基于可拓理论的水电站安全标准化评价模型

刘年平　胡慧慧　赵春侠

(西南科技大学环境与资源学院，四川 绵阳　621010)

基于可拓理论的水电站安全标准化评价模型

刘年平胡慧慧赵春侠

(西南科技大学环境与资源学院，四川 绵阳621010)

【摘要】本文基于可拓理论建立了水电站安全标准化评价模型。该模型依据水电站安全标准化将经典域确定为四个等级，建立了13项一级指标、41项二级指标，采用专家评分法确定各评价指标的权重，以综合关联度作为评价准则。利用该模型对四川省绵阳市鸭嘴口水电站已完成的安全标准化工作进行评价，实例验证表明：该模型简单有效，准确度高，能全面地反映该水电站的整体安全状况及存在的问题，并能为水电站安全标准化达标情况提供有效的定量评价信息。

【关键词】水电标准化；评价模型；可拓理论

水电资源是一种可再生资源，发电成本低、效率高，是发展能源中一种较好的资源。当前，我国水电企业快速发展，是我国能源资源的有力补充；但是，由于水力发电涉及防洪、电能等，也可能是导致重大灾害的危险源，在建设及运行时需要加强安全监管。近年来，国家日益重视安全标准化达标工作，新的安全生产法也强调了安全标准化的建设。安全生产标准是安全生产法律法规体系的重要组成部分，是保障企业安全生产的重要技术规范，市场准入的必要条件，也是安全监管监察工作依法行政的重要依据。开展安全标准化建设是一项加强安全生产基础性、长期性和全局性的工作。针对不同行业的安全标准化建设，袁梅等针对非煤矿山安全标准化采用层次分析法进行了评价，陶婷婷等将模糊综合评价应用于非煤矿山安全标准化，史秀志等基于B/S+C/S对矿山安全标准化进行了研究，宋兵等基于FAHP对电力装备制造企业安全标准化进行了研究。可拓理论中的参变量物元模型是动态模型，能很好地拟合像水电站这样复杂的、动态变化的系统，而且计算简便，因此应用可拓理论建立水电站安全评价模型具有重要的理论意义和现实意义。本文利用可拓理论，依据水电运行时的安全评价指标体系进行物元分析，结果表明该方法有效迅速，具有一定的适用性。

1可拓理论

可拓理论是我国学者蔡文创立的一门新兴学科，它用形式化工具，从定性和定量的角度研究解决复杂问题的规律和方法。在可拓学中，物元是可拓学逻辑细胞之一，是由事物、特征及事物关于该特征的量值所组成的有序三元组，记作R=(事物，特征，量值) = (N，C，V)。若物元中N、V是参数t的函数，则称R为参变量物元，记作R(t)=[N(t)，C，V(t)][10]。设安全性评价问题为P，共有m个评价对象：R1，R2，…，Rm，n个评价指标:C1，C2，…Cn，则此问题可利用物元表示为：

Ri为评价对象:

r为条件物元:

2建立评价模型

基于可拓理论建立评价模型，一般步骤如下：

a.确定评价模型经典域与节域。令

式中N0j——所划分的第j个等级；

Ci(i=1，2，…，n)——第j个等级N0j的特征；

V0j——N0j关于特征Ci的量值范围，即评价对象各等级关于对应的特征所取的数据范围，即经典域。

式中D——评价对象等级的全体；

VD——D关于Ci所取的量值的范围，即D的节域。

b.确定待评价物元。对评价对象Pi，把测量所得的数据或分析结果用物元表示，称为评价对象的待评物元。

式中Pi——第i个评价对象；

Vij——关于Ci的量值，即评价对象的指标值。

c.首次评价。对评价对象Pi，首先用非满足不可的特征Ck的量值Vik评价。若Vik∉V0jk，则认为评价对象Pi不满足“非满足不可的条件”，不予评价；否则进入下一步骤。

d.确定各特征的权重。评价对象各特征的重要性通常用权重来表示。本文采用专家评分法确定权重。

e.建立关联函数，确定评价对象关于各评价等级的关联度。

(1)

(2)

f.关联度的规范化。关联度的取值是整个实数域，为了便于分析和比较，将关联度进行规范化。当评价对象只有1个时，该步骤省略。

(3)

g.计算评价对象的综合关联度。考虑各特征的权重，将(规范化的)关联度和权系数合成为综合关联度。

(4)

式中pk——第k个预警对象。

h.评定评价等级。若

则评价对象p属于等级k。

当评价对象的各指标间分为不同层次或评价指标较多而使权重过小时，需要采用多层次综合评价模型。多层次综合评价是在单层次综合评价的基础上进行的，计算方法与单层次相似。第二层评定结果组成第一层次的评价矩阵K1，然后考虑第一层次各因素的权重A，权系数矩阵和综合关联度矩阵合成为评价结果矩阵。

K=AK1

(5)

3实例分析

本文以四川省绵阳市鸭嘴口水电站为例进行分析。该水电站依据相关法律、行政法规已完成安全标准化评审工作。应用建立的可拓综合模型进行安全评价，以该水电站安全标准化评审得分情况为基础，通过问卷调查采用专家评分法得出相关权重。评价的指标体系及权重见下表。

鸭嘴口水电站各指标的权重及原始数据表

续表

注表中所有指标值为专家评分值。

3.1　以第二层法律法规与安全管理制度为例评价

a.确定经典域和节域。水电站安全标准化评级可分为一级、二级、三级和不合格4级，综合专家意见确定各等级的经典域物元如下:

节域物元RD为:

b.确定待评价物元：

c.首次评价。在法律法规与安全管理制度指标体系中，没有非满足不可的特征，故该步骤可省略。

d.确定各特征的权重。综合六位专家问卷调查结果得出法律法规与安全管理制度中各指标的权重为：

W=(0.20，0.20，0.20，0.14，0.14，0.12)

e.计算关联度。根据式(1)和式(2)可计算评价对象与各等级的关联度为：

f.计算评价对象的综合关联度。根据式(4)，可得评价对象的综合关联度为：

=(12.6400，-0.7200，-0.9440，-0.9534)

同理可分别计算出组织机构和职责，教育培训，生产设备设施，作业安全，隐患排查和治理，重大隐患监控，职业健康，应急救援，事故报告、调查和处理，绩效评定和持续改进的综合关联度，其结果如下：

Kp2=(9.6667，-0.4000，-0.8800，-0.9000)；Kp5=(4.7437，-0.2625，-0.6004，-0.2444);

Kp6=(11.9240，-0.8594，-1.0873，-1.4438)；Kp7=(-0.9164，-0.8687，-0.8468，-0.5743);

Kp8=(-0.7441，-0.5687，-0.5351，-0.6244)；Kp9=(-0.4385，0.2852，-0.2826，-0.1910);

Kp10=(-1.1868，-1.2936，-1.3425，-2.0275)；Kp11=(-0.3985，-0.7905，-1.0227，-1.4667);

Kp12=(-0.7299，-0.2572，-0.5867，-0.8000)；Kp13=(-0.6788，-0.1143，-0.7400，-0.5667)

对比综合关联度得该水电站的各项指标中，目标，组织机构和职责，安全生产投入，法律法规与安全管理制度，教育培训，生产设备设施，职业健康，应急救援方面完成工作较好；而作业安全，隐患排查和治理，重大隐患监控，事故报告、调查和处理，绩效评定和持续改进安全标准化工作有部分缺失。例如：生产现场管理和生产过程控制工作不到位，安全警示标志没有满足相关法律法规要求，相关方管理不达标；安全隐患治理后未形成分析报告；事故调查和处理后未开展相关方面的学习工作；该水电站没有形成完整的绩效评定系统等。

3.2　第一层次可拓综合评价

同理可根据目标、安全生产投入、教育培训的等级关联度，结合上文计算出的综合关联度形成评价矩阵，考虑安全标准化评定的13项因素的权重，根据式(5)，可得该水电站安全标准化评定的综合预警结果:

Kp=WK=(0.0348675，0.0581125，0.116225，

0.0581125，0.10460251，0.16689924，0.099721，

0.1510925，0.03138075，0.02208275，0.09298，

0.01743375，0.04649)

=(6.3282，-0.6021，-0.8328，-0.8943)

6.3282>-0.6021>-0.8328>-0.8943,根据最大关联度准则可知，该水电站的安全达标工作完成达到一级标准，完全满足该水电站申请的安全标准化二级标准。

4结论

应用建立的评价模型对鸭嘴口水电站的安全标准化达标工作情况进行评价分析，可得如下结论：

a.该模型中采用专家评分法确定评价指标的权重，以综合关联度作为评价准则，简单高效。

b.该模型既可以分析单一对象，也可分析多个评价对象。当该模型用于分析多个评价对象时，各评价指标的权重还可以采用层次分析法、熵权，进一步提高模型的客观性、准确性。

c.当该模型应用于不同的评价系统时，评价指标及其权重则需要进行相应的调整。

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度为R2，环境因素可靠度为R3，对各个因素进行量化处理(见下表)。

Hydropower station safety standardization evaluation model based on

extension theory

LIU Nianping, HU Huihui, ZHAO Chunxia

(CollegeofEnvironmentandResource,SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010,China)

Abstract:In the paper, hydropower station safety standardization evaluation model is established based on extension theory. The model determines classical domain into four grades according to hydropower station safety standardization. 13 level 1 indictors and 41 level 2 indicators are established. Expert evaluation method is adopted to determine the weight of each evaluation indicator. Comprehensive correlation degree is regarded as evaluation criteria. The model is utilized for evaluating safety standardization work completed in Sichuan Mianyang Yazuiko Hydropower Station. The example verification shows that the model is simple and effective with high accuracy, which can fully reflect overall safety situation and existing problems of the hydropower station. It can provide effective quantitative evaluation information for safety standardization standard achievement condition in the hydropower station.

Key words:hydropower standardization; evaluation model; extension theory

中图分类号：TV512

文献标识码：A

文章编号：1673-8241(2015)12-0046-06

DOI:10.16617/j.cnki.11- 5543/TK.2015.12.014

科学研究及工程设计