引航員登離輪水域風險評價研究

汪競峰　周品江+劉通

摘 要：以引航員登離輪水域為研究對象，系統分析引航員登離輪水域選址需考慮的各方面因素，重點分析引航員登離輪作業及引航過程的安全風險，對引航員登離輪水域風險因子進行辨識，在此基礎上建立基于云模型的引航員登離輪水域風險評價方法，對引航員登離輪水域的安全風險進行定量評價。

關鍵詞：引航員登離輪水域 風險評價 云模型

Abstract：Taking pilot boarding&disembarking waters as the object of study. By analyzing every factor that should be concerned， the paper has emphasized the security risk and obtained its identification of risk factors， then found up the risk assessment method of pilot boarding&disembarking waters based on cloud model and taken quantitative evaluation for it.

Key words：pilot boarding water， risk assessment，cloud model

風險評價方法一般分為定性、定量、定性與定量相結合三類，在海上通航風險評價方面多采用定性與定量相結合的方法，常用的方法有層次分析法、模糊綜合評價法、事故樹理論、事件數理論、貝葉斯網絡方法、人工神經網絡評價法等。

李德毅院士在基于概率論和模糊數學理論的基礎上提出的云模型，把空間實體的模糊性和隨機性集成到一起，減少了人工的干預，在一定程度上克服了以上方法的局限性，能夠較好地實現定性概念與定量之間的不確定轉換，為定性與定量相結合的信息處理提供了有力工具。基于云模型，以青島港為例，對案例海港的引航員登離輪水域進行風險評價，為沿海港口引航員登離輪水域的選址設置提供相關理論依據及應用參考。

云模型基本理論

1、云的定義

設U是一個用精確數值表示的定量論域，C是U上的定性概念，若定量值x∈U，且x是定性概念C的一次隨機實現，x對C的確定度μ（x）∈[0，1]是有穩定傾向的隨機數μ：U→[0，1]，x→μ（x），則在論域U上的分布稱為云，每一個x稱為一個云滴。

云滴是對定性概念的定量描述，云滴的產生過程表示定性概念和定量值的不確定性映射，每個云滴的確定度反映了模糊性，且云滴本身也是一個隨機值。云是用語言值表示的某個定性概念與其定量表示之間的不確定性轉換模型，由云滴組成，云滴越多，越能反映這個定性概念的整體特征。

云的數字特征用期望Ex、熵En、超熵He三個數值來表征如圖1所示。

2、云發生器

云發生器是指生成云滴的算法或硬件。包含正向云、逆向云、X條件云和Y條件云發生器。正向正態云發生器是某個定性的語言描述概念同定量數值表示之間相互轉化不確定性的模

型，是由定性到定量的關系映射，具有前向直接的特點。

正向正態云發生器算法：

輸入：參數（Ex，En，He），生成云滴的個數n。

輸出：n個云滴drop（xi，yi），i=1，2，3，…，n。

（1）生成以Ex為期望值，En為方差的正態隨機數x；

（2）生成以En為期望值，He為方差的正態隨機數En；

（3）計算 y=exp[-（x- Ex）2/2（En） 2]；

（4）組合（x，y），形成一個云滴；

重復（1）～（4），直至生成所需n個云滴。

引航員登離輪水域風險評價云模型的構建

1、風險識別

引航安全包括引航員登輪過程的安全性及引航過程的安全性，在引航員執行引航任務的全過程中，影響引航員人身安全的最主要環節是在登離輪的過程中，引航過程的安全也與登輪水域位置關系密切，因此登離輪水域的設定是否合理至關重要。通過分析引航員登離輪過程中各項關聯因素，總體上存在的風險因素如圖2所示。

2、評價指標體系的建立與量化

為了引航員登離輪水域風險進行評價，首先需建立評價指標體系，評價指標體系的各級評價因子可根據上文風險識別中

的風險因子確定，選取自然環境、水域環境、交通環境4個一級評價因子，9個二級評價因子，建立相應的評價指標體系并確定各個評價因子的評價標準，風險評價標準采用百分制，分5個區間，分別對應風險高、較高、一般、較低、低5個評價等級，如表1所示。

3、評價因子權重確定

在評價過程中，各評價因子權重的確定對于評價結果起到決定性的作用。目前常用的評價因子權重確定方法主要層次分析法、專家評分法等。文中評價因子權重的確定采取專家詢問并結合層次分析法，根據不同專家引航員登離輪水域風險的認識程度，給出各評價指標之間的兩兩重要度對比，得到加權平均后的指標權重，確定各級評價因子對引航員登離輪水域風險的權重wi，wij，見表1：

4、評價標準的概念云模型描述

利用正態云模型來描述已確定的引航員登離輪水域風險評價評語集的5個評價標準。評價標準采用百分制，分為5個區間。每個評價標準的等級狀態都有對應的評語取值范圍，具有上下界，形如[Cmin，Cmax]，利用正態云模型將其云化。云參數計算式為：

Ex=（Cmin+Cmax）/2

En=（Cmax-Cmin）/6

He=k

式中，k為常數，其大小可根據變量本身的穩定性進行調整。endprint