危险化学品基地安全预警评价模型的构建与应用

张晓伟，张晓鹏

（1.河北峰煤焦化有限公司，河北邯郸 056201；2.浙江海洋大学，浙江舟山 316022）

危险化学品基地安全预警评价模型的构建与应用

张晓伟1，张晓鹏2

（1.河北峰煤焦化有限公司，河北邯郸 056201；2.浙江海洋大学，浙江舟山 316022）

危险化学品（以下简称危化品）基地作为危化品贮存、转运的重要场所，一旦发生事故，将会给人员、财产和环境带来巨大灾难。为了保障危化品基地的安全运行，减少事故的发生，有必要对危化品基地整体安全预警水平进行研究，建立危化品基地安全预警评价模型，从而提高危化品基地对事故的应急响应能力。该文运用模糊综合评价法建立了危化品基地安全预警评价模型，利用层次分析（AHP）法确定了各预警指标的权重，并以浙江省舟山市某危化品基地为例，对构建的危化品基地安全预警评价模型进行了应用，得出该危化品基地总体安全运行状态良好，符合实际情况。同时验证了该文建立的危化品基地安全预警评价模型有较好的应用效果。

危化品基地；安全预警；评价模型；模糊综合评价

随着我国经济的快速发展，危化品需求也随之上升；与此同时，危化品重大危险源也显著增加。据统计，截至2015年底，我国危化品生产、贮存企业共有危化品重大危险源1.2万余个，数量多、分布广、潜在安全风险大。特别是近年来，全国危化品重大安全事故频发。2013年6月2日，中国石油天然气集团大连石化分公司发生油罐爆炸事故，导致2人重伤，2人失踪。2015年7月16日，山东石大科技集团旗下的石化公司发生天然气球罐爆炸事故，导致7辆消防车被毁，2名消防员轻伤，部分球罐及周边设施不同程度毁坏。2015年8月12日，天津港瑞海公司危化品仓库发生火灾爆炸事故，导致165人遇难，8人失踪，798人受伤，直接经济损失68.66亿元，财产损失和人员伤亡之大，让人触目惊心。

近些年来，国家安监局先后颁发了《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》（国家安监局令第40号公布，第79号令修正）和《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218）等一系列规章标准，不断强化重大危险源的安全管理，重大危险源监控设施装备、自动化设施、日常安全管理等方面都取得了显著进步。但目前，我国重大危化品安全方面仍存在监控设施不完善、监控预警信息化水平低等问题。

总体来看，市场对危化品的旺盛需求和落后的管理手段之间的矛盾依然较为突出，安全形势依旧严峻，亟需构建一个具有全面性和系统性的危化品基地安全预警评价模型。

1 危化品基地安全预警评价指标体系的确定

依据安全科学的基本方法，并结合企业管理层、技术人员以及专家学者的知识经验，科学合理地选取那些易量化、易监测的安全预警评价指标。危化品基地安全预警评价指标体系主要分为人员、设备、环境和管理4个因素。其中，包括1个一级预警指标、4个二级预警指标和20个单因素预警指标，如图1所示。

2 危化品基地安全预警评价指标权重的确定

在危化品基地安全预警评价中，预警评价指标的权重对预警结果的准确性影响很大。因此，采用AHP法来确定危化品基地安全预警指标的权重。Yaahp V10.5是一款AHP法辅助软件，辅助构造AHP法的判断矩阵、自动判断矩阵的一致性、自动修改构造矩阵和对指标权重进行分析及计算[1]。

图1 危化品基地安全预警评价指标体系

通过编制专家调查表对各预警评价指标进行赋值，然后利用Yaahp V10.5软件进行指标权重的计算，最后得到危化品基地各预警评价指标的权重值，结果如表1所示。

表1 危化品基地各预警评价指标的权重值

3 危化品基地安全预警评价模型的构建

在对危化品基地安全状况进行评价时，往往需采用多个指标，其中定性指标都无法精确量化，只能用模糊语言来表达它们的不同程度。而定量指标在对危化品基地进行安全评价时又需有相应的评价等级标准与之对应。因为评价等级间的关系是模糊不清的，并没有清晰的界线，所以具有模糊性。对于此类模糊评价问题，经典的数学方法就不太实用了。此时，采用基于模糊数学的模糊综合评价法往往效果更好。本节应用模糊综合评价法来构建危化品基地安全预警评价模型。

模糊综合评价法的定义是：以模糊数学为理论基础，运用模糊关系合成原理，把一部分界线不清晰、不容易定量的要素定量化，对评价对象的隶属等级情况从多个要素实行综合评价的一种评价方法[2]。

模糊综合评价法的基本原理是：首先，把评价目标视为由各种影响因素构成的模糊集合（称为因素集U）；其次，确定这些影响因素所对应的评价等级，构成评语的模糊集合（称为评判集V）；再次，依次求出各个影响因素对各评价等级的归属程度（称为隶属向量），并建立评价矩阵R；最后，依据各个影响因素在评价目标中的权重分配（称为权重集W），通过模糊矩阵合成W·R，计算出评价对象的综合评价结果S[3]。

综上所述，依据危化品基地安全预警评价指标体系的层次结构，运用多级模糊综合评价法，建立危化品基地安全预警的模糊数学评价模型。

（1）确定一、二级指标的评语集

按照预警理论，将危化品基地安全预警警级分为四级，分别为无警（绿色）、轻警（黄色）、中警（橙色）和重警（红色）。 组成的评语集 V={V1，V2，V3，V4}={无警，轻警，中警，重警}。

（2）分别确立二级评价指标A（人员）、B（设备）、C（环境）、D（管理）的评价因素集 UA、UB、UC、UD。

（3） 分别确立二级评价指标 A（人员）、B（设备）、C（环境）、D（管理）的单因素评价矩阵 RA、RB、RC、RD。

分别对评价因素 A（人员）、B（设备）、C（环境）、D（管理）中的各单因素做单因素评价。各指标通过专家打分给出评定等级，然后统计该指标被评定为无警（绿色）、轻警（黄色）、中警（橙色）和重警（红色）的比例，以此确定该指标对评价等级V的隶属度R。

（4） 分别计算二级评价指标 A（人员）、B（设备）、C（环境）、D（管理）的模糊综合评价集 SA、SB、SC、SD。其中，WA、WB、WC、WD分别为评价因素 A（人员）、B（设备）、C（环境）、D（管理）中的各单因素的权重集。

（5）确立一级评价指标H（危化品基地安全预警评价模型）的评价因素集UH。

（7）计算一级评价指标H的模糊综合评价集SH。其中，WH为评价因素H中的各单因素（人员、设备、环境、管理）的权重集。SH为该评价指标体系的最终模糊综合评价集。

（8）确定模糊综合评价结果

依据评语集V，对一级评价的评价集按最大隶属度原则确定模糊综合评价结果[4]，从而实现危化品基地安全预警评价模型的结果输出。

4 危化品基地安全预警评价模型的应用

本节依据上节构建的危化品基地安全预警评价模型，对浙江省舟山市某危化品基地进行安全预警评价。

该危化品基地位于舟山市定海区岑港镇北部濒海的赤坎村，占地面积约为96万m2。东面为空地及环岛公路，东北侧约1 km为集中的居民区，南面为农田和养猪场，西面为护塘河及防浪大堤、海域，北面为舟山市政府新围涂的西大塘围垦地。属于亚热带南缘海洋型季风气候，春季降水丰富，且历时长；夏季梅雨天气，盛行东南风；秋季天气干燥，冷暖变化大；冬季以干燥晴冷气候为主，盛行西北风。该基地年平均气温为16.1℃，年平均降水量为1 186.7 mm，年平均风速为5.2 m/s，年平均相对湿度为79%，年平均雷暴日数为28天。该基地贮存的危化品有原油、化工轻油、汽油和柴油等。该危化品基地具体地理位置如图2所示。

4.1 确定隶属度

图2 危化品基地地理位置

使用等级比重法确定评价指标对评价结果的隶属度[5]。由10名专家和管理技术人员组成的评价组依据他们的工作经验和该危化品基地的安全监测数据及表1，对该危化品基地各二级指标按4个评价等级进行评价，最后根据等级比重法确定各二级指标对评价等级的隶属度。汇总如表2所示。

表2 单因素评价指标隶属度

4.2 二级评价指标模糊综合评价

依据表 1、表 2 和公式（5）、（6）、（7）和（8）进行二级评价指标模糊综合评价。下式的计算利用Matlab软件进行计算。

4.3 一级评价指标模糊综合评价

依据表1、公式（10）和上述计算结果，进行一级评价指标模糊综合评价。下式的计算利用Matlab软件进行计算。

4.4 模糊综合评价结果输出

由上述计算结果可知，该危化品基地安全预警警级为：无警（绿色）、轻警（黄色）、中警（橙色）和重警（红色）的隶属度分别是 0.516 6，0.389 4，0.094 0，0。依据最大隶属度原则，即SH=0.516 6，因此该危化品基地安全预警警级为无警，预警等级为绿色，也就是说该危化品基地总体安全运行状态良好。

但同时需要注意的是，二级评价指标人员因素的预警警级为：无警（绿色）、轻警（黄色）、中警（橙色）和重警（红色）的隶属度分别是0.420 8，0.456 5，0.122 8，0。依据最大隶属度原则，即SA=0.456 5，人员因素的安全预警警级达到了轻警，说明该危化品基地的工作人员的安全性不是太理想，今后需重点关注。

5 结论

本文运用模糊综合评价法建立了危化品基地安全预警评价模型，利用AHP法确定了各预警指标的权重，并以浙江省舟山市某危化品基地为例，对构建的危化品基地安全预警评价模型进行了应用，得出该危化品基地总体安全运行状态良好，符合实际情况。同时验证了本文建立的危化品基地安全预警评价模型有较好的应用效果。

本文构建的危化品基地安全预警评价模型，今后可以同硬件设备监测采集、软件系统计算分析相结合，构成一个科学客观、实时监测、及时预警的智能型数字化的安全预警系统平台。

[1] 刘立忠.基于Yaahp的土地复垦效益量化及应用[J].煤矿开采，2016，21（4）：90-94.

[2] 孙艳春，郭继秋.基于多级模糊综合评价法的房地产企业财务预警研究[J].企业经济，2012（8）：81-83.

[3] 刘渊，王煊军，夏本立，等.模糊综合评价法在偏二甲肼罐区风险评价中的应用[J].安全与环境工程，2010，17（4）：29-32.

[4] 张艳霞，蒋玉柱，李艳艳.基于最大隶属度原则的变压器绕组变形判别方法[J].山东电力技术，2015，42（1）：43-47.

[5] 许洪国，刘兆惠，王超，等.基于模糊统计的山区公路安全评价研究[J].中国安全科学学报，2006，16（10）：116-119.

10.13752/j.issn.1007-2217.2017.03.011

2017-06-21

2016年浙江省科技计划项目（2016C31114）