礦井通風系統(tǒng)的影響因素具有模糊性、灰色性和層次性,將模糊綜合評判、灰色系統(tǒng)理論和層次分析法有機地結合起來,提高了評價結果的可靠性和準確性。
2.2 模糊理論、粗糙集理論與人工神經網絡相結合
模糊理論和神經網絡技術是近年來人工智能研究較為活躍的兩個領域。模糊人工神經網絡評價法是基于BP算法發(fā)展起來的,引入模糊數學、遺傳算法等,匯集神經網絡與模糊理論的優(yōu)點,集學習、聯想、識別、自適應及模糊信息處理于一體,將技術方法應用到綜合評價領域,方法更加靈活、智能化。
波蘭學者Z. Pawlak于1982年提出的粗糙集(Rough Set,RS)理論是一種處理含糊性、不完整數據、不精確知識、不確定性問題的數學工具。相對于概率統(tǒng)計、模糊集等數學工具而言,粗糙集理論有這些理論不具備的優(yōu)越性。粗糙集理論能從各種不完備信息中發(fā)現隱含的知識,揭示潛在的規(guī)律,基于不可分辨的思想和知識約簡的方法,去掉決策表中的冗余屬性,化簡后的決策表具有與化簡前的決策表相同的功能,但化簡后的決策表具有更少的條件屬性,同樣的決策可以基于更少量的條件。
3 存在的問題
1)評價因素中各指標在評價過程中的權重確定,是安全評價的核心,權重確定正確與否,直接影響到安全評價結果的置信度。礦井通風系統(tǒng)是人-機-環(huán)境結構復雜的系統(tǒng),礦井生產過程中存在的許多問題都是非線性的,變量之間的關系復雜,評價指標體系的建立也十分復雜,難以用確切的數學方程來描述,屬于典型的非線性動力學系統(tǒng)。
由于井下系統(tǒng)有限空間及其空間動態(tài)變化等特性,礦井通風系統(tǒng)具有復雜、多變、隨機等內涵明確、外延模糊的特點,表現出極為明顯的非線性動力學特性。因此,無論是傳統(tǒng)的分析方法,還是模糊、灰色等綜合評價方法,都沒有很好地解決評價指標體系及權重的確定問題。由各種模型計算出的安全指數至今沒有統(tǒng)一的標準與方法,在安全等級的劃分上存在著隨意性,這使得評價結果的任意性很大。
2)對一個復雜對象的評價,由于各種評價方法的機制不同、方法的屬性層次相異,以及受所遴選的專家群和描述被評價對象特征的指標體系的影響,多種評價方法對同一資料的評價結果、排序結果之間可能存在較大差異。
評價方法的綜合集成無疑是很好的探索性研究,但它們并沒有從方法論角度解決評價結論的非一致性問題。因此,評價結論的非一致性是目前安全評價研究領域一個亟待解決的問題。
3)多數學者在評價方法的研究上都遵循著一種思路,即針對某類問題構造出一種新的方法,然后用一個例子來說明其方法的有效性,理論研究與實際應用存在差距。絕大多數評價方法缺乏相應的軟件系統(tǒng)支持,使得很多工作者望而生畏,嚴重阻礙了評價方法的推廣。隨著現代科技的迅速發(fā)展,特別是數學方法和計算機科學技術的發(fā)展,如何將安全評價理論、應用數學以及現代計算機應用技術有機結合,研究開發(fā)普適性的評價軟件系統(tǒng),仍然是期待解決的問題。
4 發(fā)展趨勢與展望
安全評價理論和技術作為一門交叉學科,涉及自然科學、社會科學、管理科學以及工程技術等多學科領域,包含深刻的科學問題和巨大的理論和實踐創(chuàng)新空間。在未來的發(fā)展階段,安全評價理論和技術,特別是礦井安全評價技術,將得到充分的發(fā)展和完善。并逐步在行業(yè)和社會得到普遍的推廣和使用。
1)加強科學合理的評價指標體系的研究
礦井通風系統(tǒng)是一個動態(tài)的、隨機的、模糊的、復雜的大系統(tǒng),要科學合理地對礦井通風系統(tǒng)進行評價,必須確定能夠確切地反映礦井通風系統(tǒng)實際狀況的參數指標,建立一個科學合理的評價指標體系。評價指標太多,可能過分增加評價指標結構的復雜程度和評價的難度,而且掩蓋了主要的關鍵因素;評價指標過少,評價過程雖然簡單易行,但難以全面反映評價對象的客觀狀況。
指標體系應能全面地反映被評價對象的綜合情況,從中抓住主要因素,既能反映直接效果,又要反映間接效果,以保證綜合評價的全面性和可信度;定量指標與定性指標結合使用,既可使評價具有客觀性,便于數學模型處理,又可彌補單純定量評價的不足及數據本身存在的某些缺陷;指標體系應使礦井通風系統(tǒng)達到技術可行、安全可靠和經濟合理的目標。
2)開展基于方法集的綜合集成評價的研究
方法集是指能獨立完成對對象進行評價的方法的全體?;诜椒木C合評價方法是在評價的基本原則指導下,根據一定的準則和規(guī)則從基本評價方法集中抽取若干方法,通過適當的模型,將它們綜合為一種評價模型對評價結果進行優(yōu)化組合的全過程。對于評價指標權重的確定以及多方法評價結論的非一致性問題,可以通過尋求有效方法的綜合集成來解決。
3)引入交叉學科理論進行綜合研究
隨著井下生產動態(tài)推進,在時間和空間上始終處于復雜的變化之中,危險性隨時間和空間的推移而變化,危險程度和危害程度的發(fā)展是動態(tài)的,礦井通風系統(tǒng)是一個多環(huán)節(jié)、非線性、動態(tài)性和模糊性的復雜關聯大系統(tǒng),必須引入交叉學科以及新理論和新方法進行綜合性研究。
應用現代應用數學、計算機科學、人工神經網絡、非線性科學、復雜性科學等對礦井通風系統(tǒng)評價將是今后的發(fā)展方向。
4)建立綜合集成評價的決策支持系統(tǒng)
由于礦井通風系統(tǒng)安全評價的“軟”科學性。對于礦井通風系統(tǒng)安全評價中的許多不確定因素的考慮,有必要針對礦井通風系統(tǒng)安全評價問題建立起專家系統(tǒng),更好地為安全評價服務。
將多方法組合、交互式思想同先進的技術方法綜合起來構成集成式智能化交互式評價支持系統(tǒng),應用綜合評價對象集、評價目標集、評價方法集,以及知識工程、專家系統(tǒng)、人工神經網絡、模糊集理論、非線性理論等,將現代計算機科學等先進技術與基礎理論融于一體,形成“人-機-環(huán)境-評價對象”一體化模式,使評價工具具備通用性、規(guī)范性、智能性、交互性等特征。
5 結論
安全評價是一項改善工業(yè)企業(yè)安全生產與管理現狀、建立安全生產長效機制的手段,是一項持續(xù)改進,不斷提高和完善的長期工作。對礦井生產系統(tǒng)現有的安全狀況、動態(tài)分析以及礦井安全性未來科學、準確的預測,是安全評價理論與技術研究的重要內容,也是安全管理過程必須解決的課題。通過對礦山通風系統(tǒng)安全評價方法及其發(fā)展趨勢的研討,可以有以下幾點結論:
1)礦井通風系統(tǒng)是一個多環(huán)節(jié)、非線性、動態(tài)性和模糊性的復雜關聯大系統(tǒng),具有復雜、多變、隨機等內涵明確、外延模糊的特點,安全評價必須引入非線性科學、復雜性科學等交叉學科以及新理論和新方法進行綜合性研究。
2)加強科學合理的評價指標體系的研究。指標體系應能全面準確地反映被評價對象的綜合情況,定量指標與定性指標結合使用,既使評價具有客觀性,便于數學模型處理,又彌補單純定量評價的不足及數據本身存在的某些缺陷;指標體系應使評價對象達到技術可行、安全可靠和經濟合理的目標。
3)各種評價方法的機制不同、方法的屬性層次相異,受所遴選的專家群及描述被評價對象特征的指標體系的影響,使得多種評價方法對同一資料的評價結果可能存在較大差異。開展基于方法集的綜合集成評價的研究,通過尋求方法的綜合集成來有效解決對于評價指標權重的確定以及多方法評價結論的非一致性問題。
4)建立綜合集成評價的專家系統(tǒng)和決策支持軟件系統(tǒng),形成“人-機-環(huán)境-評價對象”一體化模式,使評價工具具備通用性、規(guī)范性、智能性、交互性等特征。