煤矿安全状况模糊评价技术

煤矿安全状况的模糊综合评判的研究

摘要：安全评价问题受许多因素影响，安全自身也是个模糊概念。为了解决存在于传统安全评价方

法中的缺省问题，使用了模糊数学，该研究给出了一种科学和准确的安全评价方法，也给出了一个应用例子。

关键字：煤矿；安全评价；模糊数学；从属函数

1引言

煤矿安全的工作质量直接影响煤矿生产和企业的经济效益。但是广泛的安全概念是模糊的，分类是不确定的。那就是说，存在一种介于安全和不安全之间的过渡，意味着分类不清楚。因此，安全问题是一个模糊概念。如果使用普通方法评价，也很难给出一个合理的结论。

安全管理传统上分为两种：安全或不安全，不承认过渡状态。实际上，很难做到这样。理由是有客观的危险和主观管理方面的错误等等。处在不受控制或是对危险不完全保护的特定状态，能造成伤害和导致不安全状态的存在甚至发生事故。为了控制危险，我们必须充分了解它和危险的程度等等。这都是安全评价的工作。但是煤矿安全问题受到好多因素的影响。为了得到合理的结论，这些因素必须放在一起分析。

通过运用模糊数学方法进行定性分析和定量计算，我们能全面的分析煤矿生产的所有因素，从系统安全评价中弄清安全度和危险。这方法解决了“直觉”和“标记”类型。安全和不安全的状态能通过这种方法确定。它是一种相当科学的评价方法，对煤矿安全管理有很大的意义。 2 模糊综合评判的数学基础 2.1模糊集合

论域U的有限区域U={u1,u2,?,un}，那么U的模糊子集A可以表示如下：

A=

u(u)uA(u1)uA(u2)＋＋?＋An (1)当 0≤uA(u)≤1，uA称为U到A的从属度。 u1u2un2.2从属函数

在模糊数学中，从属度是确立模糊集合的基础，因此，从属函数是描述模糊度的关键。为了解决某些实际的问题，经常先确定从属函数。但是很多例子里从属函数都不是直接给出的，主要是基于一些实验建立的，或通过诸如模糊统计方法，双序，专家标记等确定。 2.3模糊关系和复合

R一个模糊子集UXV，是从U到R的一个模糊关系，标志为U → V。模糊关系能显示为矩阵R=(rij)m×n .

假设 U={ u1,u2,?,um}, V={v1, v2, ? ,vn }, W={w1 ,w2 ,?,wL} ,Q=(qik)m×n , R=(r i j)n×L ,

使S=Q·R , i.e.: Si j = V(qik ∧ kj )

k?1n当 i=1,2,?,m ; j=1,2,?,l ; k=1,2,?,n. “∨”----取大， “∧”-----取小 那么S是矩阵中从Q到R的复合。 3 模糊综合评判的例子和解决程序

3.1给出一个评价对象的因素集（也就是论域）

评价对象的一个因素集假设为：U={ u1,u2,?,um } 一个注释集合也给出，就是：V={ v1,v2,?,vn }

?r11?r21 按照不同的例子，通过解决所有的R，评价矩阵R能被确立：R= ?????rm1?r1n?r22?r2n?? (2) ?????rm2?rmn?r123.2确定权数

这些因素中，在它们的重要度上，分配恰当的权数：A={ a1, a2 , ? , am }(3)

此外，值可以通过专家标识确定，为了方便区分和比较，总的权数必须符合正常的原则，即：

?ai?1mi?1 (4)

3.3综合评价的计算

矩阵R的单因素评价和权数A，那些因素的权，可以确定综合评判，计算公式是：B = A·R=(b1, b1,?,bn) ,

?r11?r21就是，B=( a1, a1,?,an)?????rm1?r1n?r22?r2n?? =(b1,b2,?,b n) (5) ?????rm2?rmn?r12 根据B的值，安全度可以确定。 3.4 确定评价因素

在矿山生产中有学多因素影响安全。总结这些因素，它们能被分成人和自然因素。因此，我们必须考虑这些因素来评价煤矿安全。只要这些因素是安全的，煤矿可以被认为是安全的。按照某煤矿每年的安全视察的实际情况和内容，评价因素集可以表达为： U= { u1 (安全管理), u 2 (通风), u3 (“三防”) },

当u1={领导对安全的重视水平，员工的安全教育和培训，安全生产的管理} u 2={通风管理，通风系统，局部通风} u3={防瓦斯，防火，防尘} 3.5确定评价集

当我们评价煤矿安全的时候，任何评价集是一个模糊子集，代表一定范围内的安全度。因此，评价集可以表示为：

V={ V1(安全), V2(比较安全), V3(不安全), V4很不安全} } 3.6初始数据

该煤矿的安全状态值如表1所示：

表1 安全平价值

项目

领导重视安全的程度 u11

u1

员工的安全教育和培训 u12 安全管理基础 u13

u2 u3

通风管理 u21 通风系统 u22 局部 通风 u23 防瓦斯 u31 防火u32 防尘 u33

值 98 90 92 98 96 94 93 95 93

3.7 确定每个因素的权数

尽管每个因素在煤矿安全中都是重要的，但是它们的重要度是不同的。按照每个因素的安全度和标准化原则，它们的权数是：

A(u1)=0.3 A(u2)=0.35 A(u3)=0.35

A(u11)=0.4 A(u21)=0.3 A(u31)=0.35 A(u12)=0.3 A(u22)=0.4 A(u32)=0.3 A(u13)=0.3 A(u23)=0.3 A(u33)=0.35

3.8建立评价矩阵

从属函数，反映了模糊子集中任何一个元素的程度，是一个确立从属度的函数。从属函数合适与否，直接影响着论域正确性。当我们评价煤矿安全时，模糊子集被确定是一样的。即安全，比较安全，不安全和很不安全。然而，安全状态的值是依赖模糊函数变量V1,V2,V3和V4和由V1,V2,V3, V4线性分布确定的模糊子集的从属度的标准。那就是说它们的从属函数的曲线是线性的，这给建立从属函数有了方便。因此，从属函数可以建立如下：

u-18 90≤u＜95 51 95≤u≤100

u11(V1) =u12(V1)=u13(V1)=u21(V1)=u22(V1) = u23(V1)= u31(V1) = u32(V1) = u33(V1) = u-7 70＜u≤80 101 80＜u≤90

19-u11(V2) = u12(V2)=u13(V2)=u21(V2)=u22(V2)= u23(V2)= u31(V2) = u32(V2) = u33(V2) = 0 u≤40 u 90＜u＜95 50 u≤70

u-2 40＜u≤60 20u8- 70＜u≤80 10u11(V3)=u12(V3)=u13(V3)=u21(V3)=u22(V3)= u23(V3)= u31(V3) = u32(V3) = u33(V3) = 1 60＜u≤70

8-u 70＜u≤80 101 u ≤40

u11(V4) =u12(V4)=u13(V4)=u21(V4)=u22(V4)=u23(V4)=u31(V4) = u32(V4)= u33(V4) = 3-u 40＜u≤60 200 u ＞60

已经在评论集里建立了评价因素的从属函数，符合评价因素值的评论集的从属度。如表2所示。

项目 u11 u12 u13 u21 u22 u23 u31 u32 u33

值 98 90 92 98 96 94 93 95 93

评价集 安全V1 1 0 0.4 1 1 0.8 0.6 1 0.6

比较安全V2 0 1 0.6 0 0 0.2 0.4 0 0.4

不安全V3 0 0 0 0 0 0 0 0 0

非常安全V4 0 0 0 0 0 0 0 0 0

按照单因素评价，我们得到评论集的评价因素的多种从属度，可以建立每个组的评价矩阵，即，

000??1?0.60.400?000??1?? , R= ?1000? , R = ?1?

100000第一级的评价矩阵是：R1 = 02 3

??????????0.80.200???0.40.600???0.60.400??每个评价因素的权数已经确立。根据权值和评价矩阵，第一级评判的结果可以通过模糊变形和组

合计算获得。那是：

000??1?? = (0.52, 0.48, 0, 0)

100B(u1) = A(u1i)· R1= (0.4, 0.3, 0.3) 0????0.40.600??000??1??000B(u2) = A(u2i)· R2= (0.3, 0.4, 0.3) 1?? = (0.94, 0.06, 0, 0) ??0.80.200???0.60.400???000B(u3) = A(u3i)· R3= (0.35, 0.3, 0.35) 1?? =(0.72, 0.28, 0, 0) ??0.60.400??根据计算结果，第二级评判矩阵可以表示为：

?B(u1)??0.520.4800????? R = B(u2) = 0.940.0600

???????0.720.2800???B(u3)??4 结论

基于第二级评判矩阵R和权数A，综合评判的结果可以写成：B = A (u i ) · R = (A(u1), A(u2),

?B(u1)??0.520.4800?????A(u3)) ·B(u2)= (0.3, 0.35, 0.35) ·0.940.0600= (0.737, 0.263, 0, 0)

???????0.720.2800???B(u3)??计算结果说明了从属度对安全是最重要的，第二是比较安全，没有不安全和很不安全。因此，煤

矿的安全状态属于安全，但是很有必要指出属于比较安全的从属度也是相当重要的，结果，应该加强管理和排除不安全因素使得在以后的工作中每个状态都安全。