中国安全生产科学研究院“十三五”系列科研成果

正城市轨道交通突发事件下大客流监控预警信息系统研究依托项目:城市轨道交通突发事件下大客流疏运监控预警技术和装备研发研究内容:中国安全生产科学研究院、中国电子科技集团公司第三十八研究所、北京城市系统工程研究中心等单位开展合作研究,研发了城市轨道交通突发事件下大客流疏运智能监控分析识别集成装备、人流密度及行为分析软件系统;建立了基于拥挤指数模型、时间序列分析、趋势分析等技术的大客流风险预测及分级预警模型;研发城市轨道交通突发事件下大客流监控预警信息系统。     

基于空间单元分析的装配式建筑施工安全预警模型

为提高装配式建筑施工的安全绩效,针对装配式建筑施工安全监测与预警问题,分析施工现场人的不安全行为、物的不安全状态以及不安全的环境及这3类危险源交叉关联情境;以单元空间为对象,提取各类危险源的动态信息,构建空间单元危险特征向量;采用支持向量机(SVM)分类算法建立装配式建筑施工空间单元安全预警模型。研究结果表明:空间单元安全监测与预警模型具有良好的泛化能力,可识别实际工程项目空间单元的安全风险。     

高速公路交通流实时安全性评价

根据多条高速公路近3年的事故数据及实时交通流数据,分析了高速公路运营安全性的相关影响因素,在此基础上提出了车速变异系数指标及其分级标准,建立了考虑交通流量、平均车速、车速变异系数、天气条件等多因素的高速公路交通流运行风险预测多元模型,并提出了高速公路交通流实时行车风险指数TRI指标,制定了交通流状态实时安全性评价标准,最后给出了高速公路交通流混合交通状态下的实时安全风险评价流程。通过西攀高速公路的交通流实时数据,验证了模型的有效性。     

基于突变理论的非常规突发事件下个体行为状态研究

针对非常规突发事件下个体行为状态,考虑物质环境、社会环境和个体属性等因素,建立评价影响个体行为状态的3级指标体系;在分析非常规突发事件下个体行为状态突变特征的基础上,建立非常规突发事件下个体行为状态的尖点突变模型;采用突变级数法对4类非常规突发事件进行实例分析,得到4类突发事件下个体行为状态的影响度。实例表明,不同类型非常规突发事件下个体行为状态的影响度不同;重大自然灾害和公共卫生类型突发事件中个体行为所受影响最大,社会安全事件次之,事故灾难突发事件中最小。     

基于免疫机理的化工园区安全生产预警机制设计

为从预警角度预防化工园区安全生产事故,基于生物免疫机理,先应用仿生学方法从整体分析化工园区的"生理结构",再从局部分析化工园区安全生产事故预警体系与生物免疫系统的相似性,首次提出包括诊断识别子系统、预警信号子系统、协调控制子系统和记忆库的化工园区安全生产事故免疫预警系统;设计了一种新的包括预警指标参数输入、模型运算和结果输出3个功能模块的化工园区安全生产事故预警机制。预警机制的输入模块实现预警指标数据输入与处理的功能,运算模块实现预警模型运算的功能,输出模块给出量化评价和图形分析2种结果。基于此设计,将构建预警指标体系,建立化工园区安全生产现状预警和未来预测模型。     

基于BP神经网络的煤矿安全预警评估机制研究

从预警预控机制出发,针对煤矿安全生产的特点对其安全隐患进行识别,从而构建由人员行为、自然因素、组织管理等影响安全状态的预警体系。提出了基于BP神经网络的安全预警评估模型,并给出了模型的实例检验,建立了预警预控的运作流程,为煤矿安全生产的长效机制提供决策支持。     

基于视野和投影修正技术的车辆纵向安全研究

针对现有机器视觉测距技术存在焦距选择不当,以及由特征点离地间隙造成的纵向测距精确性较低导致纵向预警时刻滞后的问题,提出一种基于视野修正和投影修正技术的用于测量同向行驶且有不可忽视的碰撞风险的2个车辆间纵向距离的方法。采用麋鹿试验分析发散态纵向识别区域模型不足,建立收敛态纵向预警区域模型,结合安全制动距离动力学仿真结果,计算出收敛态纵向预警区域模型对应的稳态成像焦距值,完成视野修正;利用静态参数拟合回归得出纵向误差函数,完成特征点投影修正,实现高精度纵向距离测量。运用靶源板静态试验进行测量验证。结果表明:文中所给方法在30~100m测量范围内的测量精确度平均相对误差低于3.5%,绝对误差小于2.6 m。     

高速公路汽车防碰撞模型仿真研究

随着高速公路的快速建设,交通事故迅猛增长.保证适当的车辆行驶距离是预防高速公路事故的有效手段.论文根据车辆制动规律和运行状态,得出行车安全距离模型,同时对模型中的参数进行了说明和分析.采用MATLAB软件对高速公路车辆的安全距离模型进行仿真分析,得出安全距离随车速和附着系数的变化规律,寻求既保证车辆安全行驶又不影响道路通行能力的合理的安全距离值,为降低高速事故率提供一定的依据.     

基于语言集信息的突发事件预警方法

为了弥补现有突发事件预警研究忽略现实生活中预警信息的模糊性特征的不足,提出基于语言集信息的突发事件预警方法。首先,给出模糊框架下语言集信息的基本置信度计算方式;其次,利用模糊证据推理融合模糊框架下的语言集信息;再次,根据不同评价等级上的最终置信度判断预警对象所处的安全状态,以此达到预警的目的;最后,通过算例分析来验证所提方法的可行性和有效性。结果表明:所提方法能够很好地处理现实生活中突发事件的模糊预警信息。     

基于熵权模糊物元的高速公路路段安全综合评价

针对目前道路安全评价中信息屏蔽和主观性问题,利用模糊物元理论和熵权理论对高速公路安全水平进行了定量评价。在考虑影响道路安全水平多种因素基础上,构建了道路安全评价指标体系。以定量分析为主,将模糊物元、隶属函数及信息熵有机结合起来,建立了高速公路安全水平综合评价模型。以信息熵理论为基础确定了各评价指标的权重系数。将模型应用在新疆高速公路不同路段安全评价中,并与其它综合评价模型比较分析,验证该模型的有效性。研究结果表明该模型实用性强,计算过程简单,在道路安全评价中具有一定应用价值。     

高速公路安全水平仿真分析

为深入研究高速公路安全系统,用系统动力学(SD)方法分析驾驶员、车辆、道路、应急救援等组成要素以及环境、管理等影响因素之间的关系,建立高速公路安全系统因果关系模型和存量流量模型。用层次分析法(AHP)确定各影响因素的权重。以三福高速公路为例,用Vensim软件模拟高速公路运营期间系统安全的变化情况。结果表明,在该高速公路运营期间,系统安全与车辆安全度呈先上升后下降的趋势、道路安全度呈下降趋势、驾驶员安全度与应急救援能力呈上升趋势。通过与实际数据对比,验证了模型的有效性。     

基于供应链和可拓决策的食品安全预警模型及其应用

为提高食品安全预警能力,改善食品安全状况,以食品原料供应环境质量、生产加工、流通加工、销售食品质量、食品安全管理与监测作为食品安全预警的关键因素,提出一种基于供应链和可拓决策的食品安全预警模型。从供应链的角度建立食品安全预警指标体系,确定食品安全的经典域、节域和预警对象;建立食品安全预警模型并给出食品安全预警的方法和步骤;结合A省2010年的食品安全数据,定量评价A省食品安全预警状态,结合模型评价结果进行单指标和综合安全预警分析,验证该模型的合理性和适用性。研究结果表明:针对食品安全状况与预警特征,运用基于供应链和可拓决策的食品安全预警模型,能够对食品安全状态进行快速判断并有效预警。     

高速公路冰雪天气应急能力后评估关键技术研究——以江苏省为例

为有效评估高速公路路网应对冰雪天气的应急能力,在应急管理工作调研的基础上,结合改进型层次分析法和模糊综合评估,建立了高速公路冰雪天气应急能力综合评估模型。模型指标体系包含3个一级指标、10个二级指标和32个三级指标,通过改进传统层次分析法的判断矩阵构建方式,引用模糊三角函数确定指标权重,有效降低了主观因素对多指标赋权的影响,并将模型应用至江苏省高速公路冰雪天气应急能力后评估分析中。实例分析结果表明,综合评估模型得出江苏省高速公路冰雪天气应急能力"良好",评估应用效果较佳,为冰雪天气条件下的高速公路应急能力后评估提供了理论研究基础。     

校园突发事件中密集学生群恐慌特征及风险分析

本文对突发事件中密集学生群可能的心理特征状态以及行为特征状态进行了分析,并将模糊综合评判方法应用于突发事件中密集学生群的风险分析。根据突发事件中密集学生群可能的恐慌心理特征状态和安全系统理论,具体分析了影响突发事件中密集学生群恐慌心理的因素;建立了多级模糊评价模型及评价因素集;合理地提出了评价因素的评价语集;采用定性与定量相结合的层次分析法建立了评价因素的权重集。并将该模糊评价方法应用于某高校教学大楼密集学生群的风险程度分析,得到其风险程度等级。最后,应用MATLAB编制了突发事件中密集学生群的风险程度评价专用计算机程序。对某高校教学大楼密集学生群的风险程度进行了实例计算,提出了合理可行的对策措施,同时为各个高校制定突发事件应急救援预案提供了科学依据。     

基于机器学习的CNG加气站风险预警模型研究

加气站一旦发生事故,不仅会造成人员伤亡和财产损失,而且也会给周边居民乃至社会带来一定的负面影响。借助机器学习技术,构建CNG加气站风险预警模型,对加气站的风险状态进行预警,实现对事故的事前控制。首先建立了加气站风险预警指标体系,以12座加气站为研究对象,采集指标样本数据,通过大数据分析技术构建训练数据集,并采用SMOTE算法解决了样本不均衡问题;然后分别采用决策树、朴素贝叶斯、SVM、KNN等4种机器学习分类算法构建预警模型。研究证明,采用决策树算法和SVM构建的预警模型准确度均达到97.8%,可以对加气站的风险状态进行有效识别和预警。     

基于PNN的煤矿安全生产风险综合预警研究

为加强煤矿安全生产风险预警管理,对煤矿安全生产系统风险因素进行分析,从人-机-环-管理四个方面建立了风险预警指标体系,给出了各指标的定义;提出了指标风险预警等级临界点的设置和指标警度计算方法;应用概率神经网络（PNN）构建了安全生产风险综合预警模型,通过指标风险预警等级临界点构建训练样本,并对预警模型进行了性能检验和工程应用。结果表明,基于PNN的安全生产风险综合预警模型风险识别能力强,运行速度快,计算效率高,可以进行推广应用。     

基于多模态信息融合的心理负荷评估*

为了相对稳定地识别人员是否处于心理负荷状态,设计并实施含能材料起爆作业心理负荷诱导试验。首先对心理负荷诱导情况进行判断,然后分别采集27名被试在静息状态和实施含能材料撞击起爆作业状态下的眼动、心率变异性（HRV）和脑电信号（EEG）,通过正态性检验和假设检验获得心理负荷表征指标并进行统计功效分析,依据表征指标,采用支持向量机（SVM）和随机森林（RF）算法建立多模态信息融合的心理负荷评估模型,最后采用被试工作特征曲线（ROC曲线）分析各模态组合和分类器的心理负荷识别性能。研究结果表明:双模态（眼动+EEG）下SVM算法和3模态下RF算法评估性能和稳健性较高,多模态信息组合具有优异的识别效果。     

高速公路交通流分析与安全预警机制研究

为加强对高速公路交通运行不稳定状态的控制,基于三相交通流理论,分析亚稳定自由流特性。综合运用交通流基本参数的三维曲面分析、等值线分析和Z型结构基本图分析,分别确定双向6车道、8车道条件下亚稳定自由流的参数阈值,并建立基于亚稳定自由流识别的高速公路不稳定状态预警机制。通过监测、识别、决策、警告4个功能,实现对高速公路交通拥挤和瘫痪的预判和干预。结果表明,对亚稳定自由流的有效识别与预警,有助于提升道路交通管理执法与决策的科学化水平。     

筒型平台拖带偏航风险预警研究

为保障海上拖航安全、预防水上交通事故的发生,提出一种筒型平台拖带偏航风险预警方法。首先基于分离式操纵运动模型(MMG)和悬链线模型,构建3自由度筒型平台拖带系统运动模型,得到拖带系统运动状态;采用卡尔曼滤波算法构建拖带系统轨迹实时预测模型,实时预测拖带系统中拖船与筒型平台的运动轨迹;最后基于指标预警准则,建立拖带系统偏航风险预警模型,并根据拖航实际情况,确定预警的指标、条件、方式和流程。仿真试验结果表明,所提预警方法,能提前识别潜在偏航风险,发出警报,并结合实际拖航水域通航环境,给出相应的缓解和消除风险的措施,为船舶驾驶人员和海事管理人员提供操纵指导。     

矿井提升关键机构安全监测与预警系统研究

基于矿井提升机构安全运行的重要性,以新城某矿为研究背景,建立混合井提升关键机构的安全动态监测及预警系统。采用数值模拟方法建立提升机基础有限元模型,并进行模态分析,得出提升机基础的各阶振型频率。对分级加载过程进行时程分析,把最大振动位移达到危险值时的振动加速度作为提升机基础的安全动态监测指标。建立井架有限元模型,分别研究空载静止状态和正常使用极限状态下井架的受力与变形,从而得到井架破坏的临界预警值,以此建立预警系统。结果表明,以临界预警值作为安全性量化指标建立的预警系统能用来对提升机运行过程中产生的故障进行预警,并确定故障所在位置。