基于DBSCAN聚类的城市区域火灾风险计算方法——以深圳市盐田区为例*

为探究评估城市区域的火灾综合风险,提出空间聚类和层次分析法对深圳市盐田区2011年至2019年火灾数据进行建模分析。运用DBSCAN聚类模型对火灾地点进行分类,结合层次分析法构建火灾风险评估验证模型,探讨聚类结果、火灾场景、火灾原因构建系统层次结构模型,综合得出风险评估结果。通过将聚类区域还原至百度地图,结合场景信息及层次分析法指标值对模型的有效性进行验证。结果表明:由于各区区域功能及地理位置不同,区域火灾风险值有明显差异,模型计算出的4个区域结果与实际火灾情况具有一致性。     

基于 K-means聚类算法的沥青烟电除尘器火花分析

为了保证沥青烟电除尘器的除尘效率、降低除尘设备的火灾风险,采用了K-means聚类的方法分析ESP放电信号。首先将ESP伏安特性曲线的二维空间进行了分割,确定了不同运行状态与聚类中心的关系,然后使用K-means聚类算法计算其聚类中心,最后根据当前ESP输入参数与各个聚类中心欧氏距离的关系,从而判断出ESP是否处于火花放电状态。仿真结果表明该方法可以准确地判断出所有火花放电信号。     

基于时间的进场航班效率评估方法研究

终端区作为空中交通的起讫点,是拥堵、延误的多发区,其运行效率对航班整体的运行效率至关重要。欧洲航行安全组织(EUROCONTROL)采用畅通进场时间(Unimpeded AMSA Time)作为量化进场效率的标杆。我国目前还没有明确的进场效率量化指标,因此可以借鉴畅通进场时间这个指标来评估进场效率。以首都机场为研究对象,首先对进港航班ADS-B数据进行预处理来计算进场时间,然后利用K-means聚类算法对航班进行分组,运用回归分析法找寻与终端区拥挤程度关联性最强的解释变量,提出关于畅通航班拥挤阈值的方法来计算畅通进场时间,最后用时间效率指标对进场效率进行评估,得出5月首都机场的进场效率为83. 39%,可为进场效能评估提供参考。     

基于LOF的K-means聚类方法及其在微震监测中的应用

矿山微震事件集群是分析矿震的重要参考之一，其准确的划分对矿山微震分布特征和微震活动分析具有重要作用。提出了1种基于局部离群因子(Local Outlier Factor, LOF)的K-means聚类算法并构建了综合SSE评价指标和模型，通过LOF算法检测异常微震事件和选取初始聚类中心，利用Krzanowski-Lai指数确定最佳聚类分组数；采用模拟计算比较了不同数据集大小的聚类效果。结果表明:基于LOF的K-means聚类方法评分最高，聚类结果最好；并利用该聚类方法分析用沙坝矿1 649个微震事件的分布特征与微震活动性。实例表明，K=7为最佳聚类分组数，聚类簇的划分受断层滑移和矿山生产活动的影响。     

施工组织正式网络结构特征对组织安全行为的影响关系研究

为提升建筑施工安全管理水平,探讨施工组织正式网络的结构特征对组织安全行为的影响关系。基于社会网络分析方法,引入安全沟通作为中介变量,建立施工组织正式网络结构特征、安全沟通和组织安全行为的假设模型。基于91个施工组织正式网络结构特征分析,使用多层回归分析方法检验假设模型。结果表明:网络密度、出度中心势和聚类系数均显著正向影响组织安全行为;中间中心势和平均路径长度均显著负向影响组织安全行为;入度中心势对组织安全行为影响不显著;安全沟通分别在出度中心势和中间中心势与组织安全行为的关系中起完全中介作用;安全沟通分别在密度、平均路径长度和聚类系数与组织安全行为的关系中起部分中介作用;安全沟通在入度中心势与组织安全行为的关系中未起到中介作用。     

机务维修人员疲劳风险评价模型及管理系统实现

为量化评价民航机务维修人员疲劳风险,首先通过调研和德尔菲法构建机务维修人员疲劳影响因素评价指标体系,依据灰色聚类原理,建立民航机务维修人员疲劳风险灰色聚类评价模型;然后从维修单位采集实际数据,结合各指标权重,通过算例验证模型的有效性;最后将模型应用于机务维修人员疲劳风险管理系统的开发中,实现调查问卷的电子化和评价过程的自动化计算。结论表明:用灰色聚类模型可实现机务维修人员疲劳风险的量化评价与分级,系统软件可作为机务维修单位疲劳风险管理的实际工具进一步推广应用。     

基于椭圆傅利叶描述子的故障诊断模型性能评价

针对基于特征聚类的故障诊断模型性能评价的需要,融合椭圆傅利叶描述子与图像相似度计算方法,提出基于椭圆傅利叶描述子的图像边缘检测方法,在数据样本及数据方法未知的情况下,仅根据故障分类结果的图形轮廓特征向量来评价模型故障诊断效果的稳定性。结果表明：与经典聚类评估算法Kmeans、Clara、Dbscan的评估结果一致,且计算简单。该评价适用于基于特征聚类的故障诊断模型稳定性评价,可为故障诊断结果的可信程度提供参考依据。     

社会安全事件空间分布研究

在讨论社会安全事件空间分布特点的基础上,简要介绍用于空间自相关性分析的主要算法。重点对基于密度聚类(DENCLUE,density-based clustering)的算法的基本原理、过程及利用积分均方误差MISE进行精度检验等方面进行阐述。将该算法用于社会安全事件空间分布研究领域中的犯罪热点区域探测。分析结果表明,与以往分析方法相比DENCLUE算法具有抗噪声能力强、能生成任意形状的聚类等特点,可有效地用于社会安全事件空间分布区域的研究,但也发现算法在格网边长的确定及窗宽长度选择方面的不足,有待进一步研究。     

高含硫井场应急广播系统通知效能评估方法

依据事故的健康后果和实时系统的时间限,评估应急广播报警通知策略。将研究区域分为若干子区域,从实时系统的时间限和目标区域的死亡概率两个角度分析分区报警的通知效能,建立了能效评估的Deadline模型和概率模型。为简化运算,结合改进的Q型聚类方法对同一子区域内的居民进行分组,使同组居民共享相同的报警通知;然后引入贪心算法,建立目标区域居民分区、分组的指标体系,对概率模型求解,根据概率函数估计人员的健康后果,评估广播报警通知策略的有效性。最后以四川某气田P303井场为例,采用概率模型对该区域通知策略进行优化,获得贪心策略下的最优通知顺序。研究表明,应急广播通知策略的评估与优化对应急预案的编制有重要意义。     

基于混合聚类的农村公路单车事故影响因素分析

为探究影响安徽省农村公路单车事故严重度的主要因素,利用因子分析法,将自变量转化为相互独立的公共因子,依据因子得分,利用K均值算法聚类事故数据;采用二元Logistic回归模型对各类别数据建立事故严重度模型。结果表明:相对于潜在类别分析,基于混合聚类结果构建的Logistic回归模型拟合优度、预测精度更优;性别、年龄、是否超速等仅在某一类别中显著;道路线形、地形等在多个类别中显著,但对于事故严重度的影响方向不同。     

采空区上覆火成岩断裂致灾机理研究

为了解释采空区影响下火成岩断裂破坏诱发地表裂缝的形成原因,通过建立两种采动影响下的火成岩断裂物理力学模型,推导出采动影响下火成岩初次断裂和周期性断裂判据。结合铁法晓南矿开采出现的地表裂缝,分析了火成岩断裂破坏机理,并对火成岩断裂破坏进行了预测。通过与现场实测地表裂缝位置加以验证,证明了所建力学模型的可靠性,并给出了后续生产中关于地表裂缝的规避性建议。     

基于数据驱动的石化装置静态报警抑制策略研究

由生产状态变化引起的误报警频发,为解决现有针对基于状态报警的抑制方法缺乏完整性与定量分析的问题,提出了新的报警抑制策略。通过分析报警记录等数据库,对引起报警的生产条件进行结构化整定并量化,利用分类筛选与数据过滤找出基于状态的报警,再结合关联性分析和概率判断,建立了基于数据驱动的静态报警抑制策略。使用现场数据的试验证明了该方法的有效性。     

结构物损伤预测模型及其在隧道施工中的应用

基于结构物风险评估理论,构建结构物损伤预测模型,并将其应用于隧道施工的研究中,以解决在地下工程施工中引起地上建筑损伤预测的技术难题。将数值模拟与模糊数学隶属度相结合,形成对结构物在隧道工程施工状态下的损伤预测模式,并以西安地铁某区间盾构下穿高铁涵洞为算例,提取相应的智能监测数据对该预测模式的可行性进行验证。结果表明,数值模拟与模糊数学隶属度相结合的结构物损伤预测模型计算效率高,便于操作,适用于隧道工程施工时对地上建筑物的安全评估,能有效解决在地下工程施工中引起地上建筑损伤预测的技术难题。     

风浪流影响下的船舶废气排放测度模型研究

船舶速度是船舶废气排放量计算的重要影响因子。为更加准确地测度船舶废气排放量,考虑海洋环境场对船舶速度的影响,分析了风、浪、流影响下的船舶运动,利用获取的实时风、浪、流信息对船舶AIS提供的航速进行修正,在此基础上建立了风、浪、流影响下的船舶废气排放测度模型,并介绍了船舶引擎功率的估算方法,以及排放因子和负荷因子的确定。最后,选取某散货船和客滚船的两个航次,分别采用传统模型和风、浪、流影响下的船舶废气排放计算模型进行计算,以CO2排放量反推油耗,并计算其与实际油耗的误差,结果表明,与传统模型计算结果相比,基于风、浪、流影响下的船舶废气排放测度模型得到的误差均有所减小,分别减小16.90%、18.60%、21.59%、21.94%,验证了模型的有效性。     

基于容量损失的交叉航路高度层分配

我国空中交通网络越来越复杂,航路交叉点附近的冲突日益增多,调配冲突时需令航空器改变高度层,这却会导致航路容量损失。计算了航空器改变高度层时对其他高度层造成的容量损失系数,并在此基础上以最小化容量损失为目标建立模型,设计了启发式算法,以航路交叉点附近的4架有冲突的航空器为例进行仿真计算。仿真结果表明,该模型可以根据航路各高度层实时飞行流密集情况,求出使航路总容量损失系数达到最小的航空器避让方案,从而减少航路上的容量损失,提高空域资源利用率。     

长江干线中下游溢油应急设备点选址优化

为优化长江干线中下游溢油应急设备点选址,建立溢油应急需求水域风险评价体系,采用云模型对其评价,进而构建以加权距离最小为目标的溢油应急设备点选址模型。采用自适应差分进化算法(Adaptive Differential Evolution,ADE)对其求解。将模型应用于九江港的溢油应急设备点选址,最终解算选址于瑞昌港区及彭泽港区,此评估结果与九江港实际规划相符。     

考虑驾驶员反应时间的车辆碰撞预警模型

为了保证车辆在行驶过程中的安全性,提出了一种考虑驾驶员反应时间的车辆碰撞预警模型,改进了传统模型中驾驶员反应时间定值化的缺点。首先,依据车辆的制动过程分析了驾驶员反应时间对制动距离的影响。其次,设计驾驶员反应时间的模糊推理算法,选取驾龄、疲劳强度和应变能力3个主要因素作为评价指标来计算反应时间。最后,采用分等级的预警策略建立考虑驾驶员反应时间的碰撞预警模型,并通过Carsim-Matlab/Simulink联合仿真与传统模型进行对比分析。结果表明,设计的预警模型可以对不同类型的驾驶员进行差异化碰撞预警,在30 km/h和80 km/h两种车速下实际停车距离与理论值的最大误差为8%。     

基于炭化痕迹的火灾数值重构及应用

利用试验方法建立了炭化痕迹的数学模型,与火灾流体动力学软件FDS相耦合,实现对炭化痕迹的再现,同时,进行了较为接近真实火灾的火灾场景试验,并用新编译的FDS软件对试验进行重构。结果表明:火势发展变化趋势基本一致;起火后,火场热释放速率迅速上升,100 s左右达到约2750 kW,随后开始下降,直至434 s降到700kW左右,与火势进程基本吻合;试验得到的密度板炭化痕迹未被烧损的区域(横向30.2~86.8 cm、纵向0~18.6 cm)略小于重构得到的密度板炭化痕迹未被烧损的区域(横向33.4~91.6 cm、纵向0~18.9cm),但分布规律基本一致,验证了新编译的FDS软件的有效性。将该软件应用于消防工作,不仅可以作为一种定量方法来描述炭化痕迹的形成过程,还可以通过火场中的炭化痕迹来反推起火点位置,辅助火灾调查工作。     

采煤工作面回风巷瓦斯气团漂移现象再探

针对采煤工作面回风巷中瓦斯气团进行长距离漂移而气团内部瓦斯浓度结构基本未发生变化这一现象,对瓦斯气团的产生区域、产生过程、在回风巷中的运移方式提出了一种假说,并且设计了一种试验方案用以验证该假说。利用瓦斯气团的运移特性,对瓦斯气团平均漂移速度的计算公式进行了优化,定义了瓦斯气团浓度衰减率这一概念,提出了一种用于吹散瓦斯气团降低回风巷中瓦斯气团浓度装置的设想。     

基于云物元理论的引航环境风险评价模型研究

引航环境的风险评价对引航船舶的航行安全意义重大。将引航环境安全因素分为自然环境、航道条件、交通环境和被引船舶状况4个一级指标,建立引航环境风险评价指标体系,采用熵权法确定评价指标的权重系数,并针对引航环境风险评价指标的随机性和模糊性,建立引航环境风险评价的标准正态云物元模型,计算待评物元与标准正态云物元之间的关联度,从而引入置信度准则识别风险等级。最后,将此方法应用于长江江苏段引航环境的风险评价中,结果表明该方法实用、准确。