基于模糊层次分析法的面粉厂粉尘爆炸危险性评价

明月清泉666

基于模糊层次分析法的面粉厂粉尘爆炸危险性评价
	责任编辑：pxf 发布时间：2009-11-29
郭松涛1a，周业源2，辛 晶1b，洪 航1a (1.武警学院 a.研究生队；b.消防指挥系，廊坊 065000； 2.天津市消防总队，天津 300300) 摘 要：根据面粉企业生产特点，应用层次分析法的原理，建立了粉尘爆炸危险性评价的层次结构模型及判断矩阵，从而确定影响粉尘爆炸事故发生的相关因素重要性排序；然后再运用模糊综合评价方法对粉尘爆炸危险性进行评价，最终确定面粉厂的安全状况。实例研究表明：该方法具有较好的可操作性，对预防面粉企业发生粉尘爆炸事故提供了一种有益的思路。 关键词：面粉厂；粉尘爆炸；危险性评价；层次分析法；模糊综合评价 1 引言 随着现代工业的发展，粉末技术得到了广泛的应用，而粉尘爆炸的潜在危险性也随之增大。面粉厂是典型的粉尘爆炸危险性场所，而且和人们日常生活密切相关。近年来面粉企业粉尘爆炸事故屡见不鲜。2007年4月6日凌晨1时30分，渭南市华县莲花寺镇面粉厂发生粉尘爆炸事故，6名工人在事故中受伤，1名人员失踪；2003年4月18日凌晨2时16分，美国新泽西州培尔斯特公司面粉生产车间发生粉尘爆炸事故，造成数名人员伤亡。本文在建立面粉厂粉尘爆炸危险性评价指标体系的基础上，采用层次分析法和模糊综合评价方法确定面粉厂的安全状况，从而为面粉企业预防粉尘爆炸寻求一套有效的方法。 2 粉尘爆炸危险性评价指标体系及各指标权重的确定 2.1 粉尘爆炸危险性评价指标体系的建立 面粉厂粉尘爆炸事故是多个诱发因素相互作用的结果。 有关研究表明，我国现阶段生产企业发生粉尘爆炸事故的原因主要是缺乏对粉尘爆炸危险性的认识、管理混乱、爆炸防护措施的缺陷等三个方面[1]。因此，需要根据面粉厂的实际情况建立一套合理的、科学的评估体系。本文在实地调查研究和查阅相关资料[2-6]的基础上，结合企业相关人员的测评和问卷抽样调查，构建了面粉厂粉尘爆炸危险性评价指标体系，见表1。 表1 面粉厂粉尘爆炸危险性评价指标体系 粉尘爆炸危险性评价指标体系U 一级指标 二级指标 领导重视程度U1 安全资金投入U11   事故管理U12   日常安全教育U13 人员状况U2 文化程度U21   培训情况U22   技术素质U23 生产设备因素U3 设备的完整性U31   设备的先进性U32   日常维护U33   定期检修U34   监测设施U35 安全管理U4 安全规章制度U41   安全技术措施U42   安全监督检查U43   安全教育培训U44 事故应急救援U5 应急预案编制U51   应急救援资源U52   应急培训演练U53 2.2 指标体系中各指标权重的确定 采用层次分析法确定指标体系中各指标的权重。其基本过程是先逐一判断每层次上指标的相对重要程度，并将两两比较判断的结果按给定的比率标度定量化，从而构成判断矩阵，通过计算矩阵的最大特征值及其相应的特征向量，最终得出该层次指标的权重系数。 2.2.1 构造成对比较的判断矩阵 评价指标体系建立后，就要对同一层次的各指标关于上一层次中某一准则的重要性进行两两比较，构造两两比较的判断矩阵。假设上一层元素U为准则，所支配的下一层元素为U1，U2，…，Un，则判断矩阵U形式为U=(uij)n×n，其中uij(i，j=1，2，…，n)表示因素Ui与Uj相对与U的重要性比例标度值，通常采用L•Saaty的1～9[7]比例标度方法。 2.2.2 单一准则下元素相对权重的计算及判断矩阵的一致性检验 在n个元素U1，U2，…，Un对于准则U的判断矩阵确定之后，就需要求U1，U2，…，Un对于准则U的相对权重ω1，ω2，…，ωn，写成向量形式即为W=(ω1，ω2，…，ωn)T。本文采用和积法[7]确定各指标的权重。在计算单一准则下权重向量时，为保证判断矩阵的逻辑性和合理性，还必须进行一致性检验[7]。当CR<0.1时，认为判断矩阵的一致性是可以接受的，否则应该对判断矩阵做适当修正。 根据面粉厂粉尘爆炸危险性评价指标体系，首先构建准则层(U1，U2，…，U5)因素对目标U的判断矩阵，判断矩阵由天津消防总队及企业管理技术人员给出，如表2所示。 表2 准则层Ui对目标层U的判断矩阵 U U1 U2 U3 U4 U5 U1 1 3 1 1/3 2 U2 1/3 1 1/3 1/5 1 U3 1 3 1 1/2 6 U4 3 5 2 1 4 U5 1/2 1 1/6 1/4 1 一致性检 验 λmax=5.155，CI=0.039，RI=1.120，CR=0.035<0.1通过一致性检验 2.2.3 各层指标对目标层的总排序权重的计算 获得单一准则下元素相对权重之后，最终要得到各元素，特别是最低层中各元素对于目标的总排序权重。总排序权重要自上而下地将单一准则下的权重进行合成，并逐层进行总的判断一致性检验。评价指标体系中各指标的目标权重总排序如表3。 表3 各指标的总排序权重及排序 Uij U 组合权重 排序 U1 U2 U3 U4 U5   0.184 - - - -   U11 0.196 - - - - 0.036 11 U12 0.493 - - - - 0.091 3 U13 0.311  - - - 0.057 7 U21 - 0.196 - - - 0.015 16 U22 - 0.493 - - - 0.037 10 U23 - 0.311 - - - 0.023 13 U31 - - 0.470 - - 0.117 2 U32 - - 0.296 - - 0.074 5 U33 - - 0.045 - - 0.011 17 U34 - - 0.121 - - 0.030 12 U35 - - 0.068 - - 0.017 15 U41 - - - 0.113 - 0.047 8 U42 - - - 0.143 - 0.060 6 U43 - - - 0.182 - 0.076 4 U44 - - - 0.562 - 0.235 1 U51 - - - - 0.2385 0.018 14 U52 - - - - 0.1365 0.010 18 U53 - - - - 0.6250 0.046 9 3 粉尘爆炸危险性综合模糊评价 模糊综合评价是应用模糊变换原理和最大隶属度原则，考虑与被评价事物相关的各个因素，对其所作的综合评价[8]。评价的着眼点是所要考虑的各个相关因数。其主要步骤如下： 3.1 建立评价指标的集合 首先建立描述被评价对象的因素集U={u1，u2，…，un}和描述每个因素所处状态的评语集V={v1，v2，…，vm}，然后依据第一阶段的层次分析法，确定不同因素的权重集A={a1，a2，…，an}。本文把诱发粉尘爆炸事故的评价等级分为五个，即V={优，良，中，及格，差}。 3.2 单因素模糊评价 单因素评价，即对指标内诸因素的评定，是一种模糊映射f：U→V。对于数量型指标可以根据评价指标和评价标准的要求建立隶属度函数，然后对于评价指标分别给出评价方案的隶属度，再把每个单因素的隶属度组合起来得到隶属度矩阵。对于面粉厂粉尘爆炸危险性的单指标模糊评价，隶属度采用专家组来确定，如果参加评判的专家有M个，对指标Uij进行考评打分，考评结果中有N1，N2，N3，N4，N5人分别评其为优、良、中、及格、差，则指标Uij的等级隶属度分别为rij1=N1/M，rij2=N2/M，rij3=N3/M，rij4=N4/M，rij5=N5/M，如此即可得到指标Ui中所有因素的隶属度评价矩阵Ri=         。 3.3 多级模糊综合评价 诱发面粉厂粉尘爆炸的因素较多，又都具有模糊性，而且各因素之间还有层次之分，如果采用一级综合评价，不仅其因素较为庞大，而且由于因素较多使得模糊评价矩阵中的数值相对较小，这样就难以比较事物之间的优劣次序，得不到有意义的评价结果。多级模糊综合评价是从最低一级开始，逐级计算，每级利用公式B=A•R得出上一级的隶属度评价矩阵(式中，A表示评价指标的权重集；“•”表示模糊算子；R表示隶属度矩阵)，最终计算出最上一级的综合评价矩阵。 4 实例计算 本文以天津某面粉厂为例，探讨模糊层次分析法在面粉企业粉尘爆炸危险性评价中的应用。该企业拥有两条面粉生产线，均由电脑自动控制，消防设施齐全，每班只需8名工人即可保证正常生产；其年生产力为12万吨，规模和技术都在国内处于领先水平。 4.1 隶属度评价矩阵的确定 邀请面粉厂的技术人员和天津消防总队的防火人员对每个指标进行打分，确定隶属度评价矩阵Ri，一级指标领导重视程度(U1)的评分结果如表4所示。 表4 领导重视程度模糊评价 评价指标 权重 评价指标等级   优 良 中 及格 差 U11 0.196 0 0.5 0.25 0.25 0 U12 0.493 0 0.143 0.571 0.286 0 U13 0.311 0.25 0.25 0.5 0 0 则领导重视程度的隶属度评价矩阵为： 同理可得： 4.2 多级模糊综合评价 本文将诱发面粉厂粉尘爆炸的因素分成两个层次进行二级模糊评价，评价模型为(U，V，R)。首先对五个一级指标Ui分别进行一级模糊评价，通过专家对面粉厂粉尘爆炸危险性的单指标模糊评价结果和层次分析法确定的指标权重，由B=A•R计算一级模糊综合评价集Bi。 B1=A1•R1=(0.0777，0.2461，0.4863，0.1899，0) B2=A2•R2=(0.0490，0.4482，0.5028，0，0) B3=A3•R3=(0.1078，0.5954，0.2968，0，0) B4=A4•R4=(0.1631，0.7308，0.1061，0，0) B5=A5•R5=(0，0.125，0.6667，0.2083，0) 则二级模糊综合评价为： B=A•R=(0.1130，0.5418，0.2948，0.0504，0) 4.3 粉尘爆炸危险性评价 通过上述计算，模糊综合评价法得出的结论是：11.3%优，54.18%良，29.48%中，5.04%及格，根据最大隶属度的原则，该企业的安全状况为良好。同理可得出5个准则层的评价结果，这里不再赘述。 5 结论 本文应用层次分析法和多级模糊综合评价方法对面粉厂粉尘爆炸火灾危险性进行评价，将定性分析和定量评价有机地结合起来，充分体现了评价因素和评价过程所固有的模糊性，较为客观地评价了面粉企业粉尘爆炸的潜在危险性，便于管理部门采取相应的安全措施，从而减小危险性。

万圣节

好，学习学习

yangjintao1414

不错不错 值得学习

shaonianbaoqin

这些权重集是哪里来的？