有效地對安全風(fēng)險進(jìn)行管理和控制。國內(nèi)學(xué)者張宏等[6]運用企業(yè)安全管理理論探討了影響輸變電建設(shè)安全因素以及各因素間關(guān)系，并建立相應(yīng)安全風(fēng)險指標(biāo)體系和安全等級評價模型。鄧寶等[7]運用支持向量機(jī)模型建立了項目預(yù)警系統(tǒng)模型，完善了項目安全評價理論研究。邢益瑞等[8]根據(jù)搜集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合AHP、數(shù)據(jù)挖掘等智能算法對項目安全管理績效進(jìn)行評價。筆者在建立科學(xué)合理的輸變電施工安全評價指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，綜合利用層次分析法[9]和變精度粗糙集對各風(fēng)險因素所占權(quán)重進(jìn)行打分和排序，兩種方法結(jié)合運用可有效消除專家打分過程中存在的主觀性和隨意性，可從模糊的、不完備的冗余數(shù)據(jù)庫中消除噪聲數(shù)據(jù)，使得計算結(jié)果更為精確合理。

1 輸變電施工安全風(fēng)險評價體系構(gòu)建

由于在輸變電項目施工安全評價過程中，所涉及的安全因素較多，評價過程具有不確定性和動態(tài)性，并且隨著施工階段和施工對象的變化，相應(yīng)的施工風(fēng)險因素可以從多維度多角度進(jìn)行選取。筆者主要從安全管理因素、施工環(huán)境因素、安全技術(shù)因素、施工設(shè)備因素和人員素質(zhì)因素這5個準(zhǔn)則層，構(gòu)建了輸變電施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系，如圖1所示。

圖1 輸變電施工安全評價指標(biāo)體系

2 輸變電施工安全評價指標(biāo)綜合權(quán)重確定

2.1 變精度粗糙集理論簡介

在PAWLAK粗糙集[10-11]模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充可得到變精度粗糙集(variable precision rough set,VPRS)，通過預(yù)置取值介于0.5與1.0之間的近似精度因子β(0.5<β≤1.0)，使得PAWLAK粗糙集嚴(yán)格的邊界定義得到一定程度放松，從而賦予該模型抗噪聲能力[12]，有利于解決屬性間無函數(shù)或不確定關(guān)系的數(shù)據(jù)分類問題。

變精度粗糙集計算過程中假設(shè)C為條件屬性集，D為決策屬性集，且C,D?A，條件屬性集和決策屬性集都隸屬于有限屬性集A。若U是所有評分對象的集合，則當(dāng)集合Z和集合P分別隸屬于集合U和集合C時，可將Z劃分為3個區(qū)間：

(1)

(2)

(3)

其中，E(·)為基于P的條件類，且表示的是一個等價類集合。P相對于D的QoC定義為：

(4)

γβ(P,D)表示P在正確分類率β的條件下，劃入決策屬性D的數(shù)量，而且γβ(P,D)數(shù)值大小與D對于P的重要性程度成正比。根據(jù)此屬性可推測QoC也可用于表示條件類P相對決策屬性D的重要性[13]。

2.2 輸變電施工安全評價指標(biāo)綜合權(quán)重確定

2.2.1 評價指標(biāo)權(quán)重確定

利用變精度粗糙集理論可將QoC概念運用到對輸變電施工安全評價指標(biāo)權(quán)重的確定上。在對輸變電施工的安全評價過程中，Pi表示體系中第i(i=1,2,3,4,5)個指標(biāo)，且各個指標(biāo)之間具有相對獨立性；群決策Pki相對于Dk的重要性可以通過專家對各個樣本輸變電企業(yè)及其相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行打分獲得，具體如下：

(5)

構(gòu)造基于AHP方法的矩陣集合B={B1,B2,…,Bm}(k=1,2,…,m)，其中Bk為判斷矩陣，取決于評估專家k對輸變電企業(yè)的打分。

其中，bk,ij為專家k確定出的指標(biāo)體系Pi相對于Pj的重要程度，即：

因為bk,ij×bk,jh=bk,ih，所以Bk為完全一致判斷矩陣。變精度粗糙集計算過程中的此判斷結(jié)果可以有效解決判斷矩陣不一致的問題。條件屬性Pki特征值可以通過幾何平均法得到：

(7)

(8)

歸一化處理后可得出判斷矩陣Bk中指標(biāo)權(quán)重向量為：

(9)

(10)

2.2.2 專家權(quán)重確定

針對輸變電施工安全評價指標(biāo)，從客觀和主觀兩方面進(jìn)行評價，對應(yīng)權(quán)重分別用Ok和Sk表示。在群決策表基礎(chǔ)上，結(jié)合AHP和VPRS方法來確定專家對輸變電企業(yè)安全評價指標(biāo)中要素的權(quán)重，從而有效消除專家打分中存在的主觀性和隨意性。

判斷矩陣Bk與其他判斷矩陣之間的相似性可反映專家k的客觀權(quán)重的大小，相似性越低則該專家權(quán)重越低，反之亦然。判斷矩陣Bk定義如下：

(11)

(12)

專家i和專家j之間的相似性定義為:

(13)

其中，0

(14)

Bk的可信度隨著bk單調(diào)遞增，所以對專家k的客觀權(quán)重作如下定義：

(15)

專家權(quán)重可以定義為：

γk=cSk+dOk

(16)

其中c+d=1，通過對c和d的取值變化可隨之調(diào)整專家在評分決策過程中的主觀權(quán)重和客觀權(quán)重所占比例，由于c、d值的隨機(jī)調(diào)整，因此該模型可適用于不同條件下的群決策模型。由于輸變電企業(yè)安全評價不確定性較強(qiáng)，為突出這一點，可

(17)

3 輸變電施工安全評價指標(biāo)權(quán)重算例

江蘇某地區(qū)為了滿足用電需求，擴(kuò)建2座220kV變電站，配置兩臺容量為240MW的主變壓器，出線規(guī)模為雙母線接線，終期出線四回?，F(xiàn)對該220kV變電站項目安全評價指標(biāo)及其指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行打分計算。經(jīng)過專家組(4人組成)現(xiàn)場對15個安全評價指標(biāo)要素重要程度進(jìn)行打分，1為較為重要，2為重要，3為很重要，4為非常重要，得到輸變電企業(yè)安全體系要素評價決策表，示例如表1所示。

R4、R5、R6和C2，R7、R8、R9和C3，R10、R11、R12和C4，R13、R14、R15和C5，以及C1、C2、C3、C4、C5和G這5個組分別進(jìn)行評估，得到評價決策表如表2所示(由于層次不同，表2僅以第5小組為例)。取β=0.2，通過上層要素、下層要素以及同層要素之間的相對重要度的計算來建立判斷矩陣，從而得到輸變電企業(yè)安全指標(biāo)要素的綜合重要度，如表3所示。

根據(jù)表3結(jié)果，按各安全風(fēng)險指標(biāo)的綜合重要度從大到小進(jìn)行排序，得到的排序結(jié)果為：R1>R9>R8>R7>R4>R3>R6>R15>R5>R13>R10>R12>R2>R14>R11。

表1 由屬性R1、R2、R3、C1組成的評價決策表

表2 由屬性C1、C2、C3、C4、C5、G組成的評價決策表

表3 輸變電企業(yè)施工安全指標(biāo)要素綜合重要度

4. 結(jié)論

輸變電施工過程安全體系評價主觀性的因素，存在許多不確定性的問題，將AHP和VPRS模型相結(jié)合可有效合理地解決不精確的信息分類問題，有效消除數(shù)據(jù)噪聲。最終計算出的指標(biāo)重要程度性對項目決策者有一定的參考價值。

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WANG Peng:Senior Engineer; State Grid Jiangsu Electric Research Institute, Nanjing 211100,China.

Research on Power Transmission and Transformation Construction Safety Risk Evaluation System and Its Weight Based on AHP and VPRS

WANGPeng,FANGXiang,LIUTing,SUNHaisen

In power transmission and transformation project construction ,process,security incidents would not only corporate reputation, profitability and adversely affect social stability, but also the safety of construction workers and property damage caused great harm. Ensuring construction safety climate is an important condition for the development of our enterprise architecture. Based on the accurate, scientific and simple as the goal to build the three levels of power transmission and transformation construction safety risk evaluation index system, comprehensive utilization of the analytic hierarchy process and variable precision rough set of risk index weight to calculate. Finally combining with actual cases, the risk rank index weight, the results show that the method has a certain practicality and effectiveness, can be committed to reducing the occurrence of safety accidents.

building construction; safety evaluation; AHP; VPRS

2095-3852(2016)05-0557-04

A

2016-04-12.

王朋(1978-)，女，江蘇南京人，國網(wǎng)江蘇省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院高級工程師.

TU71 DOI：10.3963/j.issn.2095-3852.2016.05.009