淺談煤炭系統(tǒng)安全目標(biāo)管理決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

田慧婷

（中國(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司，山西 太原 030032）

在煤炭生產(chǎn)中，展開(kāi)安全評(píng)價(jià)、對(duì)安全目標(biāo)進(jìn)行管理具有重要意義，它可以讓事故預(yù)防措施得到提前制定，可以讓煤炭生產(chǎn)危險(xiǎn)性得到降低，可以總體評(píng)價(jià)某一時(shí)期的安全生產(chǎn)情況，對(duì)于下一時(shí)期的安全管理具體工作起到指導(dǎo)作用,對(duì)煤炭生產(chǎn)未來(lái)工作目標(biāo)的制定具有重要意義。

1 煤炭系統(tǒng)安全目標(biāo)管理決策支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義

煤炭系統(tǒng)安全目標(biāo)管理決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以讓決策針對(duì)性和決策準(zhǔn)確性得到提升，在安全管理工作中，企業(yè)內(nèi)部各個(gè)部門(mén)與各個(gè)職工需要在一定時(shí)間內(nèi)共同努力，完成各自安全管理目標(biāo)，進(jìn)而讓安全生產(chǎn)總目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。這種煤炭系統(tǒng)安全目標(biāo)管理決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以讓各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)以及廣大職工做好安全生產(chǎn)工作的積極性得到提升，可以讓安全生產(chǎn)責(zé)任制的貫徹落實(shí)更為充分，可以讓職工素質(zhì)得到改善。以目標(biāo)責(zé)任為主，煤礦企業(yè)職工在正確決策的引導(dǎo)下，可以實(shí)現(xiàn)自主管理，可以讓相關(guān)措施得到層層落實(shí)，讓目標(biāo)得到層層分解，進(jìn)而讓煤炭企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的安全管理水平得到全面提升，讓安全生產(chǎn)狀況得到改善。

2 煤炭系統(tǒng)安全目標(biāo)管理決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，灰色預(yù)測(cè)模型、投入產(chǎn)出法、彈性系數(shù)法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)等技術(shù)被廣泛使用，相關(guān)模型的建立往往建立在人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)上。煤炭系統(tǒng)安全目標(biāo)管理決策支持系統(tǒng)可以采用雙庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即模型庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法較為簡(jiǎn)單，作用定義較為準(zhǔn)確且清晰，系統(tǒng)翻譯具有一定優(yōu)勢(shì)。依照煤炭系統(tǒng)安全目標(biāo)管理決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與內(nèi)容，可以將其分為三個(gè)部分。具體結(jié)構(gòu)可見(jiàn)圖1。

圖1 煤炭系統(tǒng)安全目標(biāo)管理決策支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

結(jié)合圖1，將系統(tǒng)主要模塊功能可以分為三個(gè)模塊，即人機(jī)交互模塊、數(shù)據(jù)管理模塊與模型管理模塊。人機(jī)交互模塊主要是提供人機(jī)交互窗口，依照相關(guān)能源數(shù)據(jù)，對(duì)用戶(hù)進(jìn)行引導(dǎo)，建立相關(guān)模型，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入；在數(shù)據(jù)管理模塊中，主要是對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)操作予以完成，讓模型間運(yùn)算數(shù)據(jù)得到輸入與輸出，煤炭系統(tǒng)安全目標(biāo)管理決策支持系統(tǒng)中所存放的數(shù)據(jù)主要包含了多個(gè)一級(jí)管理因素和二級(jí)管理因素；在模型管理模塊中，主要是編譯模型和調(diào)用模型，讓數(shù)據(jù)管理模塊間數(shù)據(jù)傳遞得以實(shí)現(xiàn)，讓用戶(hù)可以得到?jīng)Q策支持服務(wù)，利用該模塊，可以對(duì)不同類(lèi)型的安全管理對(duì)象綜合目標(biāo)值和子目標(biāo)值受到影響的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)律進(jìn)行分析。

2.2 系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)

（1）BP模型與模型流程。利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以對(duì)煤礦系統(tǒng)安全目標(biāo)管理綜合評(píng)價(jià)模型予以構(gòu)建，它具有非線性的映射能力、聯(lián)想記憶能力與自學(xué)習(xí)自適應(yīng)能力。煤礦系統(tǒng)安全目標(biāo)管理評(píng)價(jià)系統(tǒng)BP模型如圖2所示。

結(jié)合圖2，在該BP模型中，每對(duì)神經(jīng)元的連接之間存在一個(gè)加權(quán)系數(shù)，此加權(quán)系數(shù)可以讓上一個(gè)神經(jīng)元輸出對(duì)下一個(gè)神經(jīng)元的刺激作用得到減弱或加強(qiáng)，在各個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，同層的神經(jīng)元并沒(méi)有關(guān)聯(lián)，而異層神經(jīng)元之間有著前向連接。

圖2 煤礦系統(tǒng)安全目標(biāo)管理評(píng)價(jià)系統(tǒng)BP模型

煤礦系統(tǒng)安全目標(biāo)管理評(píng)價(jià)系統(tǒng)模型流程如圖3所示。

圖3 煤礦系統(tǒng)安全目標(biāo)管理評(píng)價(jià)系統(tǒng)模型流程

結(jié)合圖3，這種煤礦系統(tǒng)安全目標(biāo)管理評(píng)價(jià)系統(tǒng)可以通過(guò)評(píng)價(jià)目標(biāo)向量進(jìn)行一系列操作，進(jìn)而得到評(píng)價(jià)結(jié)果。

（2）參數(shù)輸入與初始化。以我國(guó)張集煤礦為例，在參數(shù)輸入方面，在煤炭系統(tǒng)安全目標(biāo)管理決策支持系統(tǒng)中，需要對(duì)人員因素、技術(shù)條件因素、機(jī)械設(shè)備因素與管理因素進(jìn)行考慮，針對(duì)各個(gè)方面可以建立起相應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，如在人為因素方面，其參數(shù)輸入就包含了礦工學(xué)歷、礦工操作熟練程度、礦工工齡等；在技術(shù)條件方面，就包含了頂層版狀況、煤層情況、水文地質(zhì)、瓦斯等級(jí)等；在機(jī)械設(shè)備中，就包含了運(yùn)輸系統(tǒng)完好率、供電系統(tǒng)完好率等；在管理因素中，就包含了制度規(guī)章的完善程度、管理水平、安全技術(shù)措施等,共有49個(gè)具體方面。

在數(shù)據(jù)初始化方面，依照傳遞函數(shù)特征，輸入的信息數(shù)據(jù)需要在[0,1]之內(nèi)，需要初始化處理網(wǎng)格訓(xùn)練所需的原始數(shù)據(jù)，將其進(jìn)行轉(zhuǎn)化。原始數(shù)據(jù)數(shù)量級(jí)決定了初始化具體方法，依照各組輸入數(shù)據(jù)最大值可以對(duì)其進(jìn)行確認(rèn)。

（3）網(wǎng)絡(luò)模型隱節(jié)層。增加隱節(jié)層數(shù)目，優(yōu)化曲面維數(shù)增加，可以讓網(wǎng)絡(luò)對(duì)多種樣本進(jìn)行鑒別，但同時(shí)還需要確保其精度，因此，設(shè)隱節(jié)層神經(jīng)元數(shù)量是m，輸入層神經(jīng)元數(shù)量是n，輸出層神經(jīng)元數(shù)量是w，那么，個(gè)數(shù)需要滿(mǎn)足如下條件：

經(jīng)過(guò)具體測(cè)試，可以得到各個(gè)系統(tǒng)隱節(jié)層神經(jīng)元數(shù)量。

（4）安全等級(jí)分類(lèi)。利用模糊評(píng)價(jià)分類(lèi)方法，可以抽取一定樣本對(duì)安全等級(jí)進(jìn)行確認(rèn)，分類(lèi)安全級(jí)別。可以將其分為極不安全、不安全、一般、較安全和安全這五個(gè)等級(jí)，利用灰色聚類(lèi)方法，可以劃分安全等級(jí)，利用層次分析法與專(zhuān)家評(píng)價(jià)法可以對(duì)權(quán)重進(jìn)行確認(rèn)，依照最大隸屬度，可以對(duì)安全等級(jí)進(jìn)行確認(rèn)。設(shè)人員因素為U1,管理因素U2,工程技術(shù)條件因素為U3，設(shè)備因素為U4，那么可以對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行歸納，而二級(jí)權(quán)重因素可以設(shè)置為U11，U12，……，U49，在對(duì)因素權(quán)重結(jié)果計(jì)算完成之后，需要收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，可以讓專(zhuān)家從1～10分中對(duì)相應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行打分，進(jìn)而可以得到專(zhuān)家評(píng)估樣本矩陣，對(duì)評(píng)價(jià)灰類(lèi)進(jìn)行確認(rèn)，可以完成模糊矩陣的構(gòu)建工作，最后可以得到相關(guān)安全等級(jí)。在張集煤礦中，其安全級(jí)別為[8,10]，較為安全為[6,8），一般安全為[4,6)，不安全級(jí)別為[0,4），經(jīng)過(guò)計(jì)算，該結(jié)果為6.9711，屬于較為安全的級(jí)別。在相關(guān)數(shù)據(jù)分析中，發(fā)現(xiàn)人員安全管理認(rèn)識(shí)、安全基礎(chǔ)工作完善程度較為薄弱，因此，在未來(lái)決策中，該企業(yè)可以對(duì)這兩方面進(jìn)行適當(dāng)加強(qiáng)，而機(jī)械設(shè)備等方面評(píng)分較高，不需要進(jìn)行改變。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以建立煤礦系統(tǒng)安全目標(biāo)管理綜合評(píng)價(jià)模型，結(jié)合模糊評(píng)價(jià)分類(lèi)方法、層次分析法與專(zhuān)家評(píng)價(jià)法可以對(duì)安全等級(jí)進(jìn)行分類(lèi)劃分，利用此評(píng)價(jià)模型，依照科學(xué)的評(píng)價(jià)流程，可以對(duì)相關(guān)安全因素進(jìn)行評(píng)價(jià)，為決策的制定提供有力幫助，讓安全問(wèn)題得到解決，讓安全隱患得到及時(shí)排查。

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