無人機運行安全風險關(guān)鍵影響因素研究

朱明波

摘要：近年來，無人機行業(yè)蓬勃發(fā)展，但由于影響無人機運行安全的關(guān)鍵風險因素不明確，風險產(chǎn)生的作用機理不清晰，以致無人機違規(guī)飛行造成的安全事故頻發(fā)。本文以文獻研究和專家訪談為基礎(chǔ)，基于SHEL模型識別出影響無人機運行安全的關(guān)鍵風險因素，并分析了各風險因素間的相互作用關(guān)系，提出了風險管控的對策建議，以期降低無人機運營企業(yè)的飛行事故發(fā)生率，提升無人機運營企業(yè)的安全管理水平。

關(guān)鍵詞：無人機;運行安全;影響因素;改進DEMATEL方法

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2022.14.090

0引言

近年來，全球無人機數(shù)量不斷增長，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，隨著城市范圍內(nèi)無人機數(shù)量的增加，由無人機運行導(dǎo)致的不安全事件也頻頻出現(xiàn)，城市無人機的安全管理問題日益突出。2018年9月，一架懸停的無人機撞上了一位騎著電瓶車的路人，致使路人重傷二級，被緊急送往醫(yī)院后進行了開顱手術(shù)。2021年上海進博會期間明令禁飛，一男子違規(guī)使用無人機開展航拍作業(yè)，因操作失誤導(dǎo)致一人受傷。如何確保無人機科學(xué)管控、合理運行、規(guī)避安全隱患，使各類民用無人機實現(xiàn)高效有序飛行成了行業(yè)關(guān)注的焦點。因此研究無人機的運行安全風險關(guān)鍵影響因素十分必要，可為無人機的安全管理提供指導(dǎo)，進而保障城鎮(zhèn)居民的生命和財產(chǎn)安全，讓無人機企業(yè)持續(xù)為社會提供安全優(yōu)質(zhì)的無人機服務(wù)。

1無人機運行安全風險影響因素體系構(gòu)建

“人、機、環(huán)、管”是指安全綜合管理的四要素（如圖1所示），是從工業(yè)制造企業(yè)管理中的“人機料法環(huán)”中演變而來的理論。

本文通過對文獻整理及專家訪談篩選，基于SHEL模型，將無人機運行安全風險劃分為“人—機—環(huán)—管”4個方面，最終識別出的無人機運行階段中可能涉及的安全風險影響因素共17種，見表1。

2基于差異評價標度DEMATEL法的影響因素分析

2.1研究方法的選擇

決策試驗與評價實驗室法DEMATEL（Decision Making Trial and Evaluation Laboratory）是一種用來篩選復(fù)雜系統(tǒng)主要要素，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析的過程而提出的方法論。在經(jīng)典DEMATEL方法的打分環(huán)節(jié)中，所有專家使用的是相同粒度的評語集，這忽略了一個事實：不同專家對同一問題的判斷存在心理認知差異，這將會影響初始化矩陣的精確度，并最終導(dǎo)致篩選出的關(guān)鍵影響因素可信度低。

考慮到各個專家不同的知識結(jié)構(gòu)，本文使用DEMATEL方法時給出了不同的評價標度供專家自由選擇，同時引入了不同評價標度的轉(zhuǎn)換函數(shù)，以此將群決策信息進行集結(jié)。

2.2差異評價標度DEMATEL法數(shù)據(jù)處理過程

2.2.1數(shù)據(jù)來源

本文通過問卷調(diào)查的方式獲取了10份專家打分問卷。樣本包括無人機企業(yè)安全管理人員、無人機研發(fā)人員、空管部門監(jiān)管人員、無人機資深飛手等，專家組成員的工作年限都在7年以上，以保證數(shù)據(jù)的有效性和準確性。各專家根據(jù)個人偏好分別選擇了不同的DEMATEL評價標度，其中決策者P1、P2、P3、P4、P5選擇{0，1，2，3}標度，決策者P6、P7、P8選擇{0，1，2，3，4}標度，決策者P9、P10選擇{0，1，2，3，4，5，6}標度，最終收回 10份有效評分表。

2.2.2群體DEMATEL初始化矩陣的集結(jié)

對10位專家給出的DEMATEL初始化矩陣進行一致化處理，給出任意兩個不同評價標度下評分值的轉(zhuǎn)換函數(shù)：

STN1={0TN1，1TN1，2TN1，…，NTN11}

STN2={0TN2，1TN2，2TN2，…，NTN22}（1）

m1=m2（TN1-1）/（TN21）

式中N1、N2為正整數(shù)，TN1、TN2為評價標度的個數(shù)（粒度），即TN1=N1+1， TN2=N2+1，m1為評價標度{0，1，2，…，N1}下的評分值，m2為評價標度{0，1，2，…，N2}下的評分值;通過式（1）可實現(xiàn)不同評價標度評分的轉(zhuǎn)換。以決策者P1為例，將初始化矩陣X1轉(zhuǎn)化為粒度為7的矩陣X1′。

X1=00…223……2……0……221…00

→

X1′=00…446……4……0……442…00

對所有的初始化矩陣進行評分標度轉(zhuǎn)換后，得到了DEMATEL初始化矩陣，對群體DEMATEL初始化矩陣中的每個元素值取眾數(shù)得到指標間直接影響矩陣X=aijn×n。

2.2.3矩陣標準化處理

（1） 計算標準化影響矩陣B。

B=Xmax∑nj=1aij? 1≤i≤n（2）

（2）計算綜合影響矩陣T，其中，E為單位矩陣。

T=B（E-B）-1（3）

（3）計算出各因素的影響度、被影響度以及中心度與原因度。

3關(guān)鍵因素識別結(jié)果

關(guān)鍵影響因素的識別以各個因素的中心度為主。在17個影響因素中，中心度排名前十位的因素見表2。

依據(jù)表2可知，無人機運行安全風險的關(guān)鍵影響因素為地面站運保能力、飛行小組溝通失誤率、無人機姿態(tài)異常比率、應(yīng)急操作失誤率、飛行小組應(yīng)急處置能力、檢修工作失誤率、應(yīng)急預(yù)案完善度。

因此，為了提升無人機的運行安全，可以從這幾個關(guān)鍵影響因素入手。

4結(jié)論與建議

本文以SHEL理論為基礎(chǔ)，從人員因素、設(shè)備因素、環(huán)境因素、管理因素4方面構(gòu)建無人機運行安全風險的影響因素體系，并使用差異評價標度DEMATEL方法厘清了各因素之間的作用關(guān)系，識別出無人機運行安全風險的關(guān)鍵影響因素為地面站運保能力、飛行小組溝通失誤率、無人機姿態(tài)異常比率、應(yīng)急操作失誤率、飛行小組應(yīng)急處置能力、檢修工作失誤率、應(yīng)急預(yù)案完善度。

針對無人機的運行安全風險控制應(yīng)做到風險的實時評價，根據(jù)評價結(jié)果做出飛行或者禁止飛行的決定，具體來說，每次進行飛行作業(yè)前，對關(guān)鍵風險因素進行風險評價，如果處于高風險狀態(tài)，應(yīng)采取相應(yīng)的風險控制措施來降低風險，在實施風險控制措施后重新進行風險評價，直至評價結(jié)果滿足安全要求后再進行飛行作業(yè)，在此提出以下幾點風險控制措施。

4.1加強考核

從人員因素來看，加強飛行小組的績效考核十分必要，應(yīng)注重對工作失誤的記錄，如將無人機檢修的失誤次數(shù)、違反安全規(guī)章制度頻率等指標納入績效考核之中，從而有效降低檢修工作失誤率。

同時應(yīng)對員工進行定期的技能考核，尤其是飛行小組人員的技能考核，除去常規(guī)項目的測試以外，尤其要側(cè)重對應(yīng)急處置能力的考核，無人機運營企業(yè)應(yīng)對各種可能發(fā)生的險情進行模擬，舉辦定期的應(yīng)急操作演練。對于身處重要崗位的人員（如無人機操作人員等）如果考核不合格，可以考慮先調(diào)整崗位或者進行培訓(xùn)。

4.2定期舉辦應(yīng)急操作演練

應(yīng)對各種可能出現(xiàn)的特情進行情景模擬，舉辦定期的應(yīng)急操作演練。國內(nèi)目前試點運行的無人機基本實現(xiàn)了飛行全過程的自動化，許多飛手、調(diào)度人員的特情處置能力在悄然下降，而定期開展多樣化情景的應(yīng)急演練，可以提高飛行小組的指揮決策和協(xié)同配合能力。

4.3及時進行設(shè)備檢修

從設(shè)備因素來看，除去每次起降前后對無人機進行檢修外，還應(yīng)定期對地面站、操作臺、基站等無人機安全運行鏈條上的每個設(shè)備進行全面檢查;對于每次由機械設(shè)備原因?qū)е碌倪\行事故，都要追根溯源，排查故障點，及時解決問題并總結(jié)經(jīng)驗。

4.4規(guī)范劃設(shè)航線

在航線規(guī)劃時應(yīng)盡量選擇電磁環(huán)境較單一區(qū)域，避免選擇復(fù)雜的電磁環(huán)境，如大功率發(fā)射塔、鋼筋、磁性礦物等，同時通過RTK或雙GPS等方案提升航向觀測量，以對抗不可預(yù)知的隨機干擾。

4.5強化應(yīng)急預(yù)案編制

當前的城市環(huán)境低空物流無人機運行應(yīng)急預(yù)案仍存在一些問題，如風險分析、能力評估不全面。企業(yè)安全管理人員應(yīng)重視對應(yīng)急預(yù)案的編制及定期的演練，總結(jié)推廣好經(jīng)驗，及時整改存在的問題。

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