基于集对分析和马尔科夫链的航空维修安全动态评估

为有效解决航空维修安全评估过程中诸多不确定性问题,将集对分析(SPA)理论和马尔科夫链(MC)结合,建立航空维修安全动态评估模型。基于人-机-环系统理论,在构建评估指标体系的基础上,采用SPA理论中联系度的概念,以及同势、均势和反势的定义描述航空维修安全水平及其变化特征;运用MC模型确定的状态转移概率矩阵,预测航空维修安全动态变化趋势。以某航空兵机务大队为例,评估该单位维修安全动态变化趋势。计算结果表明,模型能有效刻画该机务大队维修安全动态变化特征,得出其安全状态等级为基本安全,总体安全水平具有减弱趋势。     

基于SPA-Markov的飞行安全态势评估与预测研究

为提高航空公司飞行安全风险控制和预测水平,利用QAR数据作为支撑,结合集 对分析和马尔科夫理论建立飞行安全态势评估模型。该模型以QAR超限事件为评估指标 ,采用集对分析中的联系度来描述安全风险等级;运用马尔科夫理论确定安全状态的转 移概率矩阵,以预测飞行安全动态变化趋势。最后以某公司A320机队6个月发生频率最 高的7类超限事件对模型进行验证。结果表明:该公司2月、6月和预测月份的安全状态 为一般风险,其他月份为低风险;总体安全状态也为一般风险,并有增加趋势。     

基于优化IGA-ELM模型的爆破振动特征参量预测研究

为有效预测露天矿爆破振动特征参量,建立基于组合赋权的免疫遗传算法(IGA)优化极限学习机(ELM)预测模型。建立该模型之前,根据爆破振动影响因素确定输入层参数,根据爆破安全规程判据确定输出层参数;然后,应用调和平均数概念整合模糊层次分析法(FAHP)所得主观权重和熵权法所得客观权重,量化输入层参数权重;其次,针对现有ELM输入层权值、隐含层偏差的选择问题,引入IGA对其进行优化选择,并通过逐步增减法探究ELM隐含层最优节点数。该模型曾被应用于某露天矿。研究结果表明:用所构建优化IGA-ELM模型能够更准确地预测露天矿爆破振动特征参量,且所得均方误差、决定系数、仿真误差明显优于其他模型。     

基于机器学习的电动汽车电池系统的风险预警

为提高动力电池在实车工况下安全预警的及时性和准确性，将电池系统安全预警问题提炼为关键状态预测及基于预测状态的预警分类2大科学问题，根据实车运行中的电池状态数据，选择电池的单体电压最高值、单体电压极差等作为关键预测对象；利用费舍尔计分和最大信息系数(MIC)进行特征选择，采用样本卷积和交互网络模型(SCINet)实现关键状态预测；基于预测的状态，建立多分类随机森林(RF)模型，对动力电池的安全风险进行分级预警。研究结果表明：该模型对电池多个参数具有很强的预测能力，如预测1 min后单体电压最高值的均方根误差(RMSE)为0.027 1,温度最高值为0.054 0;对电池系统1 min后安全风险等级预测的查准率为84%,宏平均f₁分数为74%。     

考虑随机效应的腐蚀管道贝叶斯退化分析

为提高管道腐蚀退化分析模型的适用性和预测精度,加强管道安全性管理,提出一种通用的基于贝叶斯理论考虑随机效应的逆高斯(IG)过程退化分析方法。根据系统退化随机效应信息,并结合直接处理在线预测数据集的方法,利用贝叶斯方法建立一个简单的IG模型和随机漂移(RD)、随机波动(RV)、随机漂移-波动(RDV)等3个随机效应IG模型。基于相关模型参数产生的后验样本,通过贝叶斯χ2优度检验得到的概率分别为简单IG模型为0. 981 3; RD-IG模型为1. 00; RV-IG模型为0. 925; RDV-IG模型为0. 994 7。案例结果表明:RD-IG模型对数据拟合良好,贝叶斯分析方法在实时监测场景下进行退化预测灵活性强;考虑随机效应的退化分析能提高预测的准确性。     

回采工作面瓦斯涌出量VMD-DE-RVM区间预测方法

为有效、准确地预测回采工作面绝对瓦斯涌出量,基于变分模态分解(VMD)方法;差分进化(DE)算法和相关向量机(RVM)原理,提出回采工作面绝对瓦斯涌出量的VMD-DE-RVM区间预测方法;通过VMD方法将绝对瓦斯涌出量分解为若干固有模态分量并分析其局部特征,分别建立每个固有模态分量的RVM预测模型,并通过DE算法优化模型参数以提高预测精度;加权叠加各个分量的预测结果得到绝对瓦斯涌出量预测结果,并将其与经验模态分解方法所得结果对比。结果表明:应用该方法预测回采工作面瓦斯涌出量,能弱化瓦斯涌出量的局部特征,得到置信度为95%时涌出量预测区间有效度为100%,平均绝对误差为0. 096 m3/min,平均相对误差为2. 43%,预测精度有所提高。     

灰色预测法在设备状态趋势预报中的应用

分析了设备运行状态的特征 ,运用灰色系统理论对设备状态特征量——振动烈度 ,建立了灰色预测模型。计算结果表明 ,预测模型的计算值与实际测定值非常接近 ,而且可进一步预报设备运行状态趋势。灰色预测法的引进 ,丰富了设备状态监测与故障诊断技术学科的基础理论 ,推动了该学科向更高水平发展 ,预示了该学具有更广阔的应用前景。     

基于PSR模型的石嘴山市生态安全评价与预测

老工业城市面临资源过度开采带来的生态环境破坏问题，生态安全评价与预测有助于改善环境质量，提高生态系统稳定性。基于压力-状态-响应(Pressure-State-Response, PSR)模型构建生态安全评价指标体系，综合使用熵权法和层次分析法确定指标权重，运用综合指数模型对宁夏石嘴山市2010—2020年进行生态安全评价，并通过障碍度模型分析限制石嘴山市发展的制约因素，使用灰色预测GM(1, 1)模型对石嘴山市未来几年生态安全状态进行预测。结果显示：石嘴山市生态安全由2010年的“恶劣”逐渐转变为2020年的“临界安全”。目前，制约石嘴山市生态发展的主要因素有工业废气排放总量、一般工业固体废物综合利用率、化肥施用量和能源消耗量。石嘴山市未来几年生态安全状态将继续呈现好转，其状态将由“临界安全”逐渐转换为“较安全”。     

飞行员人因可靠性定量预测

为有效预测飞行员的人因可靠性,以保障飞行安全,基于认知可靠性与失误分析法(CREAM)的扩展法,建立飞行员人因可靠性定量预测模型。依据飞行员的任务特点,调整认知行为及认知功能。通过优化共同绩效条件(CPC)因子水平等级,并增加新的因子,改进CPC因子依赖规则,用于修正因子的初始评估结果,解决扩展法未考虑因子间关系的问题,从而完成模型的建立。利用回看分析法验证模型的有效性,采用所建立的模型和扩展法分别对已发生的飞行案例进行预测,并与实际发生结果对比分析。结果表明,与扩展法相比,采用飞行员定量预测模型得到的预测结果与案例发生结果所反映的控制模式更为匹配。     

建筑工程安全文明施工费预测精度研究

为准确测算建筑工程安全文明施工费,提出案例推理技术(CBR)-最大信息系数(MIC)-随机森林(RF)预测模型方法。通过实地调研61个典型工程样本数据,选择12个安全文明施工费的影响因素作为候选特征变量,采用CBR进行样本相似度检索以构建模型的训练样本集,运用MIC确定关键特征变量输入模型,组合建立3种RF模型(RF、MIC-RF和CBR-MIC-RF),并通过实证分析其预测精度。结果表明：通过样本相似度检索和识别关键特征变量,可显著提高RF模型的预测精度(平均绝对百分比误差(MAPE)为3.35%);模型预测精度随不同等级的相似度阈值呈“U”型变化,设置合适的相似度阈值对提升模型的预测效果至为关键;CBR-MIC-RF模型可获得比支持向量机模型更好的预测性能。     

桥梁安全状态评估有限元模型修正方法

桥梁结构的长期健康监测和安全状态评估需要一个能真实反映结构静动力特性的有限元(FEA)模型,而初始有限元模型与实际结构往往存在误差。提出一种有限元模型修正方法:首先进行环境激励测试,然后用随机子空间(SSI)识别,最后用粒子群算法(PSO)进行优化。以一座模型斜拉桥为例,利用布置在桥梁上的拾振器,测试环境激励下的桥梁的振动信号;采用SSI法对测得的信号模态识别,并用PSO修正有限元模型。结果表明,经过修正,桥梁有限元模型的第1,3,4和5阶频率值与实测信号分析值的误差均减小,能真实反映结构的静动力特性,可用于桥梁安全状态评估。     

IFA发布设备防护失效评估方法

正近期,德国保险协会下属的职业安全健康研究院(IFA)发布了设备防护失效评估方法,该方法以EXCEL表格的形式,列出了设备可能出现的失效情况及状态,通过评估得出设备防护失效的可能性,进而为提高防护设备可靠性和防范事故提供参考。统计数据显示,涉及机械设备的职业安全健康事故中,超过1/4的事故是由于防护设备失效导致的,而通常情况下,     

集对分析在锅炉汽包安全评估中的应用

为了对锅炉汽包进行安全评估,综合考虑"人-机-环境-管理"因素,从运行工况、汽包本体因素、员工素质因素和安全管理因素4个方面动态分析汽包失效影响因素,确定应力腐蚀、焊接热裂纹、应急能力和管理制度等22个评估指标,建立汽包安全评估指标体系。采用熵权法确定评估指标权重,结合集对分析理论对汽包安全等级和安全状态做出判定和预测。以昆明锅炉厂某锅炉汽包为研究对象对该评估模型进行实例应用,结果表明:集对分析理论对汽包的安全评估结果符合实际情况,适用于汽包的安全评估,为汽包安全评估工作提供一条新思路和方法。     

基于GMM模型的煤矿顶板事故致死人数预测

为了解决目前常用预测模型对随机波动性较大数据预测精度偏低的问题,文章在灰色预测GM(1,1)的基础上引入马尔可夫状态转移矩阵,建立了灰色马尔可夫预测模型(GMM),并将该法运用到煤矿顶板致死人数的预测中。经计算GMM模型的预测平均相对误差为1.181%,最大相对误差3.426%,与GM(1,1)法相比,后者精度分别提高了21倍和13倍。     

复合板压力容器点腐蚀缺陷运行适应性评价

为准确反映含点腐蚀缺陷复合板压力容器的安全状态,在复合结构弹性力学分析的基础上,通过工程实例,采用运行适应性(FFS)评价方法对其进行安全评定与剩余寿命评估。结果表明:复合板压力容器安全评定时应考虑覆材的影响,依据提出的力学模型分别对覆材厚度计入和不计入强度设计2种情况进行应力校核,同时结合蚀孔的分布特征,对其特征尺寸进行统计学平均后计算剩余强度。在剩余寿命预测中,已考虑蚀孔直径和深度随时间变化对剩余强度的影响。通过计算最大工作压力(MAWP)参量,已对某一压力容器进行寿命评估。     

老龄油气管道安全寿命综合评估方法研究

为合理评价老龄油气管道的安全运行状态,降低老龄管道运行风险,基于安全系统理论提出一种安全寿命综合评估方法。首先,通过事故树分析辨识老龄油气管道系统风险因素,从管道内检测、管道外检测、压力试验、修复和承压状况5个方面建立管道安全寿命评价指标体系;然后,采用层次分析法计算指标权重,并基于模糊集理论和灰色理论预测管道安全寿命;最后,以国内某一管道为例证明该方法工程应用的可行性。结果表明,该方法能够较为全面评估老龄油气管道的安全寿命,评估结果符合工程实际情况,具有较高应用价值,能够为国内老龄油气管道的安全寿命评价与风险决策提供技术支持。     

基于模糊贴近度的组织安全文化评估方法

鉴于组织安全文化评估过程中,各因素指标及其相互作用关系具有模糊性,引入模糊数学理论,提出一种基于模糊贴近度的组织安全文化评估(SCA)方法。首先,构建组织安全文化因素指标体系以及确定SCA特征状态模式;其次,依据模糊语言隶属度函数以及特征状态模式,确定指标与SCA等级的隶属度;第三,确定指标与各等级的非对称贴近度,依据模糊贴近度判断矩阵进行评估决策;最后,以核电组织安全文化为例,通过对比分析进行方法的验证。实例分析结果的一致性表明:该方法能有效量化系统状态与各评估等级之间的贴近程度,能解决安全文化以及评估状态的模糊性问题,且评估结果与实际状态相吻合。     

基于集对分析的安全防范系统动态效能评估

针对安全防范系统的特点,建立了安全防范系统效能评估指标体系,采用无需一致性检验的G1法确定了指标权重;由于安全防范系统能效评估在国内还处于起步阶段,对其分析还只限于静态评估,提出采用集对分析和马尔可夫链对其进行动态效能评估,在建立的评估指标体系的基础上进行了安全防范系统动态效能评估模型,利用联系数确定了安全防范系统的效能等级,通过集对势的分析判断系统效能的变化趋势,动态的评估了系统效能等级,根据马尔可夫链的遍历性,预测安全防范系统最终的效能等级,从而为管理者提供决策性的理论依据。     

基于物联网技术的设备状态维修安全管理研究

随着物联网(IOT)技术的不断发展,状态维修(CBM)理论逐步运用于设备安全管理中。通过构建基于物联网技术的设备状态维修安全管理体系,建立CBM预测决策模型,并通过设备轴承状态维修的例证来说明模型的可用性。结果表明:设备实现物联网后,基于物联网技术的设备状态维修安全管理是科学可行的,便于设备的维修管理,提高设备的安全工作寿命。     

基于智能手机采集数据的施工活动识别

施工人员的活动监控对施工安全管理及预防职业疾病至关重要。为提升施工安全的智能化管理水平,对楼板钢筋工程施工中的8个主要活动进行识别。为弥补单一传感技术采集维度不足的缺陷和集成传感技术对系统灵活性的限制,采用智能手机内置加速度传感器和陀螺仪采集试验人员模拟施工人员活动时的加速度和倾角数据,并提取平均值、标准差、协方差、四分位距(IQR)为活动的特征矢量。通过决策树中的CART算法建立分类训练模型,采用“交叉验证法”对模型进行评估和验证。测试结果表明:对于样本个体的平均分类准确率为95.28%,预测准确率为92.86%;样本总体的分类准确率为89.67%,预测准确率为94.82%。研究表明,基于智能手机采集数据的决策树模型可以用于施工人员的活动识别。