基于模糊數(shù)學(xué)的輸電線路工程安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警研究

朱麗娜 張洪青

摘 要：針對輸電線路工程的安全問題，建立了包括人員、設(shè)備及材料、環(huán)境、管理4個(gè)方面共13個(gè)評價(jià)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)建立了模糊評價(jià)預(yù)警模型，以某電力公司的項(xiàng)目施工實(shí)例進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬。結(jié)果表明該模型可以完成施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警工作。

關(guān)鍵詞：模糊數(shù)學(xué)；預(yù)警模型；預(yù)警指標(biāo)；輸電線路；安全風(fēng)險(xiǎn)

中圖分類號：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.24.090

0 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)的急速發(fā)展，我國電力需求總量逐年升高，截至2017年底，全國用電總量6.3077×1012kW·h，同比增長6.6%。用電量的迅猛增長推動(dòng)了電力工程的建設(shè)總量的增加，由于電力施工的復(fù)雜程度和潛在的危險(xiǎn)性，其發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的后果往往難以估量。2017全年，全國發(fā)生53起電力人身傷亡事故，死亡62人，由于電力建設(shè)導(dǎo)致人身傷亡事故13起，死亡21人，其中較大等級以上的人身傷亡事故2起，死亡8人，均屬于輸電線路工程施工安全事故。雖然安全事故的發(fā)生有一定的客觀因素，但慘痛的傷亡仍暴露出我國電力工程施工建設(shè)，特別是輸電線路工程建設(shè)中安全風(fēng)險(xiǎn)管理意識缺失、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警不及時(shí)等嚴(yán)峻問題。目前施工安全研究大多集中在風(fēng)險(xiǎn)管理方面，在風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警領(lǐng)域的研究較少，現(xiàn)有研究成果難以滿足輸電線路工程施工過程中預(yù)先發(fā)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)、解決風(fēng)險(xiǎn)隱患的客觀需求。對風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究，建成科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系，對及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)隱患，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)隱患預(yù)處理，減少安全事故發(fā)生率和降低事故傷亡損失具有重要意義。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

針對輸電線路工程風(fēng)險(xiǎn)管理，Tummala V M R應(yīng)用RMP制定風(fēng)險(xiǎn)管理模型，評估與（EHV）輸電線路項(xiàng)目成本相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)影響因素，從而采取措施應(yīng)對風(fēng)險(xiǎn)。Alex Albert根據(jù)電力建設(shè)和維護(hù)的特點(diǎn)，對輸配電線路建設(shè)和維護(hù)的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了量化，對輸配電線路建設(shè)的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了客觀評價(jià)，并提出相應(yīng)的預(yù)處理辦法。鐘波根據(jù)電力工程的特點(diǎn)，對自然環(huán)境、技術(shù)等不安全因素進(jìn)行了深入研究，分析了安全風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生的原因。范獻(xiàn)新統(tǒng)計(jì)了某電力施工單位發(fā)生作業(yè)人員重傷和死亡的事故數(shù)據(jù)，從事故類型、事故原因等方面揭示了事故發(fā)生的規(guī)律。李越研究了特高壓輸變電工程的安全問題，篩選預(yù)警指標(biāo)并建立安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型。郭方圓將安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警理論研究與架空輸電線路工程施工實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，利用Matlab計(jì)算軟件證實(shí)了文獻(xiàn)[7]中模型的可行性。

通過對國內(nèi)外安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警研究報(bào)道的統(tǒng)計(jì)分析，筆者發(fā)現(xiàn)目前對于輸電線路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的研究較少，本文借鑒經(jīng)濟(jì)預(yù)警的理論及相關(guān)領(lǐng)域研究成果，構(gòu)建預(yù)警指標(biāo)體系與模型，為輸電線路工程安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提供一定的參考。

2 輸電線路工程風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型的建立

2.1 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指標(biāo)體系的建立

考慮到評價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)簡練、易操作且能反映問題的全面性，為避免指標(biāo)過多增加預(yù)警成本，提高預(yù)警效率，本研究建立指標(biāo)體系時(shí)主要以文獻(xiàn)[9]及相關(guān)資料為根據(jù)，篩選部分指標(biāo)，并向電力公司的安全管理專家及電力建設(shè)公司的施工人員等展開咨詢，建立以下評價(jià)指標(biāo)體系，見表1所列。

2.2 安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模糊評判模型

2.2.1 預(yù)警監(jiān)測指標(biāo)體系層次化

根據(jù)指標(biāo)的特性，將監(jiān)測指標(biāo)體系分為2個(gè)層次：

（1）危險(xiǎn)源分類指標(biāo)級，根據(jù)危險(xiǎn)源的分類方法選擇了4類危險(xiǎn)源指標(biāo)：

（2）監(jiān)測指標(biāo)級，根據(jù)4個(gè)危險(xiǎn)源指標(biāo)選擇了相關(guān)的二級監(jiān)測指標(biāo)：

2.2.2 構(gòu)造評價(jià)集

首先根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性的大小將被監(jiān)測的體系狀態(tài)評價(jià)等級分為優(yōu)、良好、可容忍和不可容忍4個(gè)等級，分別用v1，v2，v3，v4表示，構(gòu)造出的評價(jià)集為：

2.2.3 確定權(quán)重

權(quán)重是指某一指標(biāo)對評價(jià)對象的影響程度，權(quán)重值的大小體現(xiàn)了各指標(biāo)之間的相對重要性，其確定方法主要分為兩類：（1）客觀賦權(quán)法，如主成分分析法、離差及均方差法等；（2）主觀賦權(quán)法，包括專家調(diào)查（Delphi）法、層次分析（AHP）法、最小平方法等。

根據(jù)篩選出的指標(biāo)對輸電線路發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)可能性的影響程度，賦予各指標(biāo)相應(yīng)的權(quán)重，將代表危險(xiǎn)源分類指標(biāo)級和監(jiān)測指標(biāo)級的各指標(biāo)的權(quán)重向量分別表示為：

2.2.4 建立模糊評價(jià)矩陣

根據(jù)每一個(gè)uij對vk的隸屬程度，得到第i類分類指標(biāo)評判矩陣Ri，該矩陣可表示為：

2.2.5 進(jìn)行模糊綜合評判

采用M（∧，∨）模型對權(quán)重集與模糊評價(jià)矩陣進(jìn)行整合，再進(jìn)行模糊綜合評價(jià)得到評價(jià)模糊子集B：

其中，Ri（i= 1，2，3，4）由式（2）確定。評價(jià)模糊子集B代表綜合評判值，其值可作為輸電線路安全風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警值。在實(shí)際應(yīng)用過程中，常根據(jù)擇近原則對（1）式中的各指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行賦值。對應(yīng)（1）式中的4種評級，將預(yù)警級別分為Ⅰ（綠）、Ⅱ（黃）、Ⅲ（橙）、Ⅳ（紅）4級。

3 算例分析

基于上述選定的預(yù)警指標(biāo)對某電力公司的輸電線路工程進(jìn)行分析，分析過程如下幾點(diǎn)。

3.1 權(quán)重的確定

結(jié)合本研究篩選的評價(jià)指標(biāo)特點(diǎn)，采用專家調(diào)查法，根據(jù)各指標(biāo)對輸電線路安全評價(jià)的重要程度給出分值，分值范圍為0～1，分值越高說明該指標(biāo)對評價(jià)結(jié)果的影響越大。對打分結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)算出各指標(biāo)的權(quán)重如下：

3.3 結(jié)果分析

對一級模糊綜合評判結(jié)果進(jìn)行歸一化處理：

上式表示該輸電線路安全為優(yōu)、良、可容忍和不可容忍的隸屬度分別為0.225、0.279、0.309和0.187。利用式（1）的隸屬度計(jì)算模糊綜合評價(jià)分值：

根據(jù)式（1）中安全狀態(tài)的分值，得出輸電線路的安全狀態(tài)為良，預(yù)警級別為Ⅱ（黃色）。通過分析發(fā)現(xiàn)，評價(jià)該輸電線路的風(fēng)險(xiǎn)屬于良和可容忍的隸屬度較大，為了達(dá)到更優(yōu)良的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測等級，建議該電力公司注意人的不安全狀態(tài)和不安全行為，加強(qiáng)人員培訓(xùn)和技術(shù)考核等人員因素控制，力求該公司的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警達(dá)到優(yōu)的狀態(tài)。

4 結(jié)論

本文利用模糊綜合評判模型構(gòu)建了輸變電線路工程安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型，將定性分析與定量分析相結(jié)合，同時(shí)結(jié)合電力工程施工實(shí)例確定了模型選擇的各指標(biāo)權(quán)重，驗(yàn)證了該模型在輸電線路工程施工的安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警中的適應(yīng)性和可行性，以此降低電力工程施工項(xiàng)目的安全風(fēng)險(xiǎn)。但由于精力有限，仍有許多不足之處，首先指標(biāo)體系仍有待完善，其次未將模型設(shè)計(jì)成信息系統(tǒng)，最后除構(gòu)建預(yù)警模型外，一套完整的預(yù)警機(jī)制與防范體系還有待進(jìn)一步研究。

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