集對分析在化工園區(qū)危險(xiǎn)性評價(jià)中的應(yīng)用

宮 博 許開立

東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院

集對分析在化工園區(qū)危險(xiǎn)性評價(jià)中的應(yīng)用

宮 博 許開立

東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院

化工園區(qū)涉及易燃易爆物質(zhì)，一旦發(fā)生事故，如產(chǎn)生多米諾效應(yīng)，將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的人員傷害和財(cái)產(chǎn)損失。本文分析了化工園區(qū)的危險(xiǎn)性，討論了集對分析優(yōu)勢，給出了危險(xiǎn)性評價(jià)程序，構(gòu)建了危險(xiǎn)性評價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用層次分析法，得到了指標(biāo)權(quán)重。結(jié)果表明，企業(yè)安全管理狀態(tài)不同， 取值不同，化工園區(qū)安全等級(jí)也會(huì)變化。

集對分析；層次分析法；化工園區(qū)；危險(xiǎn)性

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，截至2015年底，我國重點(diǎn)化工園區(qū)或以石化產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的工業(yè)園區(qū)共有502家，工業(yè)總產(chǎn)值合計(jì)超過6.6萬億元[1]?；@區(qū)事故連鎖效應(yīng)較強(qiáng)，一個(gè)企業(yè)的事故可能造成區(qū)域性的災(zāi)難事故。

集對分析法[2-3]核心理念是研究系統(tǒng)中確定和不確定之間的關(guān)聯(lián)，確定和不確定兩者之間是動(dòng)態(tài)變化的，且兩者之間是相對的?；@區(qū)危險(xiǎn)性評價(jià)也是一個(gè)動(dòng)態(tài)持續(xù)過程，因此，利用集對分析解決動(dòng)態(tài)問題的優(yōu)勢，對化工園區(qū)進(jìn)行危險(xiǎn)性評價(jià)。

1 集對分析

1.1 集對及聯(lián)系度

集對就是具有一定聯(lián)系的兩個(gè)集合所組成的對子[4]。如果兩個(gè)具有聯(lián)系的集合A和B組成集對H=(A,B)，在背景條件W下，得到N個(gè)性質(zhì)，其中，集合A和B是相對有P個(gè)，集合A和B是相同且有S個(gè)，集合A和B既不相對也不相同的有F個(gè)性質(zhì)，則聯(lián)系度為

式中：

i—差異符號(hào)，取值為[-1,1]；

j—對立符號(hào)，取值為-1。

1.2 集對勢

在集對分析中，集對勢[4]主要是衡量兩個(gè)集合的同異反聯(lián)系程度，記作SHI(H)=a/c，見表1。

表1 集對勢的等級(jí)和次序關(guān)系

1.3 危險(xiǎn)性評價(jià)程序

（1）等級(jí)劃分。根據(jù)均勻分配原則，安全為（0.33,1]，一般安全為（0.33,0.33] ，危險(xiǎn)為[-1,-0.33]。

（2）確定指標(biāo)權(quán)重。運(yùn)用層次分析法[5]確定各指標(biāo)的權(quán)重。其中，考慮到專家現(xiàn)場工作經(jīng)驗(yàn)、打分經(jīng)驗(yàn)等因素影響，賦予各個(gè)專家不同權(quán)重。

（3）危險(xiǎn)性評價(jià)。當(dāng)不涉及指標(biāo)權(quán)重時(shí)，按照公式（4）計(jì)算。

式中：

W—專家權(quán)重矩陣；

R1—同異反三元評價(jià)矩陣，根據(jù)公式（1）計(jì)算；

E—聯(lián)系分量矩陣。

當(dāng)涉及各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重時(shí)，按照公式（5）計(jì)算。

式中：

W—專家權(quán)重矩陣；

R2—同異反三元評價(jià)矩陣，根據(jù)公式（1）計(jì)算；

E—聯(lián)系分量矩陣。

2 實(shí)例計(jì)算

2.1 建立危險(xiǎn)性評價(jià)指標(biāo)體系

化工園區(qū)存在大量的重大危險(xiǎn)源，一旦發(fā)生事故，后果不堪設(shè)想。根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)積累，化工園區(qū)危險(xiǎn)性主要取決于企業(yè)安全情況、安全規(guī)劃、應(yīng)急救援和安全管理，共有4個(gè)2級(jí)評價(jià)指標(biāo)，16個(gè)3級(jí)評價(jià)指標(biāo)，見表2。

表2 化工園區(qū)危險(xiǎn)性評價(jià)指標(biāo)體系

2.2 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

聘請5位資深專家進(jìn)行現(xiàn)場打分，專家權(quán)重分別為0.18，0.25，0.22，0.15，0.20，專家現(xiàn)場打分，見表3。

運(yùn)用層次分析法，得到各指標(biāo)權(quán)重為0.09，0.08，0.07，0.04，0.05，0.07，0.06，0.05，0.06，0.08，0.07，0.06，0.06，0.04，0.06，0.06。

2.3 危險(xiǎn)性評價(jià)過程

當(dāng)不涉及指標(biāo)權(quán)重的情況時(shí)：μ1=（0.18 0.25 0.22 0.15 0.20）

當(dāng)涉及指標(biāo)權(quán)重的情況時(shí)：

μ2=（0.18 0.25 0.22 0.15 0.20）

2.4 化工園區(qū)的危險(xiǎn)性評價(jià)結(jié)果

（1）如i取0，則該化工園區(qū)不涉及權(quán)重時(shí)，μ1=0.095；涉及權(quán)重時(shí)，μ2=0.124，均屬于“一般安全”。

表3 化工園區(qū)危險(xiǎn)性評價(jià)專家現(xiàn)場打分表

（2）如果該化工園區(qū)“安全規(guī)劃”、“安全管理”等均比較好，“一般安全”均轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍踩?，即i=1，在不涉及權(quán)重時(shí)，μ1=0.578；涉及權(quán)重時(shí)，μ2=0.602，均屬于“安全”等級(jí)。如果該化工園區(qū)“安全規(guī)劃”、“安全管理”等均比較差，“一般安全”均轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔ｋU(xiǎn)”，即i=-1，則在不涉及權(quán)重時(shí)，μ1=-0.388，涉及權(quán)重時(shí)，μ1=-0.354，均屬于“危險(xiǎn)”等級(jí)。

（3）集對勢分析：如果不涉及評價(jià)指標(biāo)權(quán)重，a=0.306，b=0.483，c=0.211，a＞c，b＞a，由表1可知：該化工園區(qū)屬于“微同勢，同一趨勢存在，但比微弱”；如果涉及評價(jià)指標(biāo)權(quán)重，a=0.323，b=0.478，c=0.199，a＞c，b＞a，由表1可知：該化工園區(qū)屬于“微同勢，同一趨勢存在，但比微弱”。

3 結(jié)論

（1）針對某化工園區(qū)，運(yùn)用集對分析進(jìn)行危險(xiǎn)性分析，構(gòu)建了評價(jià)指標(biāo)體系，得到了各指標(biāo)權(quán)重，賦予了專家自身權(quán)重，減少人為因素的主觀影響。

（2）在不涉及權(quán)重與涉及權(quán)重兩種情況下，μ1=0.095，μ2=0.124，均屬于“一般安全”，在實(shí)際安全管理過程中，如果該化工園區(qū)安全狀況發(fā)生變化，值變化，該化工園區(qū)的安全等級(jí)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。

（3）在不涉及權(quán)重與涉及權(quán)重兩種情況下，該化工園區(qū)態(tài)勢均屬于“微同勢，同一趨勢存在，但比微弱”。

（4）采用集對勢分析方法，可分別計(jì)算化工園區(qū)評價(jià)指標(biāo)體系涉及權(quán)重與不涉及權(quán)重兩種形式；同時(shí)，化工園區(qū)在不同階段，取值不同，化工園區(qū)的安全等級(jí)也可能有相應(yīng)的變化，解決化工園區(qū)危險(xiǎn)性的動(dòng)態(tài)評價(jià)問題，充分體現(xiàn)集對分析方法的優(yōu)勢。

[1] 閆鳳英,董瑞曦,何澤南.我國化工園區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究進(jìn)展[J].建筑與文化,2016,149(8)：63-65

[2] 葉義成,柯麗華,黃德育.系統(tǒng)綜合評價(jià)技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2006

[3] 王萬軍.集對分析方法在數(shù)據(jù)挖掘中的應(yīng)用[J].甘肅聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2006,20(6)：65-67

[4] 宮博,許開立,李德順.基于集對分析法的建筑物火災(zāi)危險(xiǎn)性評價(jià)[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2011,7(9)：102-107

[5] 鐵永波,唐川.層次分析法在單溝泥石流危險(xiǎn)度評價(jià)中的應(yīng)[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2006,17(4)：79-85