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矿井通风系统安全评价方法及发展趋势

  
评论: 更新日期:2013年04月16日

  矿井通风系统的影响因素具有模糊性、灰色性和层次性,将模糊综合评判、灰色系统理论和层次分析法有机地结合起来,提高了评价结果的可靠性和准确性。

  2.2 模糊理论、粗糙集理论与人工神经网络相结合

  模糊理论和神经网络技术是近年来人工智能研究较为活跃的两个领域。模糊人工神经网络评价法是基于BP算法发展起来的,引入模糊数学、遗传算法等,汇集神经网络与模糊理论的优点,集学习、联想、识别、自适应及模糊信息处理于一体,将技术方法应用到综合评价领域,方法更加灵活、智能化。

  波兰学者Z. Pawlak于1982年提出的粗糙集(Rough Set,RS)理论是一种处理含糊性、不完整数据、不精确知识、不确定性问题的数学工具。相对于概率统计、模糊集等数学工具而言,粗糙集理论有这些理论不具备的优越性。粗糙集理论能从各种不完备信息中发现隐含的知识,揭示潜在的规律,基于不可分辨的思想和知识约简的方法,去掉决策表中的冗余属性,化简后的决策表具有与化简前的决策表相同的功能,但化简后的决策表具有更少的条件属性,同样的决策可以基于更少量的条件。

  3 存在的问题

  1)评价因素中各指标在评价过程中的权重确定,是安全评价的核心,权重确定正确与否,直接影响到安全评价结果的置信度。矿井通风系统是人-机-环境结构复杂的系统,矿井生产过程中存在的许多问题都是非线性的,变量之间的关系复杂,评价指标体系的建立也十分复杂,难以用确切的数学方程来描述,属于典型的非线性动力学系统。

  由于井下系统有限空间及其空间动态变化等特性,矿井通风系统具有复杂、多变、随机等内涵明确、外延模糊的特点,表现出极为明显的非线性动力学特性。因此,无论是传统的分析方法,还是模糊、灰色等综合评价方法,都没有很好地解决评价指标体系及权重的确定问题。由各种模型计算出的安全指数至今没有统一的标准与方法,在安全等级的划分上存在着随意性,这使得评价结果的任意性很大。

  2)对一个复杂对象的评价,由于各种评价方法的机制不同、方法的属性层次相异,以及受所遴选的专家群和描述被评价对象特征的指标体系的影响,多种评价方法对同一资料的评价结果、排序结果之间可能存在较大差异。

  评价方法的综合集成无疑是很好的探索性研究,但它们并没有从方法论角度解决评价结论的非一致性问题。因此,评价结论的非一致性是目前安全评价研究领域一个亟待解决的问题。

  3)多数学者在评价方法的研究上都遵循着一种思路,即针对某类问题构造出一种新的方法,然后用一个例子来说明其方法的有效性,理论研究与实际应用存在差距。绝大多数评价方法缺乏相应的软件系统支持,使得很多工作者望而生畏,严重阻碍了评价方法的推广。随着现代科技的迅速发展,特别是数学方法和计算机科学技术的发展,如何将安全评价理论、应用数学以及现代计算机应用技术有机结合,研究开发普适性的评价软件系统,仍然是期待解决的问题。

  4 发展趋势与展望

  安全评价理论和技术作为一门交叉学科,涉及自然科学、社会科学、管理科学以及工程技术等多学科领域,包含深刻的科学问题和巨大的理论和实践创新空间。在未来的发展阶段,安全评价理论和技术,特别是矿井安全评价技术,将得到充分的发展和完善。并逐步在行业和社会得到普遍的推广和使用。

  1)加强科学合理的评价指标体系的研究

  矿井通风系统是一个动态的、随机的、模糊的、复杂的大系统,要科学合理地对矿井通风系统进行评价,必须确定能够确切地反映矿井通风系统实际状况的参数指标,建立一个科学合理的评价指标体系。评价指标太多,可能过分增加评价指标结构的复杂程度和评价的难度,而且掩盖了主要的关键因素;评价指标过少,评价过程虽然简单易行,但难以全面反映评价对象的客观状况。

  指标体系应能全面地反映被评价对象的综合情况,从中抓住主要因素,既能反映直接效果,又要反映间接效果,以保证综合评价的全面性和可信度;定量指标与定性指标结合使用,既可使评价具有客观性,便于数学模型处理,又可弥补单纯定量评价的不足及数据本身存在的某些缺陷;指标体系应使矿井通风系统达到技术可行、安全可靠和经济合理的目标。

  2)开展基于方法集的综合集成评价的研究

  方法集是指能独立完成对对象进行评价的方法的全体。基于方法集的综合评价方法是在评价的基本原则指导下,根据一定的准则和规则从基本评价方法集中抽取若干方法,通过适当的模型,将它们综合为一种评价模型对评价结果进行优化组合的全过程。对于评价指标权重的确定以及多方法评价结论的非一致性问题,可以通过寻求有效方法的综合集成来解决。

  3)引入交叉学科理论进行综合研究

  随着井下生产动态推进,在时间和空间上始终处于复杂的变化之中,危险性随时间和空间的推移而变化,危险程度和危害程度的发展是动态的,矿井通风系统是一个多环节、非线性、动态性和模糊性的复杂关联大系统,必须引入交叉学科以及新理论和新方法进行综合性研究。

  应用现代应用数学、计算机科学、人工神经网络、非线性科学、复杂性科学等对矿井通风系统评价将是今后的发展方向。

  4)建立综合集成评价的决策支持系统

  由于矿井通风系统安全评价的“软”科学性。对于矿井通风系统安全评价中的许多不确定因素的考虑,有必要针对矿井通风系统安全评价问题建立起专家系统,更好地为安全评价服务。

  将多方法组合、交互式思想同先进的技术方法综合起来构成集成式智能化交互式评价支持系统,应用综合评价对象集、评价目标集、评价方法集,以及知识工程、专家系统、人工神经网络、模糊集理论、非线性理论等,将现代计算机科学等先进技术与基础理论融于一体,形成“人-机-环境-评价对象”一体化模式,使评价工具具备通用性、规范性、智能性、交互性等特征。

  5 结论

  安全评价是一项改善工业企业安全生产与管理现状、建立安全生产长效机制的手段,是一项持续改进,不断提高和完善的长期工作。对矿井生产系统现有的安全状况、动态分析以及矿井安全性未来科学、准确的预测,是安全评价理论与技术研究的重要内容,也是安全管理过程必须解决的课题。通过对矿山通风系统安全评价方法及其发展趋势的研讨,可以有以下几点结论:

  1)矿井通风系统是一个多环节、非线性、动态性和模糊性的复杂关联大系统,具有复杂、多变、随机等内涵明确、外延模糊的特点,安全评价必须引入非线性科学、复杂性科学等交叉学科以及新理论和新方法进行综合性研究。

  2)加强科学合理的评价指标体系的研究。指标体系应能全面准确地反映被评价对象的综合情况,定量指标与定性指标结合使用,既使评价具有客观性,便于数学模型处理,又弥补单纯定量评价的不足及数据本身存在的某些缺陷;指标体系应使评价对象达到技术可行、安全可靠和经济合理的目标。

  3)各种评价方法的机制不同、方法的属性层次相异,受所遴选的专家群及描述被评价对象特征的指标体系的影响,使得多种评价方法对同一资料的评价结果可能存在较大差异。开展基于方法集的综合集成评价的研究,通过寻求方法的综合集成来有效解决对于评价指标权重的确定以及多方法评价结论的非一致性问题。

  4)建立综合集成评价的专家系统和决策支持软件系统,形成“人-机-环境-评价对象”一体化模式,使评价工具具备通用性、规范性、智能性、交互性等特征。

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