劉年平　胡慧慧　趙春俠

(西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，四川 綿陽　621010)

基于可拓理論的水電站安全標(biāo)準(zhǔn)化評價模型

劉年平胡慧慧趙春俠

(西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，四川 綿陽621010)

【摘要】本文基于可拓理論建立了水電站安全標(biāo)準(zhǔn)化評價模型。該模型依據(jù)水電站安全標(biāo)準(zhǔn)化將經(jīng)典域確定為四個等級，建立了13項一級指標(biāo)、41項二級指標(biāo)，采用專家評分法確定各評價指標(biāo)的權(quán)重，以綜合關(guān)聯(lián)度作為評價準(zhǔn)則。利用該模型對四川省綿陽市鴨嘴口水電站已完成的安全標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)行評價，實例驗證表明：該模型簡單有效，準(zhǔn)確度高，能全面地反映該水電站的整體安全狀況及存在的問題，并能為水電站安全標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)情況提供有效的定量評價信息。

【關(guān)鍵詞】水電標(biāo)準(zhǔn)化；評價模型；可拓理論

水電資源是一種可再生資源，發(fā)電成本低、效率高，是發(fā)展能源中一種較好的資源。當(dāng)前，我國水電企業(yè)快速發(fā)展，是我國能源資源的有力補(bǔ)充；但是，由于水力發(fā)電涉及防洪、電能等，也可能是導(dǎo)致重大災(zāi)害的危險源，在建設(shè)及運行時需要加強(qiáng)安全監(jiān)管。近年來，國家日益重視安全標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)工作，新的安全生產(chǎn)法也強(qiáng)調(diào)了安全標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)。安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)是安全生產(chǎn)法律法規(guī)體系的重要組成部分，是保障企業(yè)安全生產(chǎn)的重要技術(shù)規(guī)范，市場準(zhǔn)入的必要條件，也是安全監(jiān)管監(jiān)察工作依法行政的重要依據(jù)。開展安全標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)是一項加強(qiáng)安全生產(chǎn)基礎(chǔ)性、長期性和全局性的工作。針對不同行業(yè)的安全標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，袁梅等針對非煤礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化采用層次分析法進(jìn)行了評價，陶婷婷等將模糊綜合評價應(yīng)用于非煤礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化，史秀志等基于B/S+C/S對礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行了研究，宋兵等基于FAHP對電力裝備制造企業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行了研究?？赏乩碚撝械膮⒆兞课镌Ｐ褪莿討B(tài)模型，能很好地擬合像水電站這樣復(fù)雜的、動態(tài)變化的系統(tǒng)，而且計算簡便，因此應(yīng)用可拓理論建立水電站安全評價模型具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。本文利用可拓理論，依據(jù)水電運行時的安全評價指標(biāo)體系進(jìn)行物元分析，結(jié)果表明該方法有效迅速，具有一定的適用性。

1可拓理論

可拓理論是我國學(xué)者蔡文創(chuàng)立的一門新興學(xué)科，它用形式化工具，從定性和定量的角度研究解決復(fù)雜問題的規(guī)律和方法。在可拓學(xué)中，物元是可拓學(xué)邏輯細(xì)胞之一，是由事物、特征及事物關(guān)于該特征的量值所組成的有序三元組，記作R=(事物，特征，量值) = (N，C，V)。若物元中N、V是參數(shù)t的函數(shù)，則稱R為參變量物元，記作R(t)=[N(t)，C，V(t)][10]。設(shè)安全性評價問題為P，共有m個評價對象：R1，R2，…，Rm，n個評價指標(biāo):C1，C2，…Cn，則此問題可利用物元表示為：

Ri為評價對象:

r為條件物元:

2建立評價模型

基于可拓理論建立評價模型，一般步驟如下：

a.確定評價模型經(jīng)典域與節(jié)域。令

式中N0j——所劃分的第j個等級；

Ci(i=1，2，…，n)——第j個等級N0j的特征；

V0j——N0j關(guān)于特征Ci的量值范圍，即評價對象各等級關(guān)于對應(yīng)的特征所取的數(shù)據(jù)范圍，即經(jīng)典域。

式中D——評價對象等級的全體；

VD——D關(guān)于Ci所取的量值的范圍，即D的節(jié)域。

b.確定待評價物元。對評價對象Pi，把測量所得的數(shù)據(jù)或分析結(jié)果用物元表示，稱為評價對象的待評物元。

式中Pi——第i個評價對象；

Vij——關(guān)于Ci的量值，即評價對象的指標(biāo)值。

c.首次評價。對評價對象Pi，首先用非滿足不可的特征Ck的量值Vik評價。若Vik?V0jk，則認(rèn)為評價對象Pi不滿足“非滿足不可的條件”，不予評價；否則進(jìn)入下一步驟。

d.確定各特征的權(quán)重。評價對象各特征的重要性通常用權(quán)重來表示。本文采用專家評分法確定權(quán)重。

e.建立關(guān)聯(lián)函數(shù)，確定評價對象關(guān)于各評價等級的關(guān)聯(lián)度。

(1)

(2)

f.關(guān)聯(lián)度的規(guī)范化。關(guān)聯(lián)度的取值是整個實數(shù)域，為了便于分析和比較，將關(guān)聯(lián)度進(jìn)行規(guī)范化。當(dāng)評價對象只有1個時，該步驟省略。

(3)

g.計算評價對象的綜合關(guān)聯(lián)度?？紤]各特征的權(quán)重，將(規(guī)范化的)關(guān)聯(lián)度和權(quán)系數(shù)合成為綜合關(guān)聯(lián)度。

(4)

式中pk——第k個預(yù)警對象。

h.評定評價等級。若

則評價對象p屬于等級k。

當(dāng)評價對象的各指標(biāo)間分為不同層次或評價指標(biāo)較多而使權(quán)重過小時，需要采用多層次綜合評價模型。多層次綜合評價是在單層次綜合評價的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，計算方法與單層次相似。第二層評定結(jié)果組成第一層次的評價矩陣K1，然后考慮第一層次各因素的權(quán)重A，權(quán)系數(shù)矩陣和綜合關(guān)聯(lián)度矩陣合成為評價結(jié)果矩陣。

K=AK1

(5)

3實例分析

本文以四川省綿陽市鴨嘴口水電站為例進(jìn)行分析。該水電站依據(jù)相關(guān)法律、行政法規(guī)已完成安全標(biāo)準(zhǔn)化評審工作。應(yīng)用建立的可拓綜合模型進(jìn)行安全評價，以該水電站安全標(biāo)準(zhǔn)化評審得分情況為基礎(chǔ)，通過問卷調(diào)查采用專家評分法得出相關(guān)權(quán)重。評價的指標(biāo)體系及權(quán)重見下表。

鴨嘴口水電站各指標(biāo)的權(quán)重及原始數(shù)據(jù)表

續(xù)表

注表中所有指標(biāo)值為專家評分值。

3.1　以第二層法律法規(guī)與安全管理制度為例評價

a.確定經(jīng)典域和節(jié)域。水電站安全標(biāo)準(zhǔn)化評級可分為一級、二級、三級和不合格4級，綜合專家意見確定各等級的經(jīng)典域物元如下:

節(jié)域物元RD為:

b.確定待評價物元：

c.首次評價。在法律法規(guī)與安全管理制度指標(biāo)體系中，沒有非滿足不可的特征，故該步驟可省略。

d.確定各特征的權(quán)重。綜合六位專家問卷調(diào)查結(jié)果得出法律法規(guī)與安全管理制度中各指標(biāo)的權(quán)重為：

W=(0.20，0.20，0.20，0.14，0.14，0.12)

e.計算關(guān)聯(lián)度。根據(jù)式(1)和式(2)可計算評價對象與各等級的關(guān)聯(lián)度為：

f.計算評價對象的綜合關(guān)聯(lián)度。根據(jù)式(4)，可得評價對象的綜合關(guān)聯(lián)度為：

=(12.6400，-0.7200，-0.9440，-0.9534)

同理可分別計算出組織機(jī)構(gòu)和職責(zé)，教育培訓(xùn)，生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施，作業(yè)安全，隱患排查和治理，重大隱患監(jiān)控，職業(yè)健康，應(yīng)急救援，事故報告、調(diào)查和處理，績效評定和持續(xù)改進(jìn)的綜合關(guān)聯(lián)度，其結(jié)果如下：

Kp2=(9.6667，-0.4000，-0.8800，-0.9000)；Kp5=(4.7437，-0.2625，-0.6004，-0.2444);

Kp6=(11.9240，-0.8594，-1.0873，-1.4438)；Kp7=(-0.9164，-0.8687，-0.8468，-0.5743);

Kp8=(-0.7441，-0.5687，-0.5351，-0.6244)；Kp9=(-0.4385，0.2852，-0.2826，-0.1910);

Kp10=(-1.1868，-1.2936，-1.3425，-2.0275)；Kp11=(-0.3985，-0.7905，-1.0227，-1.4667);

Kp12=(-0.7299，-0.2572，-0.5867，-0.8000)；Kp13=(-0.6788，-0.1143，-0.7400，-0.5667)

對比綜合關(guān)聯(lián)度得該水電站的各項指標(biāo)中，目標(biāo)，組織機(jī)構(gòu)和職責(zé)，安全生產(chǎn)投入，法律法規(guī)與安全管理制度，教育培訓(xùn)，生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施，職業(yè)健康，應(yīng)急救援方面完成工作較好；而作業(yè)安全，隱患排查和治理，重大隱患監(jiān)控，事故報告、調(diào)查和處理，績效評定和持續(xù)改進(jìn)安全標(biāo)準(zhǔn)化工作有部分缺失。例如：生產(chǎn)現(xiàn)場管理和生產(chǎn)過程控制工作不到位，安全警示標(biāo)志沒有滿足相關(guān)法律法規(guī)要求，相關(guān)方管理不達(dá)標(biāo)；安全隱患治理后未形成分析報告；事故調(diào)查和處理后未開展相關(guān)方面的學(xué)習(xí)工作；該水電站沒有形成完整的績效評定系統(tǒng)等。

3.2　第一層次可拓綜合評價

同理可根據(jù)目標(biāo)、安全生產(chǎn)投入、教育培訓(xùn)的等級關(guān)聯(lián)度，結(jié)合上文計算出的綜合關(guān)聯(lián)度形成評價矩陣，考慮安全標(biāo)準(zhǔn)化評定的13項因素的權(quán)重，根據(jù)式(5)，可得該水電站安全標(biāo)準(zhǔn)化評定的綜合預(yù)警結(jié)果:

Kp=WK=(0.0348675，0.0581125，0.116225，

0.0581125，0.10460251，0.16689924，0.099721，

0.1510925，0.03138075，0.02208275，0.09298，

0.01743375，0.04649)

=(6.3282，-0.6021，-0.8328，-0.8943)

6.3282>-0.6021>-0.8328>-0.8943,根據(jù)最大關(guān)聯(lián)度準(zhǔn)則可知，該水電站的安全達(dá)標(biāo)工作完成達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)，完全滿足該水電站申請的安全標(biāo)準(zhǔn)化二級標(biāo)準(zhǔn)。

4結(jié)論

應(yīng)用建立的評價模型對鴨嘴口水電站的安全標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)工作情況進(jìn)行評價分析，可得如下結(jié)論：

a.該模型中采用專家評分法確定評價指標(biāo)的權(quán)重，以綜合關(guān)聯(lián)度作為評價準(zhǔn)則，簡單高效。

b.該模型既可以分析單一對象，也可分析多個評價對象。當(dāng)該模型用于分析多個評價對象時，各評價指標(biāo)的權(quán)重還可以采用層次分析法、熵權(quán)，進(jìn)一步提高模型的客觀性、準(zhǔn)確性。

c.當(dāng)該模型應(yīng)用于不同的評價系統(tǒng)時，評價指標(biāo)及其權(quán)重則需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

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度為R2，環(huán)境因素可靠度為R3，對各個因素進(jìn)行量化處理(見下表)。

Hydropower station safety standardization evaluation model based on

extension theory

LIU Nianping, HU Huihui, ZHAO Chunxia

(CollegeofEnvironmentandResource,SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010,China)

Abstract:In the paper, hydropower station safety standardization evaluation model is established based on extension theory. The model determines classical domain into four grades according to hydropower station safety standardization. 13 level 1 indictors and 41 level 2 indicators are established. Expert evaluation method is adopted to determine the weight of each evaluation indicator. Comprehensive correlation degree is regarded as evaluation criteria. The model is utilized for evaluating safety standardization work completed in Sichuan Mianyang Yazuiko Hydropower Station. The example verification shows that the model is simple and effective with high accuracy, which can fully reflect overall safety situation and existing problems of the hydropower station. It can provide effective quantitative evaluation information for safety standardization standard achievement condition in the hydropower station.

Key words:hydropower standardization; evaluation model; extension theory

中圖分類號：TV512

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-8241(2015)12-0046-06

DOI:10.16617/j.cnki.11- 5543/TK.2015.12.014

科學(xué)研究及工程設(shè)計