基于集對分析農(nóng)村燃?xì)夤こ淌┕べ|(zhì)量預(yù)警管理

周興慧

(安陽華潤燃?xì)庥邢薰?，河南安?55000)

1 概述

近兩年來，為加快推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化，治理大氣污染，我國北方農(nóng)村地區(qū)開展了“氣代煤”工程，由于該工程施工規(guī)模大，時(shí)間緊，導(dǎo)致施工重進(jìn)度輕安全質(zhì)量等問題[1]，從而給后續(xù)運(yùn)營帶來了安全隱患。為確保農(nóng)村燃?xì)獬掷m(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展，住建部頒布了《農(nóng)村管道天然氣工程技術(shù)導(dǎo)則》，該導(dǎo)則針對農(nóng)村燃?xì)夤こ痰奶厥庑约巴怀鰡栴}，提出了相應(yīng)的技術(shù)要求，與GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》在適用范圍、導(dǎo)向性等諸方面存在不同，并有針對農(nóng)村使用燃?xì)馓厥鈫栴}的條文[2]。燃?xì)馐鹿收w呈現(xiàn)隨機(jī)性,居民住宅區(qū)是燃?xì)馐鹿首钜装l(fā)生的地點(diǎn)[3]，燃?xì)馐鹿释斐扇嗣裆拓?cái)產(chǎn)不可挽回的巨大損失。因此，針對農(nóng)村燃?xì)夤こ?，為從根源上防止事故發(fā)生，加強(qiáng)施工管理并做到施工后工程質(zhì)量事前預(yù)防的預(yù)警管理尤為重要。

農(nóng)村燃?xì)狻皻獯骸惫こ淌┕べ|(zhì)量的預(yù)警管理是一個(gè)新課題，如何能做到事前預(yù)防，防患于未然，切實(shí)保障人民生命和財(cái)產(chǎn)安全，對保證“氣代煤”工程的順利實(shí)施和安全運(yùn)營具有重要作用。在燃?xì)庑袠I(yè)，為預(yù)防燃?xì)馐鹿?，相關(guān)研究主要集中于城鎮(zhèn)燃?xì)舛寝r(nóng)村燃?xì)獾娘L(fēng)險(xiǎn)管理研究[4-9]。為實(shí)現(xiàn)對燃?xì)馐鹿实念A(yù)警管理，文獻(xiàn)[10]研究了燃?xì)獍踩L(fēng)險(xiǎn)的大數(shù)據(jù)預(yù)警模型，文獻(xiàn)[11]論證得到關(guān)于安全預(yù)警的燃?xì)庹{(diào)壓器數(shù)據(jù)采集方案等，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)預(yù)警并事前管控的目標(biāo)。

預(yù)警管理是一種事前控制，預(yù)警管理實(shí)質(zhì)上是一個(gè)控制過程，是為了最終保證順利實(shí)現(xiàn)計(jì)劃目標(biāo)，按照預(yù)先確定的標(biāo)準(zhǔn)來衡量計(jì)劃的完成情況并及時(shí)糾正計(jì)劃執(zhí)行過程中所出現(xiàn)的偏差[12]。在控制過程中，預(yù)警管理人員需要依照預(yù)警目標(biāo)來確定不同預(yù)警監(jiān)測指標(biāo)以及監(jiān)測指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)控制預(yù)警管理對象并獲得監(jiān)控信息。之后，預(yù)警管理人員將處理后的信息反饋給相關(guān)部門的工作人員，工作人員將反饋回來的信息與預(yù)警目標(biāo)比較后對監(jiān)測指標(biāo)進(jìn)行改善、糾正等。在這個(gè)循環(huán)過程中，使得管理對象盡可能處于安全狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)預(yù)先控制的目標(biāo)。因此，建立科學(xué)的安全預(yù)警模型，加強(qiáng)企業(yè)安全預(yù)警及評價(jià)技術(shù)研究，研制有效實(shí)用的警情預(yù)報(bào)技術(shù)與方法，對提高企業(yè)安全管理技術(shù)水平，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義與長遠(yuǎn)意義。

由于預(yù)警管理是一種事前控制，因而在這一過程中不可避免地存在管理者的主觀性，屬于不確定的范疇；而被管理對象不安全狀態(tài)確實(shí)存在，屬于確定的范疇。因此，對于有人參與的預(yù)警管理系統(tǒng)來說，就是一種確定不確定系統(tǒng)，需要采用確定不確定的量來描述，這正是集對理論的核心思想[13] 1-8。為此，本文通過引入集對理論建立“氣代煤”工程施工質(zhì)量的預(yù)警管理模型，以實(shí)現(xiàn)對其安全運(yùn)營的事前預(yù)防。

2 集對分析

所謂集對，是由一定聯(lián)系的2個(gè)集合所組成的對子[13]9-10。集對分析是我國學(xué)者于1989年提出的一種研究同異反確定與不確定性聯(lián)系狀態(tài)的系統(tǒng)理論和方法，可通過建立聯(lián)系數(shù)統(tǒng)一處理在系統(tǒng)測評中由模糊、隨機(jī)、中介和信息不完全所致的不確定性。針對所研究的問題，由一定聯(lián)系的2個(gè)集合或一個(gè)系統(tǒng)在指定問題或某個(gè)分析過程中得到的同一性聯(lián)系、對立性聯(lián)系、差異性聯(lián)系，可以用結(jié)構(gòu)函數(shù)表示為：

u=a+bi+cj

(1)

式中u——兩個(gè)集合的聯(lián)系度

a——兩個(gè)集合在指定問題下的同一度

b——兩個(gè)集合在指定問題下的差異度

i——差異度系數(shù)，i∈[-1,1]，可視不同情況靈活取值

c——兩個(gè)集合在指定問題下的對立度

j——對立度系數(shù)，j=1

a+bi+cj稱為三元聯(lián)系數(shù)。在實(shí)際問題分析中，由于a、b、c存在取0的情況，可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)不同聯(lián)系數(shù)，如a+bi同異式，a+cj同反式，bi+cj異反式等。

在三元聯(lián)系數(shù)中，一般a，b，c不相等，其中b代表了系統(tǒng)中的差異性聯(lián)系，同時(shí)由于i可視不同情況在區(qū)間[-1,1]靈活取值，隨著系統(tǒng)與外界能量、物質(zhì)和信息的交換，導(dǎo)致b會(huì)不斷地被分解為同、異、反3個(gè)部分，因此bi體現(xiàn)了不確定性聯(lián)系在一定條件下可以確定的一面和在一般條件下不能確定的一面，是聯(lián)系度中宏觀層次上的參量與微觀層次上參量的一個(gè)結(jié)合點(diǎn)[13]25-26。根據(jù)b的大小，將系統(tǒng)在某個(gè)勢級范圍內(nèi)再分為準(zhǔn)、強(qiáng)、弱、微勢級，表示系統(tǒng)在該勢級范圍內(nèi)由大到小的變化趨勢。依據(jù)a，b，c大小關(guān)系排序，得到集對勢的等級和次序關(guān)系，見表1。在集對勢中，不僅有同、均、反等大勢，在大勢中也存在準(zhǔn)、強(qiáng)、弱、微等小勢，表現(xiàn)出系統(tǒng)從量變到質(zhì)變的演變規(guī)律。

表1 集對勢的等級和次序關(guān)系

續(xù)表1

3 預(yù)警級別

基于集對理論，根據(jù)集對勢的等級和次序關(guān)系建立了預(yù)警管理模型，將評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)作為一個(gè)集合，評價(jià)對象作為另一個(gè)集合，通過三元聯(lián)系數(shù)中a與c的大小關(guān)系將工程施工質(zhì)量預(yù)警劃分為紅、橙、藍(lán)、綠4個(gè)預(yù)警級別，并分別給出各級別的應(yīng)對措施。

三元聯(lián)系數(shù)a+bi+cj的確定是預(yù)警管理的關(guān)鍵，為確定聯(lián)系數(shù)并對其同異反進(jìn)行態(tài)勢分析，首先確定3個(gè)系數(shù)a、b、c的值，然后根據(jù)a與c的大小關(guān)系，確定被評價(jià)系統(tǒng)所處的預(yù)警級別。

當(dāng)a

當(dāng)a=c(c≠0)時(shí)，為Ⅱ級橙色預(yù)警，表示燃?xì)夤艿朗┕べ|(zhì)量的不安全狀況較為嚴(yán)重，生產(chǎn)系統(tǒng)安全狀況較差，需及時(shí)采取有針對性的整改措施，以消除不安全因素。

當(dāng)a>c(c≠0)時(shí)，為Ⅲ級藍(lán)色預(yù)警，表示燃?xì)夤艿朗┕べ|(zhì)量的不安全狀況一般，生產(chǎn)系統(tǒng)存在個(gè)別薄弱環(huán)節(jié)，需針對問題加強(qiáng)關(guān)注并進(jìn)行相應(yīng)整改。

當(dāng)c=0時(shí)，為Ⅳ級綠色預(yù)警，表示燃?xì)夤艿朗┕べ|(zhì)量的不安全狀況處于可接受的正常階段，生產(chǎn)系統(tǒng)安全狀況整體較好，需持續(xù)保持系統(tǒng)安全地運(yùn)營。

4 預(yù)警評價(jià)指標(biāo)體系和三元聯(lián)系數(shù)的確定

對于農(nóng)村“氣代煤”工程，在《農(nóng)村管道天然氣工程技術(shù)導(dǎo)則》和GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》的基礎(chǔ)上，針對工程施工質(zhì)量的特殊性及突出問題，篩選出評價(jià)指標(biāo)并制定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，見表2。

表2 燃?xì)夤艿拦こ淌┕べ|(zhì)量預(yù)警管理評價(jià)指標(biāo)體系

續(xù)表2

該評價(jià)體系有一級評價(jià)指標(biāo)6個(gè)，二級評價(jià)指標(biāo)20個(gè)。二級評價(jià)指標(biāo)對應(yīng)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為3個(gè)級別，前兩個(gè)級別是在符合相關(guān)導(dǎo)則和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基礎(chǔ)上進(jìn)行了細(xì)分，第3個(gè)級別是相關(guān)導(dǎo)則和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不允許或禁止的，其計(jì)算值分別對應(yīng)于三元聯(lián)系數(shù)中的a、b、c。在實(shí)際應(yīng)用中，a、b、c可根據(jù)每個(gè)指標(biāo)的量綱進(jìn)行計(jì)算，如長度可按3個(gè)級別的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分別對應(yīng)的長度與總長度的比值確定，數(shù)量可按3個(gè)級別的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分別對應(yīng)的數(shù)量與總數(shù)量的比值確定。比如，對于“絕緣保護(hù)”，實(shí)地走訪發(fā)現(xiàn)需要安裝絕緣套管的居民有100戶，施工人員對這100戶全部安裝了絕緣套管，其中只有72戶符合“有且固定牢固”，另28戶符合“有但固定不牢固”，因此其對應(yīng)的三元聯(lián)系數(shù)為0.72+0.28i+0.00j。實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)工作量和管理要求采取抽查或普查的方式。采用專家打分方法并歸一化后確定各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。二級指標(biāo)、一級指標(biāo)和總計(jì)聯(lián)系度計(jì)算公式為：

uk=ak+bki+ckj

(2)

(3)

(4)

式中uk——第k個(gè)二級指標(biāo)的聯(lián)系度

ak、bk、ck——第k個(gè)二級指標(biāo)各評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的數(shù)值

Uq——第q個(gè)一級指標(biāo)的聯(lián)系度

wk——第k個(gè)二級指標(biāo)的權(quán)重

n——第q個(gè)一級指標(biāo)中包含的二級指標(biāo)數(shù)量

T——總計(jì)聯(lián)系度

wq——第q個(gè)一級指標(biāo)的權(quán)重

m——一級指標(biāo)的數(shù)量

5 案例分析

本文針對某縣域燃?xì)夤尽皻獯骸惫こ淌┕べ|(zhì)量進(jìn)行了評價(jià)分析，評價(jià)對象為村莊A和村莊B，評價(jià)結(jié)果見表3。

根據(jù)公式(2)～(4)，計(jì)算得到村莊A總計(jì)三元聯(lián)系數(shù)為0.87+0.13i+0.00j，判斷處于Ⅳ級綠色預(yù)警區(qū)域內(nèi)，其各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)均沒有出現(xiàn)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的情況，施工均按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行。燃?xì)饨?jīng)營企業(yè)在后續(xù)的安全管理中，應(yīng)加強(qiáng)巡線和安檢，并通過進(jìn)村和入戶安全宣傳，普及安全用氣常識及應(yīng)急處理措施，以避免居民由于無知或不當(dāng)處置而導(dǎo)致安全事故發(fā)生。

村莊B總計(jì)三元聯(lián)系數(shù)為0.85+0.05i+0.10j，判斷處于Ⅲ級藍(lán)色預(yù)警區(qū)域內(nèi)，表示燃?xì)夤艿朗┕べ|(zhì)量的不安全狀況一般，生產(chǎn)系統(tǒng)存在個(gè)別薄弱環(huán)節(jié)，需針對問題加強(qiáng)關(guān)注并進(jìn)行相應(yīng)整改。通過對村莊B各二級指標(biāo)的三元聯(lián)系數(shù)分析可知，一些項(xiàng)二級評價(jià)指標(biāo)有不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的情況(c≠0)，尤其是一級指標(biāo)“室內(nèi)管道”中的二級指標(biāo)“穿墻套管”和一級指標(biāo)“防撞設(shè)施”中的二級指標(biāo)“管道立柱”處于反勢區(qū)域內(nèi)。因此，燃?xì)饨?jīng)營企業(yè)應(yīng)補(bǔ)充安裝穿墻套管和安裝符合要求的管道立柱，同時(shí)對其他存在不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行整改，以消除由于施工質(zhì)量不佳帶來的安全隱患。

表3 村莊A和村莊B “氣代煤”工程預(yù)警評價(jià)結(jié)果

6 結(jié)論

① 介紹集對分析理論。基于集對分析理論，建立了燃?xì)夤艿朗┕べ|(zhì)量預(yù)警管理模型，即通過三元聯(lián)系數(shù)中a與c的大小關(guān)系將工程施工質(zhì)量預(yù)警劃分為紅、橙、藍(lán)、綠4個(gè)預(yù)警級別，并分別給出應(yīng)對措施。

② 預(yù)警管理模型中，篩選出6個(gè)一級評價(jià)指標(biāo)、20個(gè)二級評價(jià)指標(biāo)并制定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。采用專家打分方法并歸一化后確定各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。采取抽查或普查的方式，調(diào)查并計(jì)算得出各二級評價(jià)指標(biāo)的三元聯(lián)系數(shù)，結(jié)合各指標(biāo)的權(quán)重，計(jì)算得到總計(jì)三元聯(lián)系數(shù)，從而判斷施工質(zhì)量的預(yù)警級別。

③ 針對兩個(gè)村莊的燃?xì)夤こ贪咐?，根?jù)總計(jì)三元聯(lián)系數(shù)的計(jì)算方法計(jì)算得到總計(jì)三元聯(lián)系數(shù)。判斷兩個(gè)村莊的施工質(zhì)量分別處于Ⅳ級綠色和Ⅲ級藍(lán)色預(yù)警區(qū)域內(nèi)，通過分析各評價(jià)指標(biāo)的三元聯(lián)系數(shù)，指出后續(xù)管理改進(jìn)的方向。