基于Matlab的煤矿应急救援系统的研究与应用

作者简介：张欣（1989.10-），女，汉族，安徽省淮南市人，硕士研究生，单位：安徽理工大学经济与管理学院，专业：物流工程；研究方向：物流管理。

摘要：在我国能源工业生产中，煤炭产业一直占有举足轻重的地位。因此，煤炭安全生产问题不容忽视。本文基于对煤炭生产过程及煤炭事故应急救援过程特点的研究，围绕煤炭应急救援的内涵，确立了影响煤炭安全生产的诸多因素，并基于解释结构模型，运用Matlab软件验证分析结果，为提高我国煤炭企业应急救援能力提供一定的参考价值。

关键词：应急救援；解释结构模型（ISM）；Matlab一、研究背景

随着煤矿产业的发展，安全生产问题越来越受到国家的重视，及时，高效，科学的应急救援系统，能够有效的减少事故带来的危害程度。[1-2]

据国家安全生产监督管理总局及国家煤矿安全监察局统计[3-4]，我国2005～2013年共发生煤矿事故分别为3341起，2945起，2420起，3215起，1616起，1403起，1201起，779起，604起；煤矿事故死亡人数分别为5491人，6072人，3786人，3210人，2631人，2433人，1973人，1384人，1067人。由此可知，我国煤矿事故数和死亡人数在逐年降低，安全生产的形势有所好转，但是与发达国家相比较，百万吨死亡率依然过高，要想控制事故进一步恶化并降低人员伤亡和财产损失，必须做好有效的煤矿应急救援工作。[5-6]

二、煤矿应急救援能力影响因素分析

根据煤矿事故发生的一些特点，结合国内外相关领域的研究成果[7-8]，笔者总结出在实际的煤矿应急救援能力的影响因素中，主要有以下几个方面：①监督控制能力；②应急资源准备是否充分管理是否到位；③事故处理应急指挥人员的能力高低；④信息的整合、传递、判断是否及时准确；⑤有关的预防措施制度施行是否有效可行；⑥平时的应急救援培训是否到位；⑦救援的速度和效率；⑧事故发生地的基础设施是否完善救援各方的协调配合是否及时有序等。

上述的几个主要方面因素，影响着一次煤矿事故应急救援结果，如果有一个方面出了差错就会对应急救援产生不可估量的损害。同时在实际的煤矿应急救援中，事故现场中还会出现许多不可控的因素，所以要真正的对煤矿事故发生后采取有效的应急救援需要各方一起努力配合。

三、煤矿应急救援能力影响因素概念模型的提出

根据以上对煤矿企业应急救援能力影响因素的分析结果，本章进一步确定了这些影响因素之间的相互关系及其对煤矿企业应急救援能力的影响方式。如图1所示：

四、解释结构模型原理

（一）概念介绍

解释结构模型（ISM）是美国John Warfield在上世纪70年代提出来的，这个模型的主要功能就是运用现代科学技术辅助，从而帮助人们分析那种比较复杂的社会经济系统，进而将分析工作由复杂变为简单，更好的帮助人们分析决策。

具体的做法是运用分解拆分，用若干个子系统代替复杂的系统，参照之前人们的处理经验和有关的知识来解决，依托先进的技术，将要分析的点归纳为一个一个的因素，然后在依托经验积累和技术的辅助，将各个因素组合成一个有序的、层次分明的递阶结构模型，这种分析模型的组合构建，也是ISM的关键和它独特之处并有别于其他分析法的关键。

ISM是概念模型，它把表面上没有关系的几种因素通过定性定量的分析，转化为清晰的结构模型，从而给人们的分析决策提供一个较为准确的依据，已经在很多领域都得到了广泛的应用。从国际性的能源问题到地区的经济发展、甚至个人领域的问题等，都可应用ISM来建立模型，分析各因素的重要性。它主要适用于有很多变量，且变量之间关系不明确，如果单个分析会比较复杂的一些社会经济系统，同时也可对各个因素之间进行有序排列，得出哪个因素具有相对的重要性等，帮助人们在实际分析中明确轻重和主次。

（二）模型原理介绍

ISM通过用矩阵的形式表达有向图的内容，得出相邻矩阵，然后通过运算得出可达矩阵，对其进行分解，通过一步一层的分解拆分，最后得出层次明确的多级递阶结构图。

解释结构模型用符号Vi和Vj表示点的元素（i=1，2，3…；j=1，2，3…），用矩阵A表示各个有向线段的关系，根据因果关系传递性，得出可达矩阵，然后保留主要代表要素，形成可达矩阵主要矩阵，通过反复分解，即可建立系统的多层次递阶结构模型。

五、解释结构模型的验证

（一）生成连接矩阵

根据图1，得到关联矩阵A：

（二）生成可达矩阵

将矩阵A加上单位矩阵I得，M=A+I，运用Matlab软件和布代尔代数规则，对M进行乘方运算，得可达矩阵：

运用Matlab对可达矩阵进行分解，得：

第r级：r=1元素为i=7；r=2元素为i=2；r=3元素为i=1；r=3元素为i=6；r=3元素为i=8；r=4元素为i=5；r=5元素为i=3；第r级：r=5元素为i=4（三）生成层次结构图

可得应急救援系统多层递阶解释结构模型：如图2

六、应急救援系统分析

根据图2所示的应急机制系统多层递阶解释结构模型，分析结果如下：

企业恢复能力是第1级别的要素。它直接地反映了应急救援最终成果。应急组织管理能力是第2级别的要素，它能反映应急救援的有效性。应急监控能力、应急培训能力和应急资源调配能力是第3级别的要素。它们反映应急救援的能力和水平。第4级别的要素是应急完善能力，它是评估突发事件及应急能力的现状，确定应急物资的配置、人员培训和财政支出，影响保障机制。第5级别的要素是应急指挥能力和信息传递能力，它是应急救援系统的基础性要素。应急指挥能力与信息的传递能力两个要素又是彼此相互制约的关系。

七、结论

应用系统工程的ISM方法，建立系统解释结构模型，明确了应急救援机制中各要素的层级结构关系，可以改善仅靠传统经济研究经济救援的尴尬现象，为应急机制系统提供了新的研究技术和方法，防止应急救援工作盲目展开。对于评价煤矿应急管理能力，研究评价因素间纵向关系和横向关系，确立模型中个要素的权重指标提供参考价值。[9]应急救援系统解释结构模型阐明了在应急机制机制建设中各要素中的重要级别，揭示了各要素之间的相互关系，对于制定应急救援机制有很大的参考价值。（作者单位：安徽理工大学经济与管理学院）

参考文献

[1]http：//www.anquan.com.cn/html/cases/statistics/2004/1203/1368.html

[2]张延竹.国内外应急救援预案管理概况[J].浙江化工，2006，37（7）：9～10.

[3]国家安全生产总局.事故伤亡人数统计.http：//www.chinasafety.gov.cn/newpage/

[4]国家煤矿安全监察局.事故伤亡人数统计.http：//www.chinacoal-safety.gov.cn/mkaj/

[5]朱桂明，程凌等.石化企业应急救援能力评估研究[J].中国安全生产科学技术.2010，6（2），82～87.

[6]赵月月.浅谈如何提升矿山救护队应急救援能力[J].科技情报开发与经济。2009.19（8）：：27～228.

[7]汪滨琳史波，周莹.煤矿企业应急能力评价指标体系的构建[J].煤炭经济研究，2009，（4）：67-70.

[8]冯珍，郝晶星.煤矿企业应急救援能力评估[J].电子科技大学学报，2010，12（3）：53-56.

[9]田村坦之.系统工程[M].李平译，白玉林校.北京：科学出版社，2001.19～23.