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(zhèn)江 212000)

0 引言

近年來，抽水蓄能電站系統(tǒng)的投資建設(shè)逐年增加。然而，抽水蓄能電站的建設(shè)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(chǎn)事故時有發(fā)生，例如2016年安徽某抽水蓄能電站發(fā)生巖體滑塌，造成3 人死亡；2021年河北某抽水蓄能電站發(fā)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(shè)的全過程進行系統(tǒng)、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(xué)方法分析評價抽水蓄能電站基建期安全管理現(xiàn)狀，并根據(jù)評價結(jié)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(biāo)體系

以科學(xué)性、系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性、可操作性為原則，以安全管理機構(gòu)與機制、作業(yè)環(huán)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(biāo)體系，如圖1所示。

圖1 安全評價指標(biāo)體系

為了克服權(quán)重設(shè)置較為隨意、人為因素影響較大的問題，采用“專家—監(jiān)理—施工工人”多人群智慧集合的方式確定各個評價指標(biāo)的權(quán)重數(shù)據(jù)。

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(guān)聯(lián)分析法、模糊綜合評價等算法的優(yōu)點。利用改進的德爾菲法對評價目標(biāo)進行匿名討論和統(tǒng)計，從而達到優(yōu)化待評項目指標(biāo)、擬定項目綜合評價體系的目的。通過建立評價指標(biāo)遞階層次結(jié)構(gòu)，計算指標(biāo)體系底層元素的組合權(quán)重，從而得到評價指標(biāo)的評估值函數(shù)；通過灰色系統(tǒng)理論確定評估灰類，計算灰色評估系數(shù)，得出灰色評估權(quán)向量和權(quán)矩陣，得到專家評判數(shù)據(jù)；最后通過模糊數(shù)學(xué)理論形成評判矩陣，進行模糊運算，從而取得綜合評價結(jié)果。DHGF 算法主要包括以下幾個步驟。

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

(2) 構(gòu)造判斷矩陣并求得權(quán)重。通過專家咨詢對各項指標(biāo)的重要度進行判斷，采用層次分析法得出判斷矩陣，求出權(quán)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(jiān)理—施工工人”多人群智慧集合的方法對各項指標(biāo)的重要度進行判斷從而得到的判別矩陣。根據(jù)抽水蓄能電站基建期的安全管理狀況，形成評價指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣，把安全專家的咨詢意見納入到系統(tǒng)中，是整個評價體系的重要組成部分。

假設(shè)在評價過程中有m位專家參加，評價指標(biāo)n個，若第i(i=1，2，…，m)位專家對第j(j=1，2，…，n)個指標(biāo)的評價量樣本為dij，則全部專家對評價指標(biāo)的評價數(shù)據(jù)構(gòu)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(chǎn)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(chǎn)管理規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)和具體情況，建立安全生產(chǎn)管理等級的標(biāo)準(zhǔn)集合V為：

式中：k為評價等級的數(shù)量；vi(i=1，2，...，k)為各評價等級的標(biāo)準(zhǔn)值。

(5) 求解灰色統(tǒng)計數(shù)。基于灰色理論，由灰類白化函數(shù)(評價標(biāo)準(zhǔn)函數(shù))求出dij屬于第j類評價標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)fj(dij)，據(jù)此求出評判矩陣的灰統(tǒng)計數(shù)nij和總灰色統(tǒng)計數(shù)ni為：

(6) 求解灰評估權(quán)重及權(quán)矩陣。綜合m位專家對第i個評價因素主張第j種評價標(biāo)準(zhǔn)的灰色權(quán)值rij為：

由rij構(gòu)成灰色聚類系數(shù)矩陣γ為：

式中k表示安全生產(chǎn)等級數(shù)量。

(7) 求解模糊綜合評判結(jié)果。由評價指標(biāo)矩陣和灰色聚類系數(shù)矩陣復(fù)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(jù)此求得綜合評價結(jié)果為：

根據(jù)最大隸屬度原則，得到最終的評價結(jié)果。

3 應(yīng)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(tǒng)性評價。

3.1 確定評價指標(biāo)值

確定該抽蓄電站的16 個安全評價指標(biāo)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(biāo)元素的重要程度進行判定，確定權(quán)重集合為：

進行歸一化處理后，獲得的評價指標(biāo)權(quán)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(jù)歸一化處理，獲得該抽水蓄能電站基建期安全管理指標(biāo)的權(quán)重為：

3.2 確定待評估量的樣本矩陣

為了克服權(quán)重設(shè)置較為隨意、人為因素影響較大的問題，采用“專家—監(jiān)理—施工工人”多人群智慧集合的方式對上述16 個評價指標(biāo)元素進行打分；安委會專家4 人、監(jiān)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(xiàn)行的抽水蓄能電站基建期的安全管理規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，這類電站的安全生產(chǎn)管理評價等級一般分為優(yōu)、良、中、差四個等級，即：

3.4 計算評價灰類并構(gòu)造權(quán)矩陣

根據(jù)式5，6，求出評價矩陣的灰色統(tǒng)計數(shù)nij和總灰色統(tǒng)計數(shù)ni，得出該電站基建期安全管理評價的第1 個灰類統(tǒng)計數(shù)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(biāo)準(zhǔn)的灰權(quán)值，則灰色聚類矩陣γ為：

3.5 進行模糊綜合評價

根據(jù)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(jié)果為：

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

4 結(jié)束語

運用基于DHGF 算法的安全管理評價方法，通過機器學(xué)習(xí)檢索知識庫中相應(yīng)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(yè)人員的知識水平、加強安全教育培訓(xùn)、增加憂患意識、增強現(xiàn)場突發(fā)事件的應(yīng)急處置能力等。

應(yīng)用表明，該評價方法具有系統(tǒng)性、科學(xué)性、可操作性的優(yōu)點，評價結(jié)果直觀、準(zhǔn)確，對抽水蓄能電站日后的安全管理評價具有重要的指導(dǎo)意義。