基于可拓的灰色煤礦安全監(jiān)察方法研究＊

慕慶國

（山東工商學(xué)院管理學(xué)院煤炭經(jīng)濟(jì)研究院，山東省煙臺(tái)市，264005）

基于可拓的灰色煤礦安全監(jiān)察方法研究＊

慕慶國

（山東工商學(xué)院管理學(xué)院煤炭經(jīng)濟(jì)研究院，山東省煙臺(tái)市，264005）

闡述了可拓的灰色關(guān)聯(lián)煤礦安全監(jiān)察模型的主要內(nèi)容，包括可拓的灰色關(guān)聯(lián)煤礦安全監(jiān)察的程序和可拓灰色監(jiān)察模型中分辨率p合理有效區(qū)間值理論分析兩方面。對(duì)龍口礦務(wù)局北皂煤礦4個(gè)回采工作面進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，結(jié)果表明，由于煤礦作業(yè)系統(tǒng)及其環(huán)境存在復(fù)雜、多變及不穩(wěn)定等特性，該模型的使用是合理有效的；當(dāng)分辨率在p＝0.1～0.3范圍內(nèi)時(shí)，將影響關(guān)聯(lián)度的控制能力；當(dāng)p≥0.4時(shí)，關(guān)聯(lián)度R0（k）的變化平穩(wěn)；當(dāng)p＝1時(shí)，關(guān)聯(lián)度穩(wěn)定。故認(rèn)為在實(shí)際的監(jiān)察中分辨度取值p＝0.5～1.0是理想的狀態(tài)。

煤礦安全監(jiān)察 灰色關(guān)聯(lián) 可拓 分辨率

煤礦安全生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程是不規(guī)則的，系統(tǒng)內(nèi)部與外部的聯(lián)系是高度復(fù)雜的，煤礦安全生產(chǎn)系統(tǒng)是非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)構(gòu)造關(guān)系不明確，系統(tǒng)很難用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)公式表達(dá)，它的表現(xiàn)與灰色系統(tǒng)的表征基本相同。

1 可拓的灰色關(guān)聯(lián)煤礦安全監(jiān)察模型

可拓的灰色關(guān)聯(lián)安全監(jiān)察評(píng)價(jià)方法，對(duì)那些不穩(wěn)定、變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行定性和定量分析和評(píng)價(jià)具有一般方法所不及的優(yōu)勢(shì)。一般的分析及評(píng)價(jià)大多數(shù)采用統(tǒng)計(jì)的方法只適用于簡(jiǎn)單的、關(guān)系明確的環(huán)境。對(duì)于復(fù)雜、多變、關(guān)系不明的條件下，一般方法很難能達(dá)到預(yù)期的效果。這是由于：一般分析方法要有足夠的數(shù)量作為分析的基礎(chǔ)，否則難以達(dá)到目標(biāo)的要求；一般分析方法分析的數(shù)據(jù)一定要有明確的關(guān)系。而可拓的灰色關(guān)聯(lián)安全監(jiān)察及評(píng)價(jià)方法就是要消除上述方法的缺陷，它主要解決復(fù)雜、多變、關(guān)系不明的系統(tǒng)問題和狀態(tài)變化的趨勢(shì)問題。

1.1 可拓的灰色關(guān)聯(lián)煤礦安全監(jiān)察的程序

1.1.1 構(gòu)造基本序列和監(jiān)察序列

設(shè)m為監(jiān)察對(duì)象數(shù)據(jù)序列數(shù)，監(jiān)察對(duì)象數(shù)據(jù)序列所對(duì)應(yīng)的每一個(gè)影響因子的測(cè)定數(shù)據(jù)數(shù)目為n。則監(jiān)察數(shù)據(jù)序列表示：

1.1.2 設(shè)定的初值

在實(shí)際的研究中，往往存在量綱差異，數(shù)據(jù)的不平衡，很難完成運(yùn)算，需要對(duì)各指標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。設(shè)xi（k）為歸一化處理后的數(shù)據(jù)序列，則按式（3）進(jìn)行計(jì)算：

1.1.3 求解關(guān)聯(lián)因素的相關(guān)程度

一個(gè)基本數(shù)據(jù)序列，有若干個(gè)監(jiān)察數(shù)據(jù)序列，用式（5）表示第i個(gè)監(jiān)察數(shù)據(jù)序列與基本數(shù)據(jù)序列在對(duì)應(yīng)的第k個(gè)指標(biāo)的相對(duì)差，即為關(guān)聯(lián)系度，是可拓灰色關(guān)聯(lián)安全監(jiān)察的核心模型，用ξ0i（k）表示：

個(gè)監(jiān)察數(shù)據(jù)序列對(duì)應(yīng)第k個(gè)指標(biāo)差的絕對(duì)值；

最小差；

最大差；

p——分辨率，是為了調(diào)整最大絕對(duì)差在監(jiān)察中的影響度，以提高關(guān)聯(lián)度之間的差異顯著性而給定的值。

依據(jù)式（4）構(gòu)造關(guān)聯(lián)度矩陣：

1.1.4 監(jiān)察結(jié)果的表述

將各監(jiān)察數(shù)據(jù)序列的關(guān)聯(lián)度集中為一個(gè)值，作為關(guān)聯(lián)程度的數(shù)量特征，用R0i表示，并依據(jù)式（7）的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行排序，以確定監(jiān)察數(shù)據(jù)序列與基本數(shù)據(jù)序列的關(guān)聯(lián)度。

根據(jù)式（5）所示的可拓灰色關(guān)聯(lián)監(jiān)察模型中沒有確定分辨率p的有效取值范圍，這將影響可拓灰色關(guān)聯(lián)監(jiān)察結(jié)果的可靠性，所以必須研究分辨率的合理有效取值，才能使模型的運(yùn)用達(dá)到可靠實(shí)用的目的。

1.2 可拓灰色監(jiān)察模型中分辨率p合理有效區(qū)間值理論分析

依據(jù)式（3）、（5），分辨率p是最大絕對(duì)差對(duì)監(jiān)察結(jié)果作用的重要參數(shù)，對(duì)監(jiān)察結(jié)果關(guān)聯(lián)度的影響最大。分辨率偏低，最大絕對(duì)差值失去了影響作用；分辨率偏高，使監(jiān)察模型中的各因素之間的關(guān)系不明確，影響了檢查結(jié)果的真實(shí)度。可見p的取值對(duì)監(jiān)察結(jié)果是至關(guān)重要的。

依據(jù)可拓灰色關(guān)聯(lián)監(jiān)察數(shù)據(jù)初定理論，設(shè)

一般Δmin＝0，故式（5）變換為：

顯然，

又

則：

由于Δ0i（k）和Δmax的取值區(qū)間為［0，Δmax］，因此只有在［0，Δmax］內(nèi)討論Δ0i（k）和pΔmax的信息分配。

已知一系統(tǒng)信息量為：

則系統(tǒng)的信息量為：

從實(shí)際出發(fā)，系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性的監(jiān)察是由ξ0i（k）的最大信息量和最大分辨率來確定的，對(duì)于系統(tǒng)的信息量的大小并不重要。p、Δ0i（k）和Δmax3個(gè)參數(shù)中，Δ0i和Δmax通過運(yùn)算可證，分辨率p的有效合理取值是檢查模型運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵所在。

欲使ξ0i（k）有最大信息量，必須滿足下述條件：使ξ0i（k）有最大信息分辨率，還必須滿足：

如果Δ0i（k）在［0，Δmax］上均勻分布或正態(tài)分布，Δ0i（k）的數(shù)學(xué)期望值為Δmax，代入p1和p2，并表示為p1＊和p2＊，于是可得：

從而，ξ0i（k）信息量豐富、信息峰值時(shí)的分辨率p值不相重合，選擇處于式（14）中的區(qū)間值。即：

式（15）說明，可拓灰色關(guān)聯(lián)監(jiān)察模型在實(shí)際操作中，分辨率之間內(nèi)取值時(shí)信息量最豐富，信息之間的差異性最大。

2 監(jiān)察模型的應(yīng)用

為了進(jìn)一步說明理論的完整性和有效性，選擇龍口礦業(yè)集團(tuán)北皂煤礦4個(gè)回采工作面的初始數(shù)據(jù)，運(yùn)用列表的形式將數(shù)據(jù)列入表1中，表1中所示的4個(gè)回采工作面作業(yè)環(huán)境安全狀況實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)組成的基本數(shù)據(jù)序列和監(jiān)察數(shù)據(jù)序列。

根據(jù)上述的式（1）～（10）、表1的原始數(shù)據(jù)以及經(jīng)驗(yàn)證后的分辨系數(shù)p＝1.0進(jìn)行計(jì)算，得出R0（1）、R0（2）、R0（3）和R0（4）的分別為：0.6985751、0.876362、0.8025885和0.7275813。通過關(guān)聯(lián)排序，得到4個(gè)回采面作業(yè)環(huán)境安全狀況的評(píng)價(jià)結(jié)果，具體為：R0（2）＞R0（3）＞R0（4）＞R0（1）

表1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)序列和參評(píng)數(shù)據(jù)序列

由于規(guī)定關(guān)聯(lián)度越大，說明與《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的臨界極限值越接近，因此其作業(yè)環(huán)境的安全狀況也越差。2＃回采工作面的安全狀況最差，1＃工作面的安全環(huán)境最好，3＃和4＃回采工作面則介于兩者之間。

對(duì)于其他的評(píng)價(jià)指標(biāo)都可以按照這一步驟進(jìn)行，層層計(jì)算，然后進(jìn)行綜合，從而判斷煤礦的生產(chǎn)環(huán)境的安全狀況，達(dá)到安全監(jiān)察的目的。

3 監(jiān)察模型及其結(jié)果的分析

通過以上的理論分析及應(yīng)用實(shí)例，可以得出以下的結(jié)論：可拓灰色關(guān)聯(lián)監(jiān)察模型中的分辨率在p＝0.1～0.3范圍內(nèi)，影響關(guān)聯(lián)度的控制能力。當(dāng)p≥0.4時(shí)，關(guān)聯(lián)度R0（k）的變化處于平穩(wěn)；p＝1時(shí)，關(guān)聯(lián)度穩(wěn)定。故在實(shí)際監(jiān)察中分辨度取值p＝0.5～1.0是理想的狀態(tài)。

［1］ 鄧聚龍.灰色預(yù)測(cè)與決策［M］.武漢：華中理工大學(xué)出版社，1986

［2］ 王永生，慕慶國.安全監(jiān)察的博弈模型研究［J］.企業(yè)經(jīng)濟(jì)，2004（3）

［3］ 劉樹，楊君.結(jié)合實(shí)際開展安監(jiān)工作提高煤炭企業(yè)安全監(jiān)察效能［J］.中國煤炭，2005（10）

Study on extension grey－relatedsafety monitoring method for coal mines

Mu Qingguo
（Coal Economy Academy，Shandong Institute of Business and Technology，Yantai，Shandong 264005，China）

The extension grey－related safety monitoring modle for coal mines was induced，including the monitoring programs and the reasonable and valid intervals of revolution（p）in the modle.The application to four working face in Beizao coal mine of Longkou Mining Group showed that this modle was reasonable and valid for the complex，varied and unstable coal mining operation system and environment.The resolution（p）would influence the control capability of relation degree when it in the range of 0.1－0.3.When pwas not less than 0.4，the relation degree R0（k）would change smoothly；while pequaled to 1，the relation degree would be stable.Therefore，the value of pin the range of 0.5－1.0would be ideal for the actual monitoring.

safety monitoring for coal mine，grey－related analysis，extension

TD7

A

教育部社科項(xiàng)目，編號(hào)09YJA630086；山東省軟科學(xué)項(xiàng)目，編號(hào)2009RKB403。

慕慶國（1965－）男，山東蓬萊人，山東工商學(xué)院管理學(xué)院，教授，博士，主要從事煤礦安全管理、煤礦事故機(jī)理、煤礦事故預(yù)防管理等研究。

（責(zé)任編輯 梁子榮）