毕业论文设计

摘 要

近年来，随着我国城市化进程的加快，重大危险源所引发的安全问题也越来越受到人们的广泛关注。如果不采取合理的技术措施控制重大危险源，有可能导致重大事故的发生，造成严重的人员伤亡和财产损失。因此对重大危险源进行评价确定其危险等级是对重大危险源评价的重要研究内容。

本文列举出近年来国内外发生的一些重大危险源事故，并介绍了关于重大危险源分级的一些方法，同时分析了静态分级和动态分级的优缺点。在国内外学者研究的基础上，建立了较为完善的重大危险源动态分级指标体系，并利用集对分析法对重大危险源进行动态分级。

本文通过层次分析法计算出重大危险源中各指标的权重，然后将系统危险性的分级结果与集对势相结合来判断系统的危险性，进而确定系统的危险等级。通过对实例的分析所得到的结果证明了该炼油厂还需要进一步采取安全措施提高其安全等级，可以避免重大事故的发生。

关键词： 重大危险源 动态分级 集对分析法 集对势

大连交通大学2011届本科生毕业设计（论文）

ABSTRACT

In recent years, with the accelerated process of urbanization in China, people pay more attention to the problems caused by major safety hazard. If we do not take reasonable technical measures to control major hazard, that could lead to major accidents and causing serious casualties and property loss. Therefore, evaluating the major hazards to determine the risk level is an important research to the assessment of major hazard.

This thesis lists some of the major accident hazards happened at home and abroad in recent years, and describes some of the methods about the classification of major hazard, and analyzes the advantages and disadvantages of the static classification and dynamic classification. Based on the researches of scholars at home and abroad, we build a more comprehensive dynamic classification index system of major hazard, and make dynamic classification to the major hazard using set pair analysis.

This paper calculates the weight of each index in the major hazard by AHP (analytic hierarchy process), and combines the classification of system risk with set of potential to determine the potential danger of the system. Then the hazard level system is determined by set pair method. Through the results of the application analysis, it shows that the refinery needs to take further measures to improve the security level in order to avoid major accidents.

Key words: Major hazards Dynamic classification Set Pair Analysis Set of potential

目 录

第一章 绪论 ............................................................................................................................ 1

1.1课题的来源及意义...................................................................................................................... 1

1.1.1课题的来源 ................................................................................................................................ 1

1.1.2重大危险源分级的意义 ......................................................................................................... 1

1.2国内外发展现状 .......................................................................................................................... 2

1.2.1国外研究现状 ........................................................................................................................... 2

1.2.2国内研究现状 ........................................................................................................................... 3

1.3论文的研究内容 ........................................................................................................... 5

1.4论文的创新点 ............................................................................................................... 5

第二章 重大危险源分级方法 ................................................................................................ 6

2.1危险源静态分级法...................................................................................................................... 6

2.1.1 DOW化学公司火灾爆炸指数评价法 ............................................................................... 6

2.1.2 基于BP算法的神经网络的危险源分级 ......................................................................... 6

2.1.3易燃、易爆、有毒重大危险源评价法 .............................................................................. 7

2.1.4 死亡半径法 ............................................................................................................................... 8

2.2危险源动态分级法...................................................................................................................... 8

2.2.1基于神经网络的重大危险源分级法 .................................................................................. 9

2.3其他方法 ..................................................................................................................... 10

2.4各种方法的优缺点 ..................................................................................................... 10

第三章 集对分析法及其在重大危险源分级中的应用 ..................................................... 11

3.1集对分析法 ................................................................................................................................. 11

3.1.1什么是集对分析 ..................................................................................................................... 11

3.1.2集对与联系度 ......................................................................................................................... 11

3.1.3集对势 ....................................................................................................................................... 11

3.2集对分析在重大危险源动态分级中的应用 ...................................................................... 13

3.2.1集对分析在重大危险源动态分级中的合理性 .............................................................. 13

3.2.2基于集对分析的在重大危险源动态分级的步骤 .......................................................... 13

第四章 实例分析 .................................................................................................................. 16

4.1通过层次分析法确定各指标的权重 ......................................................................... 16

4.2对计算结果进行分析 ................................................................................................. 19

第五章 结论 .......................................................................................................................... 21

谢 辞 ...................................................................................................................................... 22

参考文献 .................................................................................................................................. 23

第一章 绪论

1.1课题的来源及意义

1.1.1课题的来源

我国政府及有关部门十分重视重大危险源辨识、分级等工作。我国陆续颁布实施的《安全生产法》、《国务院关于进一步加强安全生产工作的决定》、《安全生产“十一五”规划》和《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》等都对重大危险源申报、登记、分级等提出了明确的要求。目前，全国各地正按照国家安全生产监督管理总局的有关要求,开展重大危险源普查登记和分级监控等工作。《安全生产“十二五”规划》中提到对加强对危险化学品重大危险源，以及暂不具备搬迁条件的大型危险化学品企业的安全监管。强化危险化学品化工工艺安全管理，对涉及危险化工工艺的生产装置设施建立自动控制系统及独立的安全监控系统，加强安全生产事故泄露的监管。指定重点监管危险化学品录，规范危险化学品使用环节的安全监管。

工业中的重大危险源，当其物质或能量的正常受控状态遭到破坏，将出现灾难性后果，不仅对厂矿的内部，还对其相邻地区人员的生命、财产和环境造成巨大损失。重大危险源的控制深受世界各国重视。对不同级别的危险源，采取恰当的控制措施，以防止重大事故。

重大危险源分级是对重大危险源进行科学监控和管理的基础。参照《生产安全事故报告和调查处理条例》(国务院令第493 号)中的有关要求,提出了重大危险源等级划分具体判别依据如下：

1) 一级重大危险源：可能造成死亡30 人(含30人)以上的重大危险源。

2) 二级重大危险源：可能造成死亡10～29人的重大危险源。

3) 三级重大危险源：可能造成死亡3～9人的重大危险源。

4) 四级重大危险源：可能造成死亡1～2人的重大危险源。

危险源是危险状况出现的根源，是导致伤亡事故发生的不安全因素。重大危险源指：长期地或临时地生产、加工、搬运、使用、或贮存危险物质，且危险物质的数量等于或超过临界量的单元(包括场所和设施）。随着各国工业的快速发展，大量易燃易爆、有毒有害的物质被生产、加工处理、储存和运输，一旦发生事故，后果很严重。

因此对重大危险源进行普查、分级，对危险源实施动态监管，建立预警系统、应急救援预案系统等，是保障公民人身财产安全的有效途径。

1.1.2重大危险源分级的意义

1）通过重大危险源分级可以有效地预防事故发生，减少财产损失和人员伤亡[1]。

2）重大危险源分级能够使企业的安全管理由事后处理变为事先预测、预防，可以预先识别系统的危险性，促使企业达到规定的安全要求。

3）通过重大危险源分级，能够进一步预测重大危险源发展为事故后，造成人员伤亡

和财产损失的严重程度，并以此说明系统危险可能造成的负经济效益，合理地选择控制措施。

4）对存在缺陷和事故隐患的重大危险源进行治理整顿，跟踪监控，督促生产经营单位加大投入，采取有效措施，消除事故隐患，确保安全生产。

5）为政府安全生产决策、重特大事故应急救援提供基础数据及科学决策依据；为安全生产监管部门及生产经营单位提供科学化、制度化、规范化、信息化的现代安全生产管理手段。

1.2国内外发展现状

随着全球城市化进程的加快，社会经济日益增长，城市人口急剧增加，重大危险源的辨识与分级显得更加重要。近年来，为了减少重大危险源引发的事故给人类带来的破坏，国内外对重大危险源的分级都做了大量的研究。

1.2.1国外研究现状

Kha和Abbasi[2]认为传统意义上，在化学过程工业事故的严重程度已失去了衡量对人类生活的基础。然而，如资产损失，对环境的污染，以及由此产生的创伤因素也有助于对这些事故的不利影响非常大的程度上。我们已经发展成为一个由在化学过程工业事故造成的损失快速评估新的全面而系统的事故危险指数（AHI）。

Luciano Fabbri和Sergio Contini[3]总结了欧洲项目BEQUAR（基准的定量风险评估区在中欧和东欧国家）的主要结果。该项目是首次尝试，探索如何为同一风险具有一定的化学相关的研究机构独立评价可以不同，相互借鉴，对由此产生的风险估计由此产生的区域效应。这项工作旨在探讨具体的方式和程度，可能不同意的独立专家对同一实体的定量风险评估的解释。该项目首先比较了一个相同的定量风险评估研究，建立化学参考独立专家评价的数量的结果。这一努力是然后是对的不同理解上的整体风险评估，对有关地区的影响的研究。

Yosef S Sherif[4]论述了环境和技术风险的宏观角度，提出了信息，可作为例子在风险分析领域的其他相关研究的学者研究非常有用。

Linda等[5]利用AVRIM2检查工具对重大危险源进行评估。AVRIM2是一个模块化的检查和评估工具。它是由一组建筑块数，在对安装的技术方面和对质量管理体系回家。总之，这些作出的重大危险源的公司可能的控制系统的质量全面评估。对AVRIM2的组成部分是：对失败的直接原因是引发事件的矩阵，通用故障树，基准风险矩阵，管理控制和监视循环和组织分型工具。

Valerio Cozzani等[6]介绍和讨论EC1仍为主要工业灾害研究（MIH的）。在这个文件和欧共体内的研究和立法活动，MIH的采用以下定义使用：有可能引起严重伤害或超出了工作场所附近的损失，但它作为一个产业技术的结果而发生危险事件不是自然发生的现象。

White[7]提出了一种方法可用于这在目前是不是在估算与工厂相关的某一重大危险

源频率的传统方法包括更详细地评估人为因素的不同层面。事件树是用来识别以下假设发起事件的危险序列。关联故障树的开发降至揭示一种植物的运行和维护方面能有助于无论对一个经营者没有采取正确的行动，或一个系统发生故障的操作需求。

Clive Nussey[8]利用一种量化风险评估（QRA）辅助决策技术。在主要的危险区域，使用该技术的HSE制订对这种装置的选址或对现有土地的地点附近发展的意见，地方规划当局。该建议是根据个人的风险预测与距离的变化，在某些情况下对社会风险水平的估计。这种估计是在不同程度上在假设，判断，数据和在QRA过程的各个阶段采用的模型不确定性的敏感程度。

Rhea Kakko[9]发现量化风险的方法使用频率大幅度提高了，实现了复杂的工厂详细的了解，并协助有关安全决定从与这些过程有关的危险所产生的问题的决策。在风险评估，各种预测模型就业。最后的结果中包含不确定性，从建模不完善或有必要采取某些假设的出现。本文说明了一个定量的自上而下的风险分析，从主要毒性危害个人所需的程序。它还表明，数据或假设几个项目需要纳入。特别注意对当地的天气特征的使用，以及减轻对分散效果的重要性。

Fotis Rigas和Spyros Sklavounos[10]强调从氢储存和分配系统产生的常见的危害，以及揭示潜在事故，氢气在一定条件下可能产生。进行危害分析是基于事件树分析方法和研究的意外释放氢气的最后结果。这种分析的结果是氢可能导致一系列的事故类型可能会造成财产和公共安全的严重威胁。此外，从液化氢泄漏造成的扩散的估算结果表明，重气而不是轻气，在地面高浓度的增加会大幅度增加意外火灾和爆炸的风险。

1.2.2国内研究现状

东北大学的钟茂华等[11]利用自组织神经网络对重大危险源进行动态分级研究，介绍了神经网络的模式聚类即分级法的自组织学习过程和算法，克服了以往危险源分级方法的某些局限性。在计算机上进行的模拟计算表明：基于自组织神经网络的重大危险源动态分级方法是合理可行的。

中国安全生产研究院的赵江平等[12]提出以事故后果分析为基础，结合死亡概率模型，以事故可能造成的人员死亡数量为标准进行重大危险源分级的方法。对相关的危险化学品事故后果计算模型、死亡概率计算方法、重大危险源死亡人数计算方法以及重大危险源等级划分等进行了分析和研讨。该重大危险源分级法的应用实例表明，用其评价的重大危险源风险更加符合实际情况，具有更好的科学性。该研究成果对制定我国重大危险源分级标准具有重要意义。

中国安全生产科学研究院的高级工程师刘骥等[13]提出以事故后果分析为基础，结合死亡概率模型，以事故可能造成的人员死亡数量为标准进行重大危险源分级的方法。对相关的危险化学品事故后果计算模型、死亡概率计算方法、重大危险源死亡人数计算方法以及重大危险源等级划分等进行了分析和研讨。该重大危险源分级法的应用实例表明，用其评价的重大危险源风险更加符合实际情况，具有更好的科学性。研究成果对制

定我国重大危险源分级标准具有重要意义。

深圳市世和安全技术咨询有限公司的张秀敏[1]对发生火灾、爆炸、中毒事故时的失效后果计算方法，从事故死亡人数和直接经济损失两方面来衡量事故严重程度,进行重大危险源分级。

中国安全生产科学研究院的魏利军等[14]对3种常用危险化学品重大危险源分级方法进行比较研究。出采用危险化学品重大危险源单元内各种危险化学品的总量与其临界量比值经校正系数校正后的值R作为分级指标的危险化学品重大危险源分级方法。出R的计算方法、相关校正系数的选取标准,以及危险化学品重大危险源的分级标准。通过笔者危险化学品重大危险源分级方法的实际应用,其结果表明：该方法简单可行，具有一定的科学性和较好的可操作性，能满足危险化学品重大危险源分级的需要。

东北大学资源与土木工程学院的温丽敏等[15]对危险源尤其是重大危险源如果控制措施不合理，有可能导致重大事故的发生，造成严重的人员伤亡或财产损失。因此，对危险源的正确分类与分级，可帮助人们对各种危险源采取合理、科学、经济的预防及控制措施.笔者对危险源的分类与分级的有关概念及方法进行探讨，并对目前常用的方法进行介绍。

南京工业大学城市建设与安全环境学院的蒋军成等[16]探讨了城市重大危险源辨识、普查的原则，提出建立普查指标体系的基本思路及方法，分析比较了国内较为流行的几种重大危险源分级技术的优缺点及适用条件。提出了多种分级方法结合的组合式分级方法。对进行城市重大危险源辨识、普查和分级管理工作的开展具有一定的参考价值。

首都经济贸易大学安全与环境工程学院的孟超等[17]介绍了重大危险源的安全管理是我国安全管理的一项重要课题和任务，如何从宏观到微观，从定性到定量，科学化、制度化、规范化地监督管理，是我们研究的要点之一。从设备可靠性分级入手，是一种新的尝试。考虑到重大危险源的安全以“无故障”为目的，在此选用故障率作为分级指标。基于“故障类型和影响分析”中故障类型分级方法和“电气、电子、可编程电子安全相关系统的功能安全”IEC61508，对重大危险源的可靠性进行分级探讨，提出了设备设施可靠性分级和控制系统可靠性分级方法，希望将我国重大危险源的安全管理工作推向一个新的高度。

中南大学资源与安全工程学院的宫凤强等[18]选取矿井煤与瓦斯突出危险程度分级作为研究的实例。提出了重大危险源分级的Bayes判别分析法。基于Bayes判别分析方法的原理，利用淮南矿区历年煤层突出资料中的典型样本。对Bayes判别方法的判别过程和检验方法进行了具体说明，并与模糊聚类分析方法、神经网络方法进行了比较。研究结果表明。Bayes判别方法的计算过程简单、模型结构稳定，回代估计判别结果以及预测结果的准确性很高。对危险源的分级具有很强的预测能力，为重大危险源的分级预测提供了一种新途径。

吴宗之等[19]介绍了危险评价的基本理论，包括危险评价的内容、程序、安全（风险）

标准、危险因素及其辨识方法等；详细阐述了作业条件危险性评价法，道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法，易燃、易爆、有毒重大危险源评价法和重大事故后果分析方法等常用危险评价方法。

1.3论文的研究内容

本课题的研究内容为：

1）分析重大危险源分级研究的重要性。

2）分析对重大危险源分级的有关指标或者参数研究的意义。

3）分析集对分析法的基本原理和分析思路。

4）利用集对分析法对重大危险源进行评价，确定安全程度，通过采取安全措施防止事故的发生。

1.4论文的创新点

本论文运用集对分析法对重大危险源进行动态分级，弥补了其他静态分级方法中无法对重大危险源中的样本数目进行动态调整。并且集对分析法具有概念清晰，计算简单，使用方便，关系结构形象等优点，通过对重大危险源的因素的结果的分析能直观出危险源的级别。

第二章 重大危险源分级方法

危险源分级的方法主要有两种：一种是分级的标准不变或分级结果不随参加分级的危险源数目多少而变化，即危险源静态分级方法；另一种是危险源数目发生变化或分级的标准是可变的或两者皆可变，即动态分级方法。

重大危险源分级三要素是指：分级指标、分级档数、分级界限。

2.1危险源静态分级法

很多情况下，危险源静态分级的方法主要是以打分方式来进行的，这些危险源分级方法，有利于政府部门建立对危险源的监控机制。虽然打分法操作起来比较简便，但受主观因素的影响，不同的人所打出的分数有很大的差异，危险性等级划分的尺度很难把握，势必影响危险分析的准确性。

2.1.1 DOW化学公司火灾爆炸指数评价法

DOW化学公司火灾爆炸指数评价法[20]是以物质系数为基础，再考虑工艺过程中其他因素（如操作方式、工艺条件、设备状况、物料处理、安全装置情况等）的影响，来计算每个单元的危险度数值，然后按数值大小划分危险度级别。其分析过程对管理因素考虑较少。1964年美国DOW化学公司发表了DOW化学火灾、爆炸、指标法第一版，1966年修订为第二版，1973年美国化学工程师协会沿用DOW化学公司的方法，编写了教科书，于是形成了内容更为成熟的第三版，以后经过不断修改完善，陆续发表了第四版（1976）、第五版（1980）、第六版（1987）和第七版（1994）。英国ICI公司的MOND工厂，在DOW化学公司的方法基础上，增加了毒性指数，提出了ICI/MOND火灾、爆炸、毒性指数法。日本劳动省基准局针对化工企业火灾、爆炸事故频繁发生的实际情况，制定了化工企业六阶段评价法，要求新建化工企业在计划、设计阶段进行安全性评价。该评价方法按6个阶段进行，属于多级过滤式的安全评价方式。它的6个阶段是：①有关资料的准备和研究；②利用安全检查表进行定性评价；③对第一类危险源的定量评价；④研究安全对策；⑤根据事故资料再评价；⑥利用ETA及FTA方法对重大危险源进行详细的定量评价。

2.1.2 基于BP算法的神经网络的危险源分级

通常用于危险源分级的神经网络模型是基于BP算法的神经网络[20]，由大量神经元组成的非线性自适应神经网络系统可表现出类似于人脑的学习、归纳、推理和判断的特征，具有学习、记忆和计算以及人工智能处理功能，故运用神经网络可建立危险源分级模型。用于危险源静态分级的神经网络模型的拓扑结构由网络层数、各层的神经元数目、神经元之间的连接方式及权值等组成。输入层参数为危险源特性指标向量，若干个隐含层，输出层参数为危险源危害等级向量。用于危险源分级的BP算法程序框图如图2.1所示。危险源分级的神经网络方法全过程如图2.2所示。运用训练好的BP网络可对检

验样本（危险源）进行推理判别，来确定其危险程度的分级结果。也有部分文献利用遗传算法来优化BP网络的结构和神经元之间的权值。

图2.1 BP网络算法框图

图2.2 危险源评价的神经网络方法

2.1.3易燃、易爆、有毒重大危险源评价法

易燃、易爆、有毒重大危险源评价法[20]是“八五”国家科技攻关专题提出的评价方法，是从事故易发性和事故严重度入手，分析重大事故发生的原因、条件，评价事故的影响范围、伤亡人数和经济损失，提出应采取的预防、控制措施。

该方法用于对重大危险源的安全评价，能较准确地评价出系统内危险物质、工艺过

程的危险程度、危险性等级，能较精确地计算出事故后果的严重程度（危险区域范围、人员伤亡和经济损失），提出工艺设备、人员素质以及安全管理三方面的107个指标组成的评价指标集。

重大危险源评价分为固有危险性评价与现实危险性评价，后者是在前者的基础上考虑各种危险性的抵消因子，反映了人在控制事故发生和控制事故后果扩大方面的主观能动作用。固有危险性评价主要反映了物质固有特性，危险物质生产过程的特点和危险单元内部、外部环境状况。

评价的数学模型为：

n

Ai1

n

B

j1

111i

wijB

B11j2



312K1

(1B

K

)

2

式中：B111i——第i 种物质的物质危险性评价值；

B112j——第j 种物质的工艺危险性评价值；

wij

——第j 项工艺与第i 种物质危险性的相关系数； ——工艺设备容器建筑结构抵消因子； ——人员素质抵消因子； ——安全管理抵消因子。

表2.1 重大危险源分级标准

B12——事故严重评价值； B21B22B23

重大危险源分为四级，分级标准如下表所示： 其中：

B2(1B2K)

K13

2.1.4 死亡半径法

根据对重大危险源的分析、辨识情况，选择合适的评估方法，对危险源导致事故发生的可能性和严重程度进行定性和定量评价，重大危险源的等级划分主要依据是重大危险源可能导致的事故后果进行划分，以预测事故发生死亡半径为主要评价指标，可以采用半数致死半径R0.5来进行分级，即按照灾害形式如爆炸、火灾、毒物泄漏等计算其R0.5以确定等级。重大危险源等级一般为四级，即一级重大危险源（R0.5 ≥ 200m）、二级重大危险源（100m≤ R0.5 ＜ 200m）、三级重大危险源（50m ≤ R0.5 ＜ 100m）和四级重大危险源（R0.5 ＜ 50m）。

2.2危险源动态分级法

危险源的动态分级是按某种原则反复进行分级和修改，直到分级满足某种规则为止。分级的研究对象是全体同类危险源，其包含的元素的数目极大。要研究总体的元素不可能也不现实，只能根据抽样的部分去建立分级的标准。分级的标准不是一成不变的，可随样本数目进行动态调整，也可依据危险源等级划分的数目的改变而进行动态调整。

危险源动态分级方法可以对参加分级的n（n

个危险源划分为1n1）

个危险级别，

这有利于企业管理者进行危险源的管理或项目投资方进行投资决策等。危险源动态分级的常用方法有：具有自组织模式聚类功能的无教师监督学习的神经网络方法、DT动态分级法等。具有自组织模式聚类功能的无教师监督学习的神经网络可发现样本在空间的分布规律。

2.2.1基于神经网络的重大危险源分级法

文献[21]对具有自组织模式聚类功能的无教师监督学习的神经网络的动态分级方法的算法、网络结构以及动态分级的实现进行了探讨。设为警戒线，用以检验样本与模式之间的分级情况。参加分级的样本数目或警戒线变化，可实现危险源动态分级。取值较大，则分级数目小；小则划分的级别数目较大。若把危险源划分为某一级数，随着参加分级的样本数目变化，某一样本的危险级别将得到动态调整。程序设计中可通过控制的取值，或者随分级的样本数目增大，使危险源的动态分级得以实现。在N维空间中，危险模式离绝对安全样本距离最大的危险源，其危险性最大，当属一级危险源，其次为二级危险源，依次类推。其算法及过程如图2.1所示。

图2.3 危险源动态分级神经网络程序框图

2.3其他方法

例如，事故后果分级法，该方法参考国家安监局发布的《重大危险源安全管理规定》中的分级标准，对事故后果进行评价确定其等级；层次分析（AHP）综合评价分级法等等。

2.4各种方法的优缺点

表2.2各评价方法之间的比较

第三章 集对分析法及其在重大危险源分级中的应用

3.1集对分析法

3.1.1什么是集对分析

20世纪60年代，赵克勤[22]产生了将集合论运用于自然辩证法的想法，经过多年研究，于1989年正式提出了新的否确定性理论——集对分析，它可以统一描述和处理随机性、模糊性、不完整性等不确定性因素引起的确定不确定系统。

3.1.2集对与联系度

集对分析法的核心思想是将确定与不确定视为一个系统，从事物之间联系与转化的同一度、差异度和对立度方面刻画事物。所谓集对就是具有一定联系的两个集合所组成的对子。假设给定集合A和B，组成集对H

(A,B)，在某个具体的问题背景妒下，对

集对H的特性展开分析，共得到H个特性。其中有S个特性为集对N中的集合A和B共同所有，在P个特性上集合A和B相对立，在其余的F又不为这两个集合共同所有。则称比值一度；

FN

SN

NPS

个特性上既不相对立，

为这两个集合在问题W下的同一度，简称同

PN

为这两个集合在问题下的差异度，简称差异度；为这两个集合在问题N下

的对立度，简称对立度。

集对H

(A,B)的联系度为：



SN



FN

i

PN

（3.1） j

式（3.1）也可表示为：

abicj （3.2）

公式中a

SN

为同一度；b



FN

为差异度；c



PN

为对力度；i为差异标记符号或相应系

数，取值区间为1,1；j为对立标记符号或相应系数，规定取值为1。根据定义，a，，c满足归一化条件

abc1 （3.3）

考虑各特性权重的联系度为：

b

S

S

K

F

N



式中K



K1





K

Ki

S1



KS



1F

K

j

（3.4）



k1,2,N,1K

K1

N

为特性的权重，一般可由专家打分法或层次分析法确定。

3.1.3集对势

集对势又称联系势，反映了两个集合的同异反联系程度。当联系度abicj中c

0

时，称同一度a与对立度c的比值a

SHI(H)ac

c

为所论集对在指定问题背景下的集对势，记为

。集对势的意义在于能反映所论两个集合在指定问题背景下的某种联系趋

c1为同势，ac1为均势，ac1为反势，同势、均势与反势的进一步

势。并且，a

划分见表3.1[11]。

表3.l集对势的等级和次序关系

初步的研究情况表明，集对分析有以下一些特点[22]：

1.全面性。集对分析在具体的问题背景下，既分析两个集合（或系统）的同一性，又分析两个集合(或系统)的对立性和差异性。正因为如此，集对分析又常被称为同(同一)异(差异)反(对立)分析法。当然，这里的前提是，对一个集对(或系统)所具有的特性的分析必须是充分展开的，分析内容必须全面。

2.定性定量相结合。这主要是指集对分析不仅要对具体分析得到的特性作这两个集合是否共同具有，还是互相对立或者差异的分析、判断、分类，还要对同异反程度作定量刻划，再还要根据同异反程度作出由若干个集对所表征的那个系统质的判断。其间要进行一定的数学运算推导和分析。

3.是分析方法的一种综合集成。根据集对的定义可知，集对的具体内容可以各式各样，加上不同的问题背景,其具体的分析方法也就可以是物理的、化学的、数学的、系统的、经验的等等。集对分析所进行的同异反分析和刻划是建立在这些具体分析之上的一种再分析，所以从方法论角度看，集对分析是一种综合集成的分析方法。

4.把确定性分析和不确定性分析有机地结合起来。在集对分析中，两个集合的同一性分析和同一度刻划是相对确定的，对立性分析和对立度刻划也是相对确定的，但是两个集合的差异性分析和差异度刻划是相对不确定的，尚可进一步作到底是同一还是对立的分析。之所以这样处理，一方面因为差异是客观事物互相联系转化的一个普遍形态,是客观存在的中介与过渡；另一方面，差异又是人们对实际情况的观察、分析等受客观条件限制，不可能彻底进行的一种反映集对分析把确定性分析结果和不确定性分析结果统一在一个同异反联系度表达式中，便于人们对实际系统作辩证、定量和完整的分析研究。

5.应用广泛。集对分析法既可直接用于对系统作宏观分析，也可用于对系统作微观分析；既适宜于对简单系统分析，也适宜于对复杂系统分析等等。

集对分析的上述特点决定了这一系统分析方法在自然科学和社会科学的各个方面都有重要的应用价值。

3.2集对分析在重大危险源动态分级中的应用 3.2.1集对分析在重大危险源动态分级中的合理性

集对分析法是从系统的角度去认识确定性和不确定性的关系[24]，并认为研究对象是一个确定不确定的系统。不确定性的本质是不确定，却又相对于确定性而存在，而且能在一定条件下加以适当的确定。确定与不确定的演变是一个连续的、动态的过程，而由于时空的变化，在危险物质的生产、加工处理、储存和运输过程中，重大危险源的危险性在不断改变，也是一个动态的过程。因此，本文探索性地运用集对分析法对重大危险源进行动态分级。

3.2.2基于集对分析的在重大危险源动态分级的步骤

1)确定评价对象的指标(或因素)论域。

假设评价系统共有指标N个指标，即X重大危险源分级的指标如图3.1[24]

(X1,X2,,Xn)

。

图3.1重大危险源分级的指标

重大危险源评价指标打分相关标准如下：

①《爆炸危险场所安全规定》； ②《中华人民共和国安全生产法》； ③GB50016-2006 《建筑设计防火规范》； ④GB6441-1986 《企业职工伤亡事故分类》； ⑤GB18218-2000 《重大危险源辨识》；

⑥GB18218-2009 《危险化学品重大危险源辨识》；

⑦GB/T13861-2009 《生产过程危险和有害因素分类与代码》； ⑧GBZ 230-2010 《职业性接触毒物危害程度分级》等相关法律法规。 2)确定评语等级论域。

考虑到

的取值范围只能是1,1，本文采用“均分原则”将其分成3级论域：“安

全”(0.33,1] ，“一般安全”(0.33,0.33]，“危险”(1,0.33]。 3)确定指标权重。

权重指每个指标对系统的贡献大小，是反映各指标在评价系统中价值地位的系数。指标权重可以通过层次分析法[25]中的的规范列平均法（和法）得到，计算判断矩阵A各行各个元素mi的和；将A的各行元素的和进行归一化；该向量即为所求权重向量。构造好判断矩阵后，需要根据判断矩阵计算针对某一准则层各元素的相对权重，并进行一致性检验。虽然在构造判断矩阵A时并不要求判断具有一致性，但判断偏离一致性过

大也是不允许的。因此需要对判断矩阵A进行一致性检验，判断其合理性。

在系统危险性评价中，如果涉及专家打分，其专业、工作经验、职称、职务、评审档案等因素会影响评价结果。

4)系统危险性的评价结果。

针对是否考虑指标的权重，可以有两种计算方法[24]。 不考虑指标权重时，计算式为：

a1a2

1WR1E(W1,W2,,Wn)

an

b1b2bn

c1

1c2i

jcn

（4.1）

公式（4.1）中，W为专家权重矩阵，R1为同异反三元评价矩阵，通过式（3.1）计算；E为联系分量矩阵。 考虑指标权重时，计算式为：

a1

a2

WR2E(W1,W2,,Wn)

an

b1b2bn

c1

1c2

i （4.2） jcn

2

公式（4.2）中，W为专家权重矩阵，R2为同异反三元评价矩阵，通过式（3.4）计算；

E

为联系分量矩阵。

第四章 实例分析

针对某大型炼油厂重大危险源进行危险性评价，建立重大危险源评价指标，见图4.1。将需要评价的该炼油厂重大危险源评价指标与重大危险源评价指标打分标准视为集对，关于重大险源评价指标打分标准可参考上文3.3.2。其中，A表示“安全”等级，B表示“一般安全”等级，C表示“危险”等级。聘请4位专家M

(1

2

3

4)

进行现场

打分，专家权重考虑工作经验、职称及学历背景，第一位专家为该企业的技术工程师，本科学历，从事该企业技术工作3年；第二位专家为该企业的安全管理员，本科学历，从事管理岗位6年；第三位为某评价机构三级安全评价师，大专学历，从事安全评价工作3年；第四位为某评价机构一级评价师，从事该行业安全评价15年。因此专家权重取为W

0.2

0.3

0.1

0.4。

4.1通过层次分析法确定各指标的权重

1）建立层次结构模型

根据重大危险源危险度指标的分析，建立重大危险源危险度指标递阶层次模型，如 图4.1所示。

图4.1重大危险源危险度指标递阶层次模型图

2）构造判断矩阵进行权重排序

确定各因素之间的相对重要性并赋以相应的分值，构造出各层次中的所有判断矩阵，然后计算权向量，进行一致性检验。考虑到固有危险度和安全补偿措施对重大危险源危险度具有相同的影响，所以使得A-B间的权向量W=（0.5，0.5）。 因此B1-C之间的判断矩阵如表4.1所示：

表4.1 B

计算过程如下：

1122121212

0.126

0.118

0.266

因此，W0.095

0.256

0.066

0.074



214114321

[1**********]

11114231

[1**********]

2236326132

290.12618.420.118

190.266416.750.095

18.250.2564234.670.066

15.250.074

1.118

1.54452.273AW=0.8720

2.11550.54570.6

395

于是A的最大特征值为：

max

11.1181.54452.2730.87202.11550.54570.6395

7.262

70.1260.1180.2260.0950.2560.0660.074

计算一致性指标

CI

maxn

n1



7.262771

0.044

查表4-2确定相应的平均随机一致性指标RI，查得RI=1.32

计算一致性比例CR，并进行判断：CR



CIRI



0.0441.32

0.033

由于CR

0.126,0.118,0.266,0.095,0.256,0.066,0.074

。

同理，B2-C之间的判断矩阵如表4.3所示：

计算过程如下：

1211312

12112214

1211312

312311

27.50.230.231.2349.50.300.301.69

 27.50.23 因此，W0.23 AW1.23

14.670.140.140.993130.10.10.545

于是A的最大特征值为：

max

11.231.691.230.9930.545

5.32

50.230.300.230.140.1

计算一致性指标

CI

maxn

n1



5.325510.081.12

0.08

查表4-2确定相应的平均随机一致性指标RI，查得RI=1.12 计算一致性比例CR，并进行判断：CR

CIRI



0.0714

由于CR

0.24,0.30,0.24,0.15,0.1。

(0.5,0.5)

，可知A-C间的权重即重大危险源危险度指标的权重

，该炼油厂重大危险源

W(0.06,0.06,0.13,0.03,0.13,0.03,0.04,0.12,0.15,0.12,0.08,0.05)

危险性评价结果见表4.4：

3）分别对考虑权重和不考虑权重两种情况进行分析。 ①考虑评价指标权重计算结果如下：

0.57

0.46

0.4

0.36

0.51

0.20.320.430.26

0.26

10.19

i0.4920.283i0.166j

0.13j0.11

10.2

0.30.1

②不考虑评价指标权重计算结果如下：

6125120.4

412512

[1**********]2

312

3

112

i 0.425+0.325i+0.25j 3j12312

20.2

0.30.1

4.2对计算结果进行分析

1）对取值进行分析

由于i的取值在区间1,1不断变化，因此，系统所属的危险等级可能发生质的变化。例如不考虑指标权重时，将指标体系中所有处于“一般安全”指标，通过采取一些安全措施或加强管理后转化为“安全”指标，即取i全”等级；而当i发生变化时，即取i

1,j1可以10.5

得出，系统处于“安，系统处于“一般

1,j1，即将指标体系中所有处于“一般安全”

0.15

的指标项由于环境恶化等原因全部转为“危险”项，这时2

安全”等级；当然“安全”项指标也可以转化成“一般安全”项指标，甚至可能转化成“危险”项指标，使系统由“安全”等级转化为“危险”等级。 上面只考虑了i取值的两个极端情况，一般来说，采用均值法，即去i这样可以得到结果1

0.326

0,j1，

，2

0.175

，即系统均处于“一般安全”等级。

2）对集对势进行分析

考虑指标权重时，a

c1为同势，abc结合表3.1，可知该炼油厂危险性态势属

c1为同势，

于弱同势，系统以同一的趋势存在为主，但比较弱；不考虑指标权重时，a但比较弱。

结合表3.1，可知炼油厂危险性态势属于弱同势，系统以同一的趋势存在为主，abc，

第五章 结论

1）本文对重大危险源的分析，考虑到重大危险源中的固有风险度，利用集对分析法对重大危险源进行动态分级，并确定各指标权重。

2）通过对不同的评价方法进行比较可知，危险源的动态分级法能够较为快速、准确地对重大危险源进行计算分级，但是主观因素所取权值的误差等，会直接影响对重大危险源的分级精度；危险源静态分级法操作起来比较简便，较为快速地对重大危险源进行计算分级，但不同的人所打出的分数有很大的差异，势必影响危险分析的准确性。

3）利用层次分析法对各指标权重计算得出结果表明：人员素质占权重的第一位，人员密集程度和危险物质的毒性这两个指标占权重的第二位。

4）通过对实例分析的结果可知：在考虑权重与不考虑权重两种情况下，该车间均处于“一般安全”等级。但1度要高。

5）在对重大危险源进行评价过程中，考虑到在危险物质的生产、加工处理、储存和运输过程中，重大危险源的危险性在不断改变。因此利用集对分析法可以对重大危险源的危险性进行全面的评价。

2

，即考虑指标权重比不考虑指标权重情况下的安全程

谢 辞

经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。

在这里首先要感谢我的指导老师潘老师。老师平日里工作繁忙，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出调研到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查等整个过程中都给予了我悉心的指导。除了敬佩潘老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。

还要感谢父母在我求学生涯中给予我无微不至的关怀和照顾，一如既往地支持我、鼓励我。还有感谢我寝室的兄弟们在我遇到困难时鼓励和支持我。

最后还要感谢大学四年来所有的老师，为我打下扎实的专业知识基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了他们的支持和帮助，此次毕业设计才会顺利完成。

参考文献

[1] 张秀敏.浅谈重大危险源分级方法[J].中国科技博览，2009，(34)：263-264

[2] F.I. Khan, S.A. Abbasi. Accident Hazard Index.A Multi-Attribute Method for Process Industry Hazard Rating[J]. Process Safety and Environmental Protection, 1997，75(4)：217-224

[3] Luciano Fabbri, Sergio Contini.Benchmarking on the evaluation of major accident-related risk assessment[J]. Journal of Hazardous Materials，2009，162(2-3)：1465-1476

[4] Yosef S Sherif.Environmental and technological risks and hazards[J].Microelectronics Reliability， 1990，30(5)：915-950

[5] Linda J. Bellamy, Williët G.J.AVRIM2 a Dutch major hazard assessment and inspection tool[J]. Brouwer.Journal of Hazardous Materials，1999，65(1-2)：191-210

[6] Valerio Cozzani，Riccardo Bandini,Claudia Basta,Michalis D.Application of land-use planning criteria for the control of major accident hazards.A case-study[J]. Christou .Journal of Hazardous Materials， 2006，13(2)：170-180

[7] R. F. White.A suggested method for the treatment of human error in the assessment of major hazards.A suggested method for the treatment of human error in the assessment[J].of major hazards Reliability Engineering，1986，15(3)：171-199

[8] Clive.Nussey.Research to improve the quality of hazard and risk assessment for major chemical hazards[J].Journal of Loss Prevention in the Process Industries，1994，7(2)：175-196

[9] Rhea Kakko.Vapour cloud modelling in the assessment of major toxic hazards[J].Journal of Loss Prevention in the Process Industries，1989，2(2)：102-107

[10] Fotis Rigas, Spyros Sklavounos.Evaluation of hazards associated with hydrogen storage facilities[J].

International Journal of Hydrogen Energy，2005，30(13-14)：1501-1510

[11] 钟茂华，陈宝智.基于神经网络的重大危险源动态分级研究[J].中国安全科学学报，1997，7(02)：

17-19

[12] 赵江平，周慈，张遵毅.关于重大危险源辨识及分级技术的讨论[J].安防科技，2004，(06)：28-30 [13] 刘骥，高建明，关磊，于立见.重大危险源分级方法探讨[J].中国安全科学学报，2008，18(6)：

163-165

[14] 魏利军，吴宗之.一种简单可行的危险化学品重大危险源分级方法[J].中国安全科学学报2009，

19(12)：46-50

[15] 钟茂华，温丽敏，刘铁民，张兴凯，陈宝智.关于危险源分类与分级探讨[J].中国安全科学学报

2003，13(06)：19-20

[16] 张巍，蒋军成，张明广，虞汉华.城市重大危险源普查与分级技术探讨[J].安全与环境学报，2005，

5(4)：105-107

[17] 孟超，严琳.重大危险源设备可靠性分级探讨[J].安全，2008，29(12)：15-17

[18] 宫凤强，李夕兵，左宇军.基于Bayes判别分析法的重大危险源分级研究[J].2008（沈阳）国际安

全科学与技术学术研讨会.2008：393-396

[19] 吴宗之，高进东，危险评价方法与应用[M].北京：冶金工业出版社,2001.

[20] 钟茂华，温丽敏，刘铁民，张兴凯，陈宝智.关于危险源分类与分级探讨[J].2003，6(13)：18-20 [21] 劳动部劳动保护科学研究所等.“八五”国家科技攻关专题“易燃、易爆、有毒重大危险源辨识评价技术的研究”鉴定材料[R]，1995

[22] 赵克勤.集对分析及其初步应用[J].大自然探索，1994，13(47)：67-72

[23] 李德顺，许开立，张国煊.基于集对分析法的重大危险源危险性评价[J].安全与环境报，2009, 9(4)：140-142

[24] 李德顺，许开立.重大危险源分级技术的研究[J].风险管理，2007，(03)：44-47 [25] 叶义成，柯丽华，黄德育.系统综合评价技术及其应用[M].北京:冶金工业出版社，2006.