中国安全科学学报

5G时代负系统学视域下智能系统安全分析体系构建

牛莉霞, 李肖萌, 王洪妹

2024, 34(8): 1-10. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.0226

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为探究安全事故的负面性与普遍性,首先,依据安全科学的负系统学逆向思维范式,结合系统科学的生态系统理论,确定智能系统开放包容性、交互耦合性、动态平衡性特性,明晰智能系统安全分析逻辑理路;然后,从负系统学视角切入,确定安全事故危险源,阐述安全事故产生机制,引入内聚耦合概念,提出s型框架模型,用于分析智能系统子系统稳定性,探究其底层技术支持;最后,利用生产者、传播者、消费者、分解者概念,分析智能系统信息流动全过程动态平衡,共同形塑负系统学视域下智能系统安全分析体系。结果表明:所建立的负系统学视域下智能系统安全分析框架体系,能够有效分析智能系统的安全稳定运行及信息流动全过程的动态平衡,确保智能系统安全分析的全面性和可靠性。

人格特质对非注意视盲和安全风险感知失败的影响:来自眼动试验的证据

李乃文, 崔琳琳

2024, 34(8): 11-17. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.0994

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非注意视盲是一种与选择性注意或不注意有关的人因失误。为减少建筑工人高空作业非注意视盲导致的安全事故,选取30名被试参与一项试验,分析非注意视盲在安全风险感知失败中的重要性,以及影响非注意视盲和安全风险感知失败的人格特质相关因素,建立实用的安全管理策略。结果表明:非注意视盲占安全风险感知失败的50%。另外,人格特质与非注意视盲和安全风险感知失败有明显的关系,外向性、严谨性和开放性与非注意视盲和安全风险感知失败有显著的相关关系;低外向性、高严谨性和低开放性的作业人员拥有更低的安全风险感知失败和非注意视盲的比例。

基于STPA和FTPN的海上自主水面船舶航行实时风险评估

席永涛, 刘鹏杰, 胡甚平, 韩冰

2024, 34(8): 18-26. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1290

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为实时监测海上自主水面船舶(MASS)航行过程风险,基于系统理论事故模型与过程(STAMP)建立MASS的安全控制结构,采用系统理论过程分析法(STPA)确定损失/事故和系统级危险,识别不安全控制行为并分析损失场景,构建系统状态转化过程模型;采用模糊时间Petri网(FTPN)建模,以设定的MASS航行场景得到相关模糊时间函数并推算FTPN的情态演进;引入新的风险水平表达式并通过系统实时损失/事故二维路径图来可视化系统的实时风险水平和系统不安全状态的转化路径。结果表明:设定的航行场景在当前时刻下,缺少安全水深输入、未更新避碰路径、航向航速不安全、搁浅是风险最高的系统不安全状态,并对应4条风险最高的转化路径;STPA驱动下的FTPN过程模型能全面评估MASS航行的实时风险水平,以系统实时损失/事故二维路径图作为可视化界面,用于监管MASS航行中不安全系统状态并描述其转化路径。

风险动物园(VII):灰犀牛风险分类体系、演化机制与管控策略

佟瑞鹏, 王乾, 张晓磊, 赵晶荣

2024, 34(8): 27-34. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1704

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作为风险管理领域的新兴概念和隐喻理论的重要组成部分,风险动物园中灰犀牛的本质属性和风险特征被广泛研究和应用。为防范化解新时代的风险挑战,加强灰犀牛相关研究的系统梳理和内涵挖掘,通过融合现有理论模型和借鉴风险分类方法,开展灰犀牛风险的类型体系构建、演化机制探析与管控策略研究。结果表明:灰犀牛风险作为客观环境因素和主观认知影响交互作用下的产物,按照特征维、认知维和状态维以及时间视角、空间视角和主体视角,把灰犀牛风险划分为隐藏灰犀牛、静止灰犀牛和冲撞灰犀牛;根据风险感知、风险距离和风险框架影响因素的作用机制,评估每类灰犀牛风险的发展态势;进而构建复杂系统内“累积—波动—突变”的演化框架,提出风险管控策略,提高认知能力察觉不易感知的隐藏灰犀牛;强化创新思维化解常态共存的静止灰犀牛;打造敏捷模式应对突然爆发的冲撞灰犀牛。

基于QAR数据的飞行员个体超限风险精细化评价模型

汪磊, 安佳宁, 赵新斌, 俞力玲

2024, 34(8): 35-42. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1824

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为定量评价飞行员个体超限风险,提出一种基于快速存取记录器(QAR)数据和飞行品质监控(FOQA)的飞行员个体超限风险精细化评价模型。首先,根据事故统计结果、国际民航组织 (ICAO)及FOQA基站划分的核心风险类别,选取其中3类风险的FOQA监控项目作为评价指标,计算飞行员个体单项核心风险值;然后,运用熵权逼近理想解排序法(TOPSIS)测算各项核心风险值所占权重,提出飞行员个体超限风险精细化评价模型;最后,将模型运用于实际飞行风险量化评价,通过采集中国民航(CAAC)FOQA基站中共9 317条多源融合数据,量化飞行员个体超限风险,得到飞行员个体超限风险量化值排序,结合K-means聚类算法划分飞行员个体超限风险等级。结果表明:该模型可量化排序1 693名飞行员个体超限风险,并将飞行员超限风险等级划分为高风险、中风险和低风险3类。

情绪对低感觉寻求者安全行为决策的影响:来自ERPs的证据

张舒, 杨齐玉, 余欣柔, 王双, 史秀志

2024, 34(8): 43-52. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1213

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为从神经层面深究不同偶然情绪对低感觉寻求者的不安全行为决策过程的影响作用,采用事件相关电位(ERPs)技术进行试验研究。使用中国版大学生感觉寻求问卷筛选低感觉寻求者和中感觉寻求者(对照组)。采用视频片段作为情绪刺激材料在试验前诱发正性和负性情绪,并设置风险情景任务进行风险决策试验。结果表明:不考虑情绪变量时,低感觉寻求组与感觉寻求对照组在安全行为决策上无显著差异;正性情绪下,低感觉寻求个体保持风险规避倾向;负性情绪下,在行为表现上,低感觉寻求者更倾向作出不安全行为决策;负性情绪下,在ERPs成分上,低感觉寻求者诱发的晚期正成分(LPP)潜伏期更晚,表明负性情绪的干扰导致个体在风险分类与评价时难度增大,故此从神经层面解释其外在行为表现的内在原因。总之,情绪在感觉寻求影响安全行为决策过程中产生调节作用。

基于模糊贝叶斯网络的低空无人机运行风险评估

耿增显, 陈俊宇

2024, 34(8): 53-60. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1295

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为解决目前城市低空环境下的无人机(UAV)运行安全风险问题,利用模糊贝叶斯网络(FBN)识别和评估低空无人机运行的关键风险因素。首先,在分析低空无人机运行流程基础上,从人-机-环-管角度分析低空无人机运行过程的风险因素。随后,利用GeNIe软件构建低空无人机运行风险评估贝叶斯网络(BN),利用专家先验知识和模糊集量化分析底事件的先验概率。最后,开展单因素分析、双因素分析以及敏感性分析,并以实例验证网络可行性。研究结果表明:低空无人机运行的关键风险因素为无人机电池故障、运行航线的环境障碍物以及无人机运行监管技术;FBN反向推理分析结果显示,环境相关风险(79%)、无人机设备风险(60%)是无人机运行过程主要风险因素。

基于安全控制结构模型的高校实验室安全风险动态评估

王红力, 杨鑫刚

2024, 34(8): 61-68. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1867

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为有效评估高校实验室安全风险状态和优化动态安全管理对策,提出一种基于多层安全控制结构模型的高校实验室安全动态评估方法。首先,建立一种多层安全控制结构模型,以确定高校实验室火灾爆炸事故的致因因素和控制缺陷;在此基础上,提出一种基于系统理论的事故模型和贝叶斯网络(BN)相结合的安全动态反馈评价方法,推断计算出高校实验室安全风险状态的概率、分析影响事故的风险因素,识别出高校实验室安全中的关键风险因素。研究表明:基于安全控制结构模型的风险动态评估方法涵盖了传统方法识别的所有风险,同时还能够发现潜在风险;对危险化学品的操作不正确,试验过程违反操作规程以及电气线路出现老化、短路或缺陷等因素是影响高校实验室安全风险的关键风险因素。

基于CatBoost-NSGA-III算法的盾构姿态预测与优化

吴贤国, 刘俊, 曹源, 雷宇, 李士范, 覃亚伟

2024, 34(8): 69-77. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1360

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为解决盾构掘进过程中因盾构前倾变形、蛇形、轴线偏离及纠偏等影响施工安全性与高效性的问题,提出一种将类别型特征梯度提升(CatBoost)与第三代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)相结合的盾构姿态多目标优化方法;以贵阳地铁为例,选取22个影响因素作为输入参数,利用CatBoost算法建立输入参数与盾构姿态之间的非线性映射函数关系,采用随机森林(RF)算法评价输入参数的重要性;以盾构姿态绝对值最小化为目标,构建CatBoost-NSGA-Ⅲ多目标优化模型,并通过案例分析验证所提方法的适用性和有效性。结果表明:采用CatBoost算法训练工程实测数据得到的预测模型具有较高的精度,5个盾构姿态目标的R²范围为0.916~0.943;所研发的CatBoost-NSGA-Ⅲ盾构姿态多目标优化方法,可使盾构姿态得到显著优化,整体改进的平均值为53.34%。

鞣花酸对下石节长焰煤氧化自燃的阻化影响研究

肖旸, 南世华, 尹岚, 李青蔚, 王振平

2024, 34(8): 78-85. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1764

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为考察鞣花酸(EA)对煤氧化自燃过程的影响,首先将EA与陕西铜川下石节煤矿的长焰煤以2%、4%、6%、8%和10%的质量比均匀混合进行试验;然后采用显微红外光谱试验和激光导热试验研究各个样品的活性官能团含量情况和热输运特性,通过评价煤氧化自燃抑制效果,确定最优质量比为8%;最后利用煤自燃程序升温试验对比4种阻化剂对煤氧化自燃气体释放的影响情况,进一步确定EA对煤氧化自燃的阻化程度。结果表明:EA处理煤(EA-tc)中-CH₃、-CH₂、-OH和-C=O-的峰面积相较于原煤(RC)均减少,但C-O的峰面积增加;在相同煤温下,RC的热扩散系数和导热系数高于EA-tc,其比热容低于EA-tc,且8% EA对RC低温氧化过程的热扩散系数、比热容和导热系数的平均抑制率分别为20.8%、9.8%和13.1%;相比于RC,8% EA-tc的CO释放量在170 ℃时降低52.3%,且EA对煤氧化自燃的阻化率在30~170 ℃内保持在50.5%~72.5%,说明EA对煤氧化自燃的阻化效果比其他3种阻化剂更好。

基于组合赋权和SPA-TOPSIS的煤矿安全投入决策模型

姜福川, 杨浩, 王昊, 金凤春, 安泽文

2024, 34(8): 86-92. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1755

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为解决煤矿安全投入结构和决策方案不合理的问题,首先基于安全价值的视角,考虑安全功能与安全产出关系,选取8个评价指标,构建煤炭企业安全投入评价体系;其次采用熵权法与层次分析法(AHP),综合确定指标权重;最后采用集对分析(SPA)理论改进逼近理想解排序法(TOPSIS),建立决策模型,用以分析评价某煤矿2012—2022年的决策方案,优选评价方案,并针对实际问题提出改善意见。研究表明:该煤矿企业应更注重安全教育和工业卫生指标的投入;煤矿企业在安全投入决策时应综合考虑安全功能需要与安全产出效益,借鉴最佳投入配置,合理调整未来安全投入决策重点。

基于多核并行数字孪生的叉车稳定性预警方法及试验

马树焕, 宁志强, 卫立新

2024, 34(8): 93-100. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.0394

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为提高叉车安全性和智能化水平,提出一种基于多核并行数字孪生的叉车稳定性预警方法。首先,利用开源飞控的高精度惯性导航传感器,评估司机操作习惯和路面平整度,并以此驱动数字孪生体运行;其次,利用优化算法迭代计算满足稳定性条件的极限作业参数,即最高载重量和最快行驶速度等;然后,提出采用开源C语言编译的求解器和多核中央处理器(CPU)并行2种加速策略,以缩短寻优迭代时间;最后,以某型叉车为试验对象,验证飞控系统测量的准确性,分析数字孪生稳定性预警方法的实时性。结果表明:飞控系统具有较高的监测精度,理论计算值与采集值基本一致,全球定位系统(GPS)经纬度偏差约1 m;数字孪生程序具有较快的预测速度,运用开源C语言编译求解器的数字孪生体相比Simulation X3.8平台仿真速度提升3倍,并行数字孪生方法相比仿真平台运行效率提升20倍。

基于改进FMEA的污水厂设备故障风险评估模型

刘新, 伍俊楠, 潘殿琦, 张以晨, 张继权, 柯楷

2024, 34(8): 101-107. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1513

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为保障污水处理厂正常运行,预防厂内设备发生故障,提出一种改进的故障模式与影响分析(FMEA)的风险评估模型。首先采用FMEA法识别污水厂设备故障模式,并结合毕达哥拉斯模糊集(PFS)刻画不确定评估信息;其次利用逐步权重评估比率分析法(SWARA)和最大偏差法计算主客观权重,通过博弈论组合权重计算3个风险因子的综合权重;然后采用多目标优化比率分析法(MOORA)对设备故障模式进行风险排序。最后以长春市Z污水厂设备故障风险评估为例,并将所提模型与传统FMEA、毕达哥拉斯模糊(PF)-优劣解距离法(TOPSIS)和PF-妥协折衷排序法(PF-VIKOR)等方法对比,验证该模型的有效性。结果表明:污水厂设备故障模式前3位是除砂机抽取的砂浆所含有机物过多、膜片脱落或破裂和大块异物进入水泵。

不同岩性与断面形状的深部硬岩隧洞板裂失稳试验

李翔, 苗森, 杨博

2024, 34(8): 108-119. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.0597

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为探究岩性与断面形状对深部硬岩隧洞板裂失稳特性的影响,开展板裂失稳室内真三轴试验。首先,选择以大理岩和花岗岩为主的2种硬岩试样以及高边墙城门洞形和曲墙拱形2种实际应用中的典型断面形状试样;然后,从板裂失稳形态、剥落岩板(片)特征及板裂特征应力3方面入手,对比分析不同岩性与断面形状影响下的不同破坏特征;最后,利用数值模拟探究围岩板裂裂纹发育扩展过程中相应的位移及应力分布特征,进一步揭示深部硬岩隧洞的板裂失稳特性。结果表明:试验过程中,对于板裂失稳形态,与花岗岩相比,大理岩试样岩板剥落及张开破坏现象更为显著;与高边墙城门洞形相比,曲墙拱形试样板裂破坏涉及的断面轮廓范围更小。对于剥落岩板(片)特征,不同岩性产生不同的剥落岩板形态;与高边墙城门洞形相比,曲墙拱形试样对应的近外层剥落岩板更趋细长。对于板裂特征应力,与大理岩相比,花岗岩试样在板裂开始时的应力门槛值更高,板裂失稳演化进程更快;与曲墙拱形相比,高边墙城门洞形试样从开始出现板裂直至发生明显板裂破坏的特征应力均更高。数值模拟中的位移较大区域集中在孔洞侧壁处,距离侧壁越远,位移相对越小;切向应力集中是导致板裂发生的主要原因。

形状系数对20 L球内铝粉分散特性的影响研究

关文玲, 金美华, 董呈杰

2024, 34(8): 120-127. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.0712

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为研究不同形状系数(SF)的铝粉在 20 L球型容器中的分散特征,通过建立描述气流携带粉尘形成两相分散系的非稳态数值模型,包括气体流动和粉尘颗粒运动轨迹方程,开展非稳态数值模拟,分析粉尘SF分别为0.2、0.4、0.6、0.8和1.0条件下的粉尘空间分布以及球室中心的湍流动能、速度随时间变化。结果表明:球室内气流携带粉尘分散可以分为进粉、扩散、稳定和沉降4个阶段,其分散均匀性和最大速度值随SF的增加而增强;SF越大,即颗粒形状越接近球形,铝粉尘的分散性越好;SF越小,粉尘容易堆积在壁面附近;标称浓度一定时,SF≤0.4,浓度峰值随SF的增加而增加;SF>0.4,浓度峰值随SF的增加而减小;铝粉-空气混合物的湍流动能最大值随SF值的增加而降低;铝粉颗粒的速度峰值随SF值的增加而升高。

基于SSA-RBF神经网络的煤自然发火预测模型

高飞, 梁宁, 贾喆, 侯青

2024, 34(8): 128-137. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1567

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为解决传统煤自燃预测模型预测状态单一和预测精度不高的问题,提出基于麻雀搜索算法(SSA)优化的径向基(RBF)神经网络煤自然发火预测模型。首先,采用程序升温试验分析煤样指标气随温度的变化特征,将煤自然发火过程按煤温分为缓慢(80≤t_i<120 ℃)、加速(120≤t_i<160 ℃)和激烈(t_i≥160 ℃)3个氧化阶段,同时分析这3个阶段指标气与煤温的灰色关联度;其次通过不同维度测试函数检验粒子群算法(PSO)、灰狼算法(GWO)和SSA算法性能;最后利用6个矿区数据验证基于SSA-RBF神经网络的煤自燃预测模型的优越性。结果显示,缓慢氧化阶段CO/ΔO₂、CO、C₂H₄这3种指标气体与煤温的灰色关联系数最大;而加速氧化阶段C₂H₄/C₂H₆、CO/ΔO₂、CO₂/CO 3种指标与煤温的灰色关联系数最大。3种不同维度函数的测试结果表明:SSA与PSO、GWO相比具有更好的全局搜索能力和稳定性,其收敛速度更快;神经元数量为5个、迭代次数为300次时,SSA-RBF神经网络预测模型对缓慢氧化和加速氧化阶段的预测准确性分别达到了99%和93%。

碳酸氢盐抑制乙烯/聚乙烯两相爆炸特性研究

纪文涛, 徐子晖, 毛文哲, 杨帅帅, 张国涛, 王燕

2024, 34(8): 138-146. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1669

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为防治乙烯/聚乙烯两相体系爆炸危害,选取碳酸氢盐作为抑爆粉体,在20 L球型爆炸装置内开展抑爆试验,探究不同碳酸氢盐对乙烯/聚乙烯两相体系的爆炸抑制效果及机制,并讨论不同碳酸氢盐对两相体系爆炸抑制性能之间的差异性。结果表明:两相体系较单相聚乙烯更难抑制,且随着乙烯体积分数的增加,两相体系爆炸抑制难度增大;碳酸氢盐对不同质量浓度的乙烯/聚乙烯两相体系均具有抑制作用,其抑制效率受乙烯体积分数和碳酸氢盐质量浓度的综合影响;碳酸氢盐均能在聚乙烯爆炸过程中通过物化反应抑制乙烯/聚乙烯两相爆炸,碳酸氢钾的分解吸热性能及其对聚乙烯热解的延缓作用均优于碳酸氢钠,故碳酸氢钾对乙烯/聚乙烯两相体系爆炸的抑制效果优于碳酸氢钠。

特厚煤层分层开采的自燃危险区域演化特征

张美长, 祁云, 汪伟, 梁然, 刘蓉蒸, 白晨浩

2024, 34(8): 147-154. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.0165

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为有效且准确地判断特厚煤层开采中采空区内气体浓度场、温度场以及流场分布特征,进而确定特厚煤层分层开采的自燃危险区域,以灵泉矿172307工作面为例,采用数值模拟技术手段,以采空区多场耦合机制为基础,构建特厚煤层分层开采的采空区煤自燃数学模型,并结合煤体耗氧速率、放热强度、自燃临界氧气体积分数以及孔隙率和渗透率的分布模型,通过联立求解,得到稳定状态下特厚煤层分层开采的自燃危险区域演化特征。结果表明:在上分层采空区,高氧气体积分数区域和高温区域均主要位于终采线附近以及进、回风巷上部位置,主要漏风区域位于终采线处。在复合采空区内,高氧气体积分数区域主要位于进风侧和回风侧,随着不断往采空区深部移动,氧气体积分数呈现减小的趋势;且在距离采煤工作面的一定距离出现类似“椭圆”的局部高温区。

隧道氢能源汽车泄漏非均匀混合爆炸特性研究

陈佳燕, 杨君涛, 何其泽

2024, 34(8): 155-161. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1894

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为解决隧道内氢气泄漏非均匀混合爆炸特性研究不足的问题,利用Fluent数值仿真模拟软件建立长、宽、高分别为60、6.46和5.5 m的隧道模型,研究75和100 s点火时以及车顶和车后 2个点火位置条件下氢气非均匀混合爆炸特性。结果表明:隧道场景下氢气泄漏体积分数场呈非均匀分布,发生爆炸后压力波与隧道壁面发生反射并向隧道两端出口传播,过程中压力波强度不断减弱;不同点火位置形成的爆炸冲击波传播特征明显不同,爆炸发生位置比氢气体积分数更能够影响爆炸超压;相同时间车后点火的超压普遍大于车顶点火工况的超压,车后2 m位置处的压力峰值能达到100 kPa左右;车后点火位置2 m内会对人体造成严重损伤甚至死亡,车后点火位置4 m范围以内的人员也会受到不同程度的伤害。

孟巴矿高地温环境煤孔隙及氧化动力学特征

马东, 解庆典, 赵志强, 刘方, 周齐庚

2024, 34(8): 162-169. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.0061

摘要 ( 26 )

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为预防高地温煤层开采条件下煤自燃灾害,明确煤的自燃特性,以孟巴矿Ⅵ煤层1306工作面煤样为例,将煤样分别置于40、50、60 ℃控温炉中恒温处理30 天,采用全自动比表面积和孔径分布分析仪测试煤的孔隙结构,利用同步热分析仪测试原煤样和高温预处理煤样的氧化动力学参数。结果表明:孟巴矿煤样经高地温作用后,煤的小孔比例减小,中孔和大孔比例增大,煤样经60 ℃处理后比表面积由原煤的2.351 m²/g增至3.285 m²/g,总孔容由原煤的0.007 88 mL/g增至0.010 01 mL/g;与原煤相比,高地温处理后煤样点火温度和燃尽温度显著降低,最大失重量、最大失重速率分别提高6.1%和23.3%;高温处理后煤样的活化能和指前因子均小于原煤,说明高地温环境显著提高孟巴矿煤样的氧化反应活性,增大煤自燃的危险性。

既有建筑砌体结构健康监测和损伤预警研究

郑亮, 谭磊, 杨晓辉, 李雨航, 邓扬

2024, 34(8): 170-177. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1561

摘要 ( 40 )

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为保障既有建筑砌体结构运营期间的结构安全并延长其使用寿命,利用结构健康监测(SHM)系统与均值控制图,研究砌体结构的状况评估和预警机制。以北京市东城区某砌体结构为例,首先,根据该结构病害和损伤状况设计并实施对应的SHM系统,选取该结构承重墙裂缝和窗台相对位移作为监测对象;其次,收集结构响应和环境温度的数据,并利用收集后的监测数据构建结构响应同环境温度的相关性模型;然后,利用相关性模型模拟出结构响应监测数据的温度效应;最后,提出结构状态指数,并结合均值控制图预警分析该结构。结果表明:该监测系统能够实时采集监测数据,掌握砌体结构的健康状况,并对其结构损伤做出预警;根据监测结果,裂缝宽度和窗台相对位移的变化范围分别为[0.746, 4.391]和[1.282, 5.690 ]mm,均处在安全范围之内。根据预警系统中均值控制图结果,该结构裂缝宽度和相对位移发展趋势均处于正常状态。

ChatSOS:基于大语言模型的安全工程知识问答系统

唐海洋, 刘振翼, 陈东平, 初庆钊

2024, 34(8): 178-185. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1901

摘要 ( 71 )

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为解决大语言模型在安全工程领域应用时面临的语料库规模、输入处理能力和隐私性限制等问题,以2013—2023年间共117篇爆炸事故调查报告为基础构建向量数据库,利用大语言模型的生成式能力,进行提示工程,提出一个基于大语言模型的安全工程知识问答(Q&A)系统——ChatSOS;与ChatGPT大语言模型相比,ChatSOS能够通过整合外部知识库,使大语言模型根据用户的输入信息,从数据库中检索相关语料,并深入分析。结果表明:ChatSOS具备深入分析问题、自主分配任务的能力,能够详尽总结事故报告并提出建议;通过结合外部知识库解决基础大模型在安全工程领域语料不足和语料实时性不高的问题,避免了使用新数据集微调模型可能导致的模型性能下降等问题,提升了大语言模型在安全工程领域的应用能力。

CuCl-CeO₂复合型CO消除剂的制备及其性能

虞勇, 张雷林

2024, 34(8): 186-194. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1592

摘要 ( 34 )

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为避免煤矿井下CO中毒事故的发生,根据吸附催化原理,以稀土氧化物二氧化铈(CeO₂)为催化剂载体,氯化亚铜(CuCl)为吸附剂,通过热分散法将氯化亚铜负载在二氧化铈表面,制备一种兼具吸附和催化性能的复合型CO消除剂CuCl-CeO₂。利用锥形量热仪分析CuCl、CeO₂和CuCl-CeO₂的CO消除性能,并通过20 L爆炸球-气相色谱联用系统,研究CuCl-CeO₂对瓦斯爆炸峰值压力及其产生的CO消除效果。结果表明:CuCl-CeO₂复合型消除剂能在整个升温过程中有效降低CO的释放率,其消除性能比单一CuCl或CeO₂的消除性能更佳,且当CuCl的质量分数为50% 时,CuCl-CeO₂的CO消除率最高,达88.0 %。随着CuCl-CeO₂质量浓度的增加,瓦斯爆炸峰值压力逐渐降低,达到爆炸峰值压力的时刻显著延迟,CO释放量也不断减少。当加入CuCl-CeO₂的质量浓度为1.00 g/L时,抑爆和CO消除效果最佳;瓦斯爆炸峰值压力由0.508 MPa降至0.387 MPa,达到爆炸峰值压力时间由237.6 ms延迟至483.2 ms,CO体积分数由0.879 7%降至0.108 9%,有效地降低了瓦斯爆炸峰值压力和CO释放量。

考虑路径特性的道路交通网络冗余性分析

路庆昌, 李建宇, 崔欣, 王张鑫, 李晓玲

2024, 34(8): 195-203. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1501

摘要 ( 28 )

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为探究路段特性对路径冗余的影响以及突发事件下道路交通网络的冗余能力,在传统道路网络路径冗余数量方法的基础上,考虑有效路径之间的效率差异和重叠程度,构建基于路径多样性以及突发事件下冗余能力的冗余性评估模型;分析不同成本对路径多样性的影响和突发事件对冗余能力的影响,并对冗余能力进行敏感性分析。结果表明:道路交通网络中路径多样性取决于出行路径成本的类别以及路段出行成本之间的差异,路段出行成本越接近,有效路径的数量越多,路径多样性越高;突发事件场景下道路网络冗余性取决于失效路段的重要程度,失效路段越重要,网络冗余性越低;出行成本容忍度在一定范围内的增加有助于提高突发事件下道路网络的冗余能力,过高或过低的出行成本容忍度都不会对网络的冗余能力有较为明显的提高。

基于文献计量分析的灾害场景下疏散照明研究综述

杜永亮, 严永红

2024, 34(8): 204-213. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1245

摘要 ( 31 )

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为了解灾害场景下疏散照明的研究现状和发展趋势,基于Citespace软件和文献可视化工具,使用中国知网(CNKI)和科学网(WOS)核心数据库截至2023年7月的相关文献,筛选出408篇中英文文献作为样本,从发表年份、期刊来源、作者机构、主题聚类及关键词等方面分析灾害场景中疏散照明的研究态势。研究结果表明:该主题在近10年英文文献中呈快速上升趋势,其中,研究者多来自美国和中国,同期中文文献无显著增长;研究主题中文以建筑物火灾疏散为主,兼顾夜间适灾照明,英文关注多种灾害场景,有从室内疏散照明延伸至室外避难照明的趋势;在研究方法方面,中文以技术应用和问题归纳为主,英文以试验模拟和行为研究为主,其从实景模拟到模型计算结合虚拟现实的试验方法值得借鉴;未来需加强对全灾种、多场景下疏散照明的研究,探索室外环境中适灾避难的疏散照明方法。

基于MCDM-BPNN的城市内涝风险评价及调蓄池选址

郝景开, 李红艳, 张峰, 张翀, 毛立波, 刘大为

2024, 34(8): 214-221. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1518

摘要 ( 26 )

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为建立一套较为完善的城市内涝风险评价体系,并据此确定调蓄池位置,首先,从积水风险、超载风险和边侧进流量3个维度构建评价指标,设计一种包括改进层次分析法(IAHP)、反熵权法(AEW)和优劣解距离法(TOPSIS)的混合多准则决策框架(MCDM);然后,将IAHP-AEW-TOPSIS模型分别与IAHP-TOPSIS、AEW-TOPSIS模型对比,通过斯皮尔曼排序相关系数验证排序一致性,通过计算变异系数、相对极差和灵敏度证实IAHP-AEW-TOPSIS模型的性能;最后,结合反向传播神经网络(BPNN),建立MCDM-BPNN模型,并以山西省某一内涝易发区域为例进行验证。结果表明:积水风险对城市内涝风险评价体系的影响最为显著,所占权重为0.46,其次为超载风险,所占权重为0.36;节点位置与连接管道数量很大程度上对该节点的内涝风险产生影响,在管道汇接处或汇流面积较大处内涝出现更为频繁;IAHP-AEW-TOPSIS模型在样本判别方面具有更好的性能;在5年与10年重现期下,MCDM-BPNN模型验证集准确率分别为93.3%和100%,能够准确快速模拟和预测城市洪水;应用案例设置调蓄池后,高、中、低风险节点数量分别为7、9、30和6、19、21,内涝溢流削减效果显著。

基于联系云和改进冲突证据融合算法的泥石流易发性评价

陈光耀, 李司豪, 梁阳泽, 夏震昭, 徐照

2024, 34(8): 222-230. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1882

摘要 ( 28 )

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泥石流作为一种常见的地质灾害,其形成机制复杂,影响指标众多且呈现多重不确定性,为综合考虑多种影响因素协同作用,基于信息融合和不确定性分析理论,提出一种基于证据理论和云模型的泥石流易发评价方法。首先,应用联系云模型(CCM)计算泥石流易发性关键评价指标的基本概率分配函数(BPA);然后,引入兰氏距离和邓氏熵,分别修正指标BPA的可信度和不确定度,得到修正后的BPA;最后,基于D-S证据理论对修正BPA进行证据融合,实现泥石流易发性评价,并进行实例验证。结果表明:所采用的CCM能够克服正态云模型计算BPA时要求指标为正态分布的缺陷,并考虑的指标分布的随机性和不确定性;提出的方法与其他4种常用的证据融合方法评价结果基本吻合,用于泥石流易发性评价有效可行;基于兰氏距离和邓氏熵改进的冲突证据融合算法可提高证据融合的收敛速度和精度,并且结果更准确可靠。

¹³¹I核素治疗操作方式修正因子对辐射安全风险的影响

冯江平, 张金帆, 陈峰, 林择华, 郭键锋, 刘永

2024, 34(8): 231-237. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1612

摘要 ( 34 )

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为更好地保障碘-131(¹³¹I)核素治疗工作人员的职业健康与安全,提高¹³¹I核素治疗的使用率,选择深圳市10家医院的¹³¹I核素治疗工作场所为研究对象开展研究。采用碘盒滤膜采样法,通过低本底高纯锗γ能谱仪和无源效率刻度软件,测量核医学工作场所关键区域中¹³¹I的活度浓度。估算职业人员待积有效剂量,评估职业人员辐射安全风险,进而探讨¹³¹I核素治疗操作方式修正因子变更对职业人员辐射安全风险的影响。结果表明:采用厂家配送和自动分装方式的核医学工作场所中,¹³¹I(液态)核素治疗操作方式修正因子设定为10时,带来的辐射安全风险仍远低于标准限值;建议将¹³¹I(液态)核素治疗操作方式修正因子按分装方式进行区分,手动分装设定为1,厂家配送和自动分装方式设定为10。

手过头姿势下钻孔作业肌肉疲劳MET预测模型

赵川, 刘思棋, 赵晓一

2024, 34(8): 238-246. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.08.1776

摘要 ( 29 )

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为评价手过头姿势下钻孔作业过程中人员肌肉疲劳发展情况,先通过模拟手过头姿势下的钻孔试验,测量试验前肌肉的最大随意收缩(MVC)、试验后的最大剩余肌力(MRF)、力量输出衰减程度(ΔF)以及手腕、手肘和肩部的主观疲劳评分(RPE),记录最大耐受时间(MET);通过设定3种操作面(正面、侧面、底面)和3种操作高度的不同操作组合作为试验变量,比较不同操作方式对手过头姿势下钻孔作业的肌肉疲劳影响情况,随后分析3种操作面(正面、侧面、底面)和3种操作高度下对MET、MRF、ΔF以及手腕、手肘和肩部RPE的影响。研究结果表明:采用正面操作并降低手臂上举高度能有效减轻肌肉疲劳;不同操作面显著影响MET、MRF及ΔF,同时,显著影响手腕、手肘和肩部的RPE;不同的操作高度显著影响MET、MRF以及手肘的RPE;所建立的MET预测模型可反映手过头姿势下钻孔作业过程中人员肌肉疲劳状态。

现代矿山安全工程管理策略与方法——评《面向智慧矿山的煤矿安全知识可视化研究》

姜俊博

2024, 34(8): 247-247.

摘要 ( 21 )

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相关文章 | 多维度评价

数学在网络空间安全中的应用与探索研究——评《网络空间安全数学基础》

孙玲

2024, 34(8): 248-248.

摘要 ( 18 )

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相关文章 | 多维度评价

校园安全教育与管理创新策略——评《校园安全事件风险分析》

田冰

2024, 34(8): 249-250.

摘要 ( 25 )

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佟玲

2024, 34(8): 251-252.

摘要 ( 19 )

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