危險(xiǎn)化學(xué)品基地安全預(yù)警評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建與應(yīng)用

張曉偉，張曉鵬

（1.河北峰煤焦化有限公司，河北邯鄲 056201；2.浙江海洋大學(xué)，浙江舟山 316022）

危險(xiǎn)化學(xué)品基地安全預(yù)警評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建與應(yīng)用

張曉偉1，張曉鵬2

（1.河北峰煤焦化有限公司，河北邯鄲 056201；2.浙江海洋大學(xué)，浙江舟山 316022）

危險(xiǎn)化學(xué)品（以下簡(jiǎn)稱(chēng)危化品）基地作為?；焚A存、轉(zhuǎn)運(yùn)的重要場(chǎng)所，一旦發(fā)生事故，將會(huì)給人員、財(cái)產(chǎn)和環(huán)境帶來(lái)巨大災(zāi)難。為了保障?；坊氐陌踩\(yùn)行，減少事故的發(fā)生，有必要對(duì)?；坊卣w安全預(yù)警水平進(jìn)行研究，建立?；坊匕踩A(yù)警評(píng)價(jià)模型，從而提高?；坊貙?duì)事故的應(yīng)急響應(yīng)能力。該文運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法建立了?；坊匕踩A(yù)警評(píng)價(jià)模型，利用層次分析（AHP）法確定了各預(yù)警指標(biāo)的權(quán)重，并以浙江省舟山市某?；坊貫槔瑢?duì)構(gòu)建的?；坊匕踩A(yù)警評(píng)價(jià)模型進(jìn)行了應(yīng)用，得出該?；坊乜傮w安全運(yùn)行狀態(tài)良好，符合實(shí)際情況。同時(shí)驗(yàn)證了該文建立的?；坊匕踩A(yù)警評(píng)價(jià)模型有較好的應(yīng)用效果。

?；坊兀话踩A(yù)警；評(píng)價(jià)模型；模糊綜合評(píng)價(jià)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，危化品需求也隨之上升；與此同時(shí)，危化品重大危險(xiǎn)源也顯著增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2015年底，我國(guó)?；飞a(chǎn)、貯存企業(yè)共有危化品重大危險(xiǎn)源1.2萬(wàn)余個(gè)，數(shù)量多、分布廣、潛在安全風(fēng)險(xiǎn)大。特別是近年來(lái)，全國(guó)?；分卮蟀踩鹿暑l發(fā)。2013年6月2日，中國(guó)石油天然氣集團(tuán)大連石化分公司發(fā)生油罐爆炸事故，導(dǎo)致2人重傷，2人失蹤。2015年7月16日，山東石大科技集團(tuán)旗下的石化公司發(fā)生天然氣球罐爆炸事故，導(dǎo)致7輛消防車(chē)被毀，2名消防員輕傷，部分球罐及周邊設(shè)施不同程度毀壞。2015年8月12日，天津港瑞海公司危化品倉(cāng)庫(kù)發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，導(dǎo)致165人遇難，8人失蹤，798人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失68.66億元，財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡之大，讓人觸目驚心。

近些年來(lái)，國(guó)家安監(jiān)局先后頒發(fā)了《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》（國(guó)家安監(jiān)局令第40號(hào)公布，第79號(hào)令修正）和《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》（GB18218）等一系列規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)，不斷強(qiáng)化重大危險(xiǎn)源的安全管理，重大危險(xiǎn)源監(jiān)控設(shè)施裝備、自動(dòng)化設(shè)施、日常安全管理等方面都取得了顯著進(jìn)步。但目前，我國(guó)重大危化品安全方面仍存在監(jiān)控設(shè)施不完善、監(jiān)控預(yù)警信息化水平低等問(wèn)題。

總體來(lái)看，市場(chǎng)對(duì)危化品的旺盛需求和落后的管理手段之間的矛盾依然較為突出，安全形勢(shì)依舊嚴(yán)峻，亟需構(gòu)建一個(gè)具有全面性和系統(tǒng)性的?；坊匕踩A(yù)警評(píng)價(jià)模型。

1 ?；坊匕踩A(yù)警評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確定

依據(jù)安全科學(xué)的基本方法，并結(jié)合企業(yè)管理層、技術(shù)人員以及專(zhuān)家學(xué)者的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)合理地選取那些易量化、易監(jiān)測(cè)的安全預(yù)警評(píng)價(jià)指標(biāo)。?；坊匕踩A(yù)警評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要分為人員、設(shè)備、環(huán)境和管理4個(gè)因素。其中，包括1個(gè)一級(jí)預(yù)警指標(biāo)、4個(gè)二級(jí)預(yù)警指標(biāo)和20個(gè)單因素預(yù)警指標(biāo)，如圖1所示。

2 ?；坊匕踩A(yù)警評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

在?；坊匕踩A(yù)警評(píng)價(jià)中，預(yù)警評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重對(duì)預(yù)警結(jié)果的準(zhǔn)確性影響很大。因此，采用AHP法來(lái)確定?；坊匕踩A(yù)警指標(biāo)的權(quán)重。Yaahp V10.5是一款A(yù)HP法輔助軟件，輔助構(gòu)造AHP法的判斷矩陣、自動(dòng)判斷矩陣的一致性、自動(dòng)修改構(gòu)造矩陣和對(duì)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行分析及計(jì)算[1]。

圖1 ?；坊匕踩A(yù)警評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

通過(guò)編制專(zhuān)家調(diào)查表對(duì)各預(yù)警評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行賦值，然后利用Yaahp V10.5軟件進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算，最后得到?；坊馗黝A(yù)警評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值，結(jié)果如表1所示。

表1 危化品基地各預(yù)警評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值

3 ?；坊匕踩A(yù)警評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

在對(duì)?；坊匕踩珷顩r進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，往往需采用多個(gè)指標(biāo)，其中定性指標(biāo)都無(wú)法精確量化，只能用模糊語(yǔ)言來(lái)表達(dá)它們的不同程度。而定量指標(biāo)在對(duì)?；坊剡M(jìn)行安全評(píng)價(jià)時(shí)又需有相應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與之對(duì)應(yīng)。因?yàn)樵u(píng)價(jià)等級(jí)間的關(guān)系是模糊不清的，并沒(méi)有清晰的界線(xiàn)，所以具有模糊性。對(duì)于此類(lèi)模糊評(píng)價(jià)問(wèn)題，經(jīng)典的數(shù)學(xué)方法就不太實(shí)用了。此時(shí)，采用基于模糊數(shù)學(xué)的模糊綜合評(píng)價(jià)法往往效果更好。本節(jié)應(yīng)用模糊綜合評(píng)價(jià)法來(lái)構(gòu)建?；坊匕踩A(yù)警評(píng)價(jià)模型。

模糊綜合評(píng)價(jià)法的定義是：以模糊數(shù)學(xué)為理論基礎(chǔ)，運(yùn)用模糊關(guān)系合成原理，把一部分界線(xiàn)不清晰、不容易定量的要素定量化，對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的隸屬等級(jí)情況從多個(gè)要素實(shí)行綜合評(píng)價(jià)的一種評(píng)價(jià)方法[2]。

模糊綜合評(píng)價(jià)法的基本原理是：首先，把評(píng)價(jià)目標(biāo)視為由各種影響因素構(gòu)成的模糊集合（稱(chēng)為因素集U）；其次，確定這些影響因素所對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)，構(gòu)成評(píng)語(yǔ)的模糊集合（稱(chēng)為評(píng)判集V）；再次，依次求出各個(gè)影響因素對(duì)各評(píng)價(jià)等級(jí)的歸屬程度（稱(chēng)為隸屬向量），并建立評(píng)價(jià)矩陣R；最后，依據(jù)各個(gè)影響因素在評(píng)價(jià)目標(biāo)中的權(quán)重分配（稱(chēng)為權(quán)重集W），通過(guò)模糊矩陣合成W·R，計(jì)算出評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果S[3]。

綜上所述，依據(jù)危化品基地安全預(yù)警評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的層次結(jié)構(gòu)，運(yùn)用多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)法，建立危化品基地安全預(yù)警的模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模型。

（1）確定一、二級(jí)指標(biāo)的評(píng)語(yǔ)集

按照預(yù)警理論，將?；坊匕踩A(yù)警警級(jí)分為四級(jí)，分別為無(wú)警（綠色）、輕警（黃色）、中警（橙色）和重警（紅色）。 組成的評(píng)語(yǔ)集 V={V1，V2，V3，V4}={無(wú)警，輕警，中警，重警}。

（2）分別確立二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)A（人員）、B（設(shè)備）、C（環(huán)境）、D（管理）的評(píng)價(jià)因素集 UA、UB、UC、UD。

（3） 分別確立二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo) A（人員）、B（設(shè)備）、C（環(huán)境）、D（管理）的單因素評(píng)價(jià)矩陣 RA、RB、RC、RD。

分別對(duì)評(píng)價(jià)因素 A（人員）、B（設(shè)備）、C（環(huán)境）、D（管理）中的各單因素做單因素評(píng)價(jià)。各指標(biāo)通過(guò)專(zhuān)家打分給出評(píng)定等級(jí)，然后統(tǒng)計(jì)該指標(biāo)被評(píng)定為無(wú)警（綠色）、輕警（黃色）、中警（橙色）和重警（紅色）的比例，以此確定該指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)等級(jí)V的隸屬度R。

（4） 分別計(jì)算二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo) A（人員）、B（設(shè)備）、C（環(huán)境）、D（管理）的模糊綜合評(píng)價(jià)集 SA、SB、SC、SD。其中，WA、WB、WC、WD分別為評(píng)價(jià)因素 A（人員）、B（設(shè)備）、C（環(huán)境）、D（管理）中的各單因素的權(quán)重集。

（5）確立一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)H（危化品基地安全預(yù)警評(píng)價(jià)模型）的評(píng)價(jià)因素集UH。

（7）計(jì)算一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)H的模糊綜合評(píng)價(jià)集SH。其中，WH為評(píng)價(jià)因素H中的各單因素（人員、設(shè)備、環(huán)境、管理）的權(quán)重集。SH為該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的最終模糊綜合評(píng)價(jià)集。

（8）確定模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

依據(jù)評(píng)語(yǔ)集V，對(duì)一級(jí)評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)集按最大隸屬度原則確定模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果[4]，從而實(shí)現(xiàn)?；坊匕踩A(yù)警評(píng)價(jià)模型的結(jié)果輸出。

4 ?；坊匕踩A(yù)警評(píng)價(jià)模型的應(yīng)用

本節(jié)依據(jù)上節(jié)構(gòu)建的?；坊匕踩A(yù)警評(píng)價(jià)模型，對(duì)浙江省舟山市某?；坊剡M(jìn)行安全預(yù)警評(píng)價(jià)。

該?；坊匚挥谥凵绞卸ê^(qū)岑港鎮(zhèn)北部瀕海的赤坎村，占地面積約為96萬(wàn)m2。東面為空地及環(huán)島公路，東北側(cè)約1 km為集中的居民區(qū)，南面為農(nóng)田和養(yǎng)豬場(chǎng)，西面為護(hù)塘河及防浪大堤、海域，北面為舟山市政府新圍涂的西大塘圍墾地。屬于亞熱帶南緣海洋型季風(fēng)氣候，春季降水豐富，且歷時(shí)長(zhǎng)；夏季梅雨天氣，盛行東南風(fēng)；秋季天氣干燥，冷暖變化大；冬季以干燥晴冷氣候?yàn)橹?，盛行西北風(fēng)。該基地年平均氣溫為16.1℃，年平均降水量為1 186.7 mm，年平均風(fēng)速為5.2 m/s，年平均相對(duì)濕度為79%，年平均雷暴日數(shù)為28天。該基地貯存的危化品有原油、化工輕油、汽油和柴油等。該?；坊鼐唧w地理位置如圖2所示。

4.1 確定隸屬度

圖2 危化品基地地理位置

使用等級(jí)比重法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的隸屬度[5]。由10名專(zhuān)家和管理技術(shù)人員組成的評(píng)價(jià)組依據(jù)他們的工作經(jīng)驗(yàn)和該?；坊氐陌踩O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及表1，對(duì)該危化品基地各二級(jí)指標(biāo)按4個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，最后根據(jù)等級(jí)比重法確定各二級(jí)指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度。匯總?cè)绫?所示。

表2 單因素評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度

4.2 二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊綜合評(píng)價(jià)

依據(jù)表 1、表 2 和公式（5）、（6）、（7）和（8）進(jìn)行二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊綜合評(píng)價(jià)。下式的計(jì)算利用Matlab軟件進(jìn)行計(jì)算。

4.3 一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊綜合評(píng)價(jià)

依據(jù)表1、公式（10）和上述計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊綜合評(píng)價(jià)。下式的計(jì)算利用Matlab軟件進(jìn)行計(jì)算。

4.4 模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果輸出

由上述計(jì)算結(jié)果可知，該危化品基地安全預(yù)警警級(jí)為：無(wú)警（綠色）、輕警（黃色）、中警（橙色）和重警（紅色）的隸屬度分別是 0.516 6，0.389 4，0.094 0，0。依據(jù)最大隸屬度原則，即SH=0.516 6，因此該?；坊匕踩A(yù)警警級(jí)為無(wú)警，預(yù)警等級(jí)為綠色，也就是說(shuō)該危化品基地總體安全運(yùn)行狀態(tài)良好。

但同時(shí)需要注意的是，二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)人員因素的預(yù)警警級(jí)為：無(wú)警（綠色）、輕警（黃色）、中警（橙色）和重警（紅色）的隸屬度分別是0.420 8，0.456 5，0.122 8，0。依據(jù)最大隸屬度原則，即SA=0.456 5，人員因素的安全預(yù)警警級(jí)達(dá)到了輕警，說(shuō)明該?；坊氐墓ぷ魅藛T的安全性不是太理想，今后需重點(diǎn)關(guān)注。

5 結(jié)論

本文運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法建立了?；坊匕踩A(yù)警評(píng)價(jià)模型，利用AHP法確定了各預(yù)警指標(biāo)的權(quán)重，并以浙江省舟山市某危化品基地為例，對(duì)構(gòu)建的?；坊匕踩A(yù)警評(píng)價(jià)模型進(jìn)行了應(yīng)用，得出該?；坊乜傮w安全運(yùn)行狀態(tài)良好，符合實(shí)際情況。同時(shí)驗(yàn)證了本文建立的?；坊匕踩A(yù)警評(píng)價(jià)模型有較好的應(yīng)用效果。

本文構(gòu)建的?；坊匕踩A(yù)警評(píng)價(jià)模型，今后可以同硬件設(shè)備監(jiān)測(cè)采集、軟件系統(tǒng)計(jì)算分析相結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)科學(xué)客觀(guān)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、及時(shí)預(yù)警的智能型數(shù)字化的安全預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)。

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10.13752/j.issn.1007-2217.2017.03.011

2017-06-21

2016年浙江省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2016C31114）