危險(xiǎn)化學(xué)品事故分析中灰色關(guān)聯(lián)法的運(yùn)用研究

＊馮 浩

（廣東眾和化塑股份公司 廣東 525011）

引言

隨著工業(yè)化和科技進(jìn)步的不斷推進(jìn)，危險(xiǎn)化學(xué)品事故已成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。這些事故不僅對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大威脅，也對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。因此，進(jìn)行危險(xiǎn)化學(xué)品事故的分析和評(píng)估，以尋找有效的解決方案和預(yù)防措施，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。然而，危險(xiǎn)化學(xué)品事故分析面臨著諸多挑戰(zhàn)。其中一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是如何從眾多的事故因素中找出其相互關(guān)聯(lián)性，并確定影響最大的因素。傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法和分析工具往往難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的實(shí)際情況，需要尋求新的研究方法和技術(shù)來(lái)解決這一問(wèn)題。

1.危險(xiǎn)化學(xué)品事故分析方法的研究現(xiàn)狀

在我國(guó)，危險(xiǎn)化學(xué)品事故分析方法的研究現(xiàn)狀呈現(xiàn)出多個(gè)主要特點(diǎn)。首先，研究者傾向于綜合應(yīng)用各種方法和技術(shù)來(lái)進(jìn)行事故分析。傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法及系統(tǒng)分析方法在我國(guó)的研究中得到廣泛應(yīng)用。研究者將不同方法和技術(shù)結(jié)合起來(lái)，以獲得更全面和準(zhǔn)確的分析結(jié)果[1]。此外，近年來(lái)，新興技術(shù)如機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能也開(kāi)始在危險(xiǎn)化學(xué)品事故分析中發(fā)揮作用，為事故預(yù)測(cè)和預(yù)警提供新的思路和方法。其次，我國(guó)的研究者通常采用事故案例研究的方法，選擇典型和具有代表性的事故案例，深入分析事故的發(fā)生原因、過(guò)程和影響。通過(guò)對(duì)事故案例的研究，可以揭示事故背后的共性因素和規(guī)律性因素，為類似事故的預(yù)防和應(yīng)急管理提供經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。另外，危險(xiǎn)化學(xué)品事故分析與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)測(cè)密切相關(guān)。在我國(guó)的研究中，研究者常將事故分析與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)測(cè)相結(jié)合，通過(guò)對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品特性和環(huán)境因素的分析，量化和評(píng)估事故的概率和可能影響，進(jìn)而制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施。

2.灰色關(guān)聯(lián)法的基本原理和數(shù)學(xué)模型

灰色關(guān)聯(lián)法是一種用于處理具有灰色信息的系統(tǒng)的分析方法，其基本原理是通過(guò)將灰色信息轉(zhuǎn)換為關(guān)聯(lián)系數(shù)來(lái)揭示變量之間的關(guān)聯(lián)度和影響程度[2]。該方法的數(shù)學(xué)模型包括以下步驟。首先，我們有一個(gè)原始數(shù)據(jù)序列X，通常情況下這些數(shù)據(jù)數(shù)量較少、不完整或不確定。然后，通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)序列進(jìn)行累加求和，得到累加生成序列Y。這個(gè)累加生成序列可以更好地反映數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)和變化模式。

對(duì)于一個(gè)參考數(shù)列x0，有若干個(gè)比較數(shù)列x1，x2……xm，則可以計(jì)算各比較數(shù)列與參考數(shù)列在k時(shí)刻的關(guān)聯(lián)系數(shù)l0i(k)。

通過(guò)對(duì)關(guān)聯(lián)系數(shù)進(jìn)行結(jié)合分析，對(duì)灰色關(guān)聯(lián)度進(jìn)行計(jì)算，式（2）為灰色關(guān)聯(lián)度的計(jì)算公式。

接下來(lái)，需要對(duì)原始數(shù)據(jù)序列X和累加生成序列Y進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除其量綱和尺度的影響。常用的標(biāo)準(zhǔn)化方法包括線性歸一化和指數(shù)歸一化。在標(biāo)準(zhǔn)化后，根據(jù)原始數(shù)據(jù)序列X和累加生成序列Y，計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)。關(guān)聯(lián)系數(shù)反映了數(shù)據(jù)之間的相似程度和相關(guān)程度，數(shù)值越大表示關(guān)聯(lián)度越高[3]。最后，根據(jù)計(jì)算得到的關(guān)聯(lián)系數(shù)，確定變量之間的關(guān)聯(lián)度和影響程度。通過(guò)比較關(guān)聯(lián)系數(shù)的大小，可以判斷出哪些變量對(duì)系統(tǒng)的影響更大，從而提供決策分析的依據(jù)。

3.危險(xiǎn)化學(xué)品事故分析中的灰色關(guān)聯(lián)法應(yīng)用流程

首先，需要準(zhǔn)備與危險(xiǎn)化學(xué)品事故相關(guān)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括事故的時(shí)間、地點(diǎn)、事故類型、事故原因等。確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性非常重要。然后，對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。這包括數(shù)據(jù)清洗、去除異常值、對(duì)缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行填充等。預(yù)處理階段的目標(biāo)是確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性。接下來(lái)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。常用的方法是線性歸一化或指數(shù)歸一化，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為無(wú)量綱化的形式。標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)將被用于構(gòu)建灰色關(guān)聯(lián)矩陣。在構(gòu)建關(guān)聯(lián)矩陣時(shí)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)，計(jì)算數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)。關(guān)聯(lián)系數(shù)的計(jì)算可以采用相關(guān)系數(shù)、歐氏距離或其他相似性度量方法。關(guān)聯(lián)矩陣反映了不同因素之間的關(guān)聯(lián)程度。在確定關(guān)聯(lián)系數(shù)后，可以根據(jù)關(guān)聯(lián)系數(shù)組成的序列進(jìn)行排序，確定主要的影響因素。關(guān)聯(lián)系數(shù)較高的因素通常被認(rèn)為對(duì)事故的發(fā)生和發(fā)展具有較大的影響。最后，根據(jù)分析結(jié)果，可以采取相應(yīng)的措施來(lái)減少事故發(fā)生的概率和影響。灰色關(guān)聯(lián)法的應(yīng)用可以幫助決策者在灰色關(guān)聯(lián)法的應(yīng)用流程中，根據(jù)分析結(jié)果，采取相應(yīng)的措施來(lái)減少事故發(fā)生的概率和影響。灰色關(guān)聯(lián)法的應(yīng)用可以幫助決策者更好地理解各個(gè)變量之間的相關(guān)性和影響程度。

4.數(shù)據(jù)采集與處理方法

在危險(xiǎn)化學(xué)品事故分析中，數(shù)據(jù)采集與處理是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)采集的方法涉及多方面，其中包括獲取事故報(bào)告和調(diào)查文件，這些文件提供了有關(guān)事故發(fā)生的詳細(xì)信息。此外，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也是重要的數(shù)據(jù)來(lái)源，可以獲取來(lái)自監(jiān)測(cè)站點(diǎn)或傳感器的實(shí)時(shí)或歷史數(shù)據(jù)，其中包括環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、危險(xiǎn)化學(xué)品存儲(chǔ)和使用記錄等。此外，已有的研究文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)庫(kù)也可以作為數(shù)據(jù)采集的重要資源。在數(shù)據(jù)采集后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理是為進(jìn)一步分析與應(yīng)用做準(zhǔn)備的重要步驟。數(shù)據(jù)處理的方法有多種，其中包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)集成。數(shù)據(jù)清洗是指識(shí)別和糾正數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤、缺失或異常值，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可以包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、歸一化、離散化等方法，使數(shù)據(jù)具有可比性和一致的尺度[4]。數(shù)據(jù)集成是將來(lái)自不同來(lái)源的數(shù)據(jù)整合為一個(gè)一致的數(shù)據(jù)集，方便后續(xù)的分析和建模。在數(shù)據(jù)采集與處理過(guò)程中，還需要考慮數(shù)據(jù)的隱私和安全保護(hù)，并遵循相關(guān)法律法規(guī)及倫理要求，確保數(shù)據(jù)的合法性和隱私權(quán)的保護(hù)。

5.灰色關(guān)聯(lián)法在危險(xiǎn)化學(xué)品事故分析中的實(shí)證研究

(1)確定研究案例和收集相關(guān)數(shù)據(jù)

①數(shù)據(jù)采集與準(zhǔn)備

收集某化工企業(yè)過(guò)去5年的儲(chǔ)存事故數(shù)據(jù)，包括10起事故的記錄。記錄事故發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、事故類型、事故原因和事故后果等信息。

②數(shù)據(jù)處理

清洗數(shù)據(jù)：檢查數(shù)據(jù)的完整性，補(bǔ)充缺失值（如缺損的時(shí)間和原因）并刪除重復(fù)的記錄。

標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)：對(duì)事故后果中的經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行線性歸一化處理，將其轉(zhuǎn)化為范圍在0到1之間的數(shù)值。

③灰色關(guān)聯(lián)法分析

構(gòu)建關(guān)聯(lián)矩陣：基于原始數(shù)據(jù)，構(gòu)建一個(gè)10×10的關(guān)聯(lián)矩陣，代表10個(gè)不同事故因素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

④關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算

計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)：采用相關(guān)系數(shù)作為關(guān)聯(lián)系數(shù)的計(jì)算方法，計(jì)算出各因素之間的關(guān)聯(lián)度，并得出關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣。

列出關(guān)聯(lián)系數(shù)排序：將各因素按照關(guān)聯(lián)系數(shù)的大小進(jìn)行降序排列，以確定影響較大的因素。

⑤結(jié)果

經(jīng)過(guò)關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算結(jié)果可得，關(guān)聯(lián)系數(shù)排名前三的事故因素：儲(chǔ)存容器安全性評(píng)估指數(shù)；操作員培訓(xùn)水平；突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)措施。

根據(jù)分析結(jié)果，我們可以得出以下結(jié)果：

儲(chǔ)存容器的安全性評(píng)估指數(shù)對(duì)事故后果具有較高的影響度，說(shuō)明儲(chǔ)存容器的質(zhì)量和安全性對(duì)事故發(fā)生和事故后果有重要影響。操作員的培訓(xùn)水平是第二大影響因素，表明良好的操作員培訓(xùn)可以降低人為因素引起的事故風(fēng)險(xiǎn)。突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)措施的重要性排名第三，這強(qiáng)調(diào)了事故后的應(yīng)急響應(yīng)能力對(duì)事故后果的緩解和控制的重要性。

基于這些結(jié)果，決策者可以考慮以下措施來(lái)提高危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存的安全性和降低事故風(fēng)險(xiǎn)。

提升儲(chǔ)存容器的質(zhì)量和安全性水平，進(jìn)行定期的安全評(píng)估和維護(hù)工作。加強(qiáng)操作員的培訓(xùn)與培養(yǎng)，確保其具備相關(guān)技能和知識(shí)，提高操作的準(zhǔn)確性和規(guī)范性。加強(qiáng)突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)措施的制定和實(shí)施，包括培訓(xùn)應(yīng)急小組、演練應(yīng)急預(yù)案及提供必要的應(yīng)急資源和設(shè)備。

(2)運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)法對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品事故進(jìn)行分析

灰色關(guān)聯(lián)法可以用于對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品事故進(jìn)行分析，以揭示事故因素之間的相關(guān)關(guān)系和影響程度。在進(jìn)行分析時(shí)，首先，需要收集與危險(xiǎn)化學(xué)品事故相關(guān)的數(shù)據(jù)，包括事故發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、事故類型、事故原因和事故后果等信息，以及其他可能影響事故的因素。收集到的數(shù)據(jù)應(yīng)經(jīng)過(guò)清洗和整理，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。在數(shù)據(jù)處理階段，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使不同指標(biāo)之間具有可比性。常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)化方法包括線性歸一化、指數(shù)歸一化等。接下來(lái)，根據(jù)清洗和標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)，構(gòu)建關(guān)聯(lián)矩陣。關(guān)聯(lián)矩陣中的行代表不同的事故樣本，列代表各個(gè)事故因素。然后，利用相關(guān)系數(shù)等方法計(jì)算各個(gè)事故因素之間的關(guān)聯(lián)程度，得到關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣。最后，根據(jù)計(jì)算得到的關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣，可以對(duì)事故因素進(jìn)行排序和分析。具有較高關(guān)聯(lián)系數(shù)的因素被認(rèn)為與事故發(fā)生和事故后果有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，可能是影響事故的重要因素。這些結(jié)果可以為決策者提供參考，幫助他們制定針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)控制策略和安全措施。

(3)分析結(jié)果解釋和討論

關(guān)聯(lián)系數(shù)的大小反映了各個(gè)因素與事故發(fā)生和事故后果之間的關(guān)聯(lián)程度。較高的關(guān)聯(lián)系數(shù)意味著該因素對(duì)事故產(chǎn)生的影響較大。根據(jù)排序的結(jié)果，可以確定對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品事故影響較大的因素。例如，假設(shè)儲(chǔ)存容器安全性評(píng)估指數(shù)在關(guān)聯(lián)系數(shù)排序中位居前列。這說(shuō)明儲(chǔ)存容器的安全性評(píng)估指數(shù)與事故發(fā)生和事故后果有較高的關(guān)聯(lián)度。可能存在以下情況：儲(chǔ)存容器的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、材料選擇等方面存在問(wèn)題，容器的破損、泄漏或爆炸等可能導(dǎo)致事故發(fā)生，進(jìn)而造成嚴(yán)重的后果，如人員傷亡、環(huán)境污染和財(cái)產(chǎn)損失。

另一個(gè)相關(guān)性較高的因素可能是操作員培訓(xùn)水平。如果操作員缺乏必要的培訓(xùn)和知識(shí)，其在危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存和處理過(guò)程中的操作可能存在錯(cuò)誤或不合規(guī)行為，導(dǎo)致事故風(fēng)險(xiǎn)增加。因此，提高操作員的培訓(xùn)水平和意識(shí)對(duì)事故防控至關(guān)重要。還發(fā)現(xiàn)突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)措施在關(guān)聯(lián)系數(shù)排序中排名較高。這表明在事故發(fā)生后，有效的應(yīng)急響應(yīng)措施能夠減輕事故后果。這包括建立完善的應(yīng)急預(yù)案、培訓(xùn)應(yīng)急團(tuán)隊(duì)、設(shè)立應(yīng)急設(shè)施和裝備等，以確保及時(shí)、有序、高效的應(yīng)急響應(yīng)，減少事故擴(kuò)散和后果蔓延的可能性。

需要注意的是，灰色關(guān)聯(lián)法得出的分析結(jié)果是基于已有數(shù)據(jù)的模擬分析，不代表真實(shí)的情況。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)合更多的實(shí)際數(shù)據(jù)、領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行綜合分析和決策。此外，危險(xiǎn)化學(xué)品事故與多個(gè)因素的綜合作用相關(guān)，單一因素的改進(jìn)可能不足以完全消除事故風(fēng)險(xiǎn)，因此綜合治理和綜合控制是必要的。

6.灰色關(guān)聯(lián)法在危險(xiǎn)化學(xué)品事故分析中的優(yōu)勢(shì)和局限性

灰色關(guān)聯(lián)法在危險(xiǎn)化學(xué)品事故分析中具有一些優(yōu)勢(shì)和局限性。其優(yōu)勢(shì)之一是能夠處理缺乏完整數(shù)據(jù)的情況。在實(shí)際情況下，危險(xiǎn)化學(xué)品事故的數(shù)據(jù)往往有限或不完整，而灰色關(guān)聯(lián)法能夠通過(guò)計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)，揭示事故因素之間的相關(guān)關(guān)系，從而填補(bǔ)數(shù)據(jù)不完整性的不足。其次，灰色關(guān)聯(lián)法具有直觀且易于理解的特點(diǎn)。通過(guò)計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)，可以直觀地展示事故因素之間的關(guān)聯(lián)程度，使得分析結(jié)果更加易于理解和解釋。此外，灰色關(guān)聯(lián)法無(wú)需對(duì)數(shù)據(jù)分布做出特定的假設(shè)，相比其他統(tǒng)計(jì)方法更為靈活。

然而，灰色關(guān)聯(lián)法在危險(xiǎn)化學(xué)品事故分析中也存在一些局限性。首先，該方法存在主觀性。在進(jìn)行計(jì)算過(guò)程中，涉及到數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化和權(quán)重系數(shù)的選擇，這涉及個(gè)人主觀判斷，導(dǎo)致不同的主觀判斷可能會(huì)影響最終的分析結(jié)果。其次，灰色關(guān)聯(lián)法依賴于已有的數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)的質(zhì)量不高或者不準(zhǔn)確，分析結(jié)果可能受到影響，因此確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性對(duì)于分析結(jié)果的可靠性非常重要。此外，灰色關(guān)聯(lián)法只能分析已有數(shù)據(jù)中的關(guān)聯(lián)性，無(wú)法考慮潛在的未知因素或變化趨勢(shì)。

7.結(jié)束語(yǔ)

危險(xiǎn)化學(xué)品事故的預(yù)防和控制是保障人民生命安全和環(huán)境保護(hù)的重要任務(wù)。通過(guò)應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)法對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品事故進(jìn)行分析，可以揭示事故因素之間的相關(guān)關(guān)系和影響程度，為決策者提供重要的指導(dǎo)和依據(jù)。