基于DHGF算法的抽水蓄能電站安全管理評價

周韋潤，艾東鵬，王雙安，王 晨，魏傅然

(江蘇句容抽水蓄能有限公司，江蘇 鎮江 212000)

0 引言

近年來，抽水蓄能電站系統的投資建設逐年增加。然而，抽水蓄能電站的建設因施工條件差、施工周期長、占地面積大、人員流動性強等固有特點，與相對落后的管理體系之間的矛盾日益加劇，各種安全隱患也隨之增加，安全生產事故時有發生，例如2016年安徽某抽水蓄能電站發生巖體滑塌，造成3 人死亡；2021年河北某抽水蓄能電站發生機械傷害事故，造成1 人死亡、1 人受傷。因此，對抽水蓄能電站建設的全過程進行系統、高效、安全的管理，確定其基建期安全管理要素，建立一套適用于抽水蓄能電站基建期的安全評價體系，通過科學方法分析評價抽水蓄能電站基建期安全管理現狀，并根據評價結果提出抽水蓄能電站基建期安全管理的改進提升措施顯得尤為重要。

1 建立評價指標體系

以科學性、系統性、準確性、可操作性為原則，以安全管理機構與機制、作業環境、隱患排查治理等16 個主要方面為切入點，建立安全評價指標體系，如圖1所示。

圖1 安全評價指標體系

為了克服權重設置較為隨意、人為因素影響較大的問題，采用“專家—監理—施工工人”多人群智慧集合的方式確定各個評價指標的權重數據。

2 基于DHGF 算法建模

DHGF 算法集合了德爾菲法、層次分析法、灰色關聯分析法、模糊綜合評價等算法的優點。利用改進的德爾菲法對評價目標進行匿名討論和統計，從而達到優化待評項目指標、擬定項目綜合評價體系的目的。通過建立評價指標遞階層次結構，計算指標體系底層元素的組合權重，從而得到評價指標的評估值函數；通過灰色系統理論確定評估灰類，計算灰色評估系數，得出灰色評估權向量和權矩陣，得到專家評判數據；最后通過模糊數學理論形成評判矩陣，進行模糊運算，從而取得綜合評價結果。DHGF 算法主要包括以下幾個步驟。

(1) 確定評價指標體系。運用Delphi 法對信息進行收集并分析，得出評價的指標體系U為：

(2) 構造判斷矩陣并求得權重。通過專家咨詢對各項指標的重要度進行判斷，采用層次分析法得出判斷矩陣，求出權重集W，并進行歸一化處理。

(3) 確定評價量樣本矩陣。評價量樣本矩陣是通過“專家—監理—施工工人”多人群智慧集合的方法對各項指標的重要度進行判斷從而得到的判別矩陣。根據抽水蓄能電站基建期的安全管理狀況，形成評價指標數據矩陣，把安全專家的咨詢意見納入到系統中，是整個評價體系的重要組成部分。

假設在評價過程中有m位專家參加，評價指標n個，若第i(i=1，2，…，m)位專家對第j(j=1，2，…，n)個指標的評價量樣本為dij，則全部專家對評價指標的評價數據構成的樣本量矩陣D為：

(4) 確定評價等級。評價等級是對抽水蓄能電站基建期安全生產管理狀況進行的等級劃分，一般可分為若干級別。按照抽水蓄能電站安全生產管理規范化標準和具體情況，建立安全生產管理等級的標準集合V為：

式中：k為評價等級的數量；vi(i=1，2，...，k)為各評價等級的標準值。

(5) 求解灰色統計數。基于灰色理論，由灰類白化函數(評價標準函數)求出dij屬于第j類評價標準的權fj(dij)，據此求出評判矩陣的灰統計數nij和總灰色統計數ni為：

(6) 求解灰評估權重及權矩陣。綜合m位專家對第i個評價因素主張第j種評價標準的灰色權值rij為：

由rij構成灰色聚類系數矩陣γ為：

式中k表示安全生產等級數量。

(7) 求解模糊綜合評判結果。由評價指標矩陣和灰色聚類系數矩陣復合運算得出模糊綜合評判矩陣B為：

式中，

通過歸一化處理使得：

據此求得綜合評價結果為：

根據最大隸屬度原則，得到最終的評價結果。

3 應用分析

為更好地說明該評價方法的思路，以江蘇某在建抽水蓄能電站為研究對象，利用DHGF 算法對該電站的安全管理進行系統性評價。

3.1 確定評價指標值

確定該抽蓄電站的16 個安全評價指標元素，基于對該抽蓄電站進行的安全檢查，運用層次分析法，對其安全評價指標元素的重要程度進行判定，確定權重集合為：

進行歸一化處理后，獲得的評價指標權重值為：

u1=9/118=0.076 3，u2=5/118=0.042 3;

u3=8/118=0.067 9，u4=0.059 3；

u15=0.076 3，u16=8/118=0.067 9。

根據歸一化處理，獲得該抽水蓄能電站基建期安全管理指標的權重為：

3.2 確定待評估量的樣本矩陣

為了克服權重設置較為隨意、人為因素影響較大的問題，采用“專家—監理—施工工人”多人群智慧集合的方式對上述16 個評價指標元素進行打分；安委會專家4 人、監理2 人、施工工人2 人，共8 人。打分后形成待評估量的樣本矩陣為：

3.3 確定評價等級

按照現行的抽水蓄能電站基建期的安全管理規范標準，這類電站的安全生產管理評價等級一般分為優、良、中、差四個等級，即：

3.4 計算評價灰類并構造權矩陣

根據式5，6，求出評價矩陣的灰色統計數nij和總灰色統計數ni，得出該電站基建期安全管理評價的第1 個灰類統計數為：

n11=f1(9)+f1(8)+…+f1(9)=7.556。

同理可求得：n12=6.286，n13=3.2，n14=0。對于D1的總灰度值為：

n1=n11+n12+n13+n14=16.241。

由式7 可得：r11=n11/n1=0.465，r12=0.387，r13=0.148，r14=0。同理可逐一計算各評價標準的灰權值，則灰色聚類矩陣γ為：

3.5 進行模糊綜合評價

根據計算得到的灰色聚類矩陣，通過式9，可計算出該抽蓄電站的綜合評價矩陣B為：B=U γ= [0.428，0.394，0.178，0]。

由式(11)可計算出評價結果為：

該抽水蓄能電站的安全評價結果為7.894，介于7～9 之間，由此判定該電站基建期的安全風險狀況良好。但同時認為該電站基建過程中作業人員的業務水平和安全文化不夠，需要整改。

4 結束語

運用基于DHGF 算法的安全管理評價方法，通過機器學習檢索知識庫中相應的糾正建議和措施，最后提出合理化建議，將有助于提高從業人員的知識水平、加強安全教育培訓、增加憂患意識、增強現場突發事件的應急處置能力等。

應用表明，該評價方法具有系統性、科學性、可操作性的優點，評價結果直觀、準確，對抽水蓄能電站日后的安全管理評價具有重要的指導意義。