在统筹高质量发展和高水平安全战略视角下,为实现新质生产力安全发展一体化,开展新质生产力安全发展的内涵、基本特征及能力研究。首先,根据新质生产力安全发展三角形模型,结合具体案例阐释新质生产力安全发展的内涵;其次,采用系统工程的方法,构建新质生产力安全发展三维结构模型,分析新质生产力安全发展的基本特征;最后,提出新质生产力安全发展的能力建设内容。结果表明: 新质生产力安全发展应聚焦科技安全、信息数据安全和新型安全领域风险管理,具有基础性、全局性、动态性、复杂性和广泛性5个基本特征,其中,基础性体现在时间维,全局性、动态性、复杂性体现在逻辑维,广泛性体现在知识维。与三维结构模型对应,推进新质生产力安全发展应提高战略能力、领导能力、协同能力、风险管理能力、理论创新能力。
为降低事故数、事故伤亡人数和增强控制事故危害等级能力,用统计分析法,从时间、地区、生产阶段、事故类型、事故原因等要素,综合分析2000—2023年发生的41起化工重特大安全生产事故。结果表明:事故数量在2007—2019年呈现波动上升趋势,每年7、8月是事故高发期;华东地区的重特大化工事故数占全国的52.2%,其中,山东省共12起事故,占总数的57.1%。企业正式生产阶段所发生的事故比例最高,占总数的53.6%,主要事故类型为容器爆炸事故。事故存在多米诺效应,特大多米诺事故和重大多米诺事故分别占全事故的14.63%和39.02%,重特大事故中存在多米诺效应的事故均多于不存在多米诺效应的事故,共占比53.65%,其中,特大多米诺的事故伤亡量占全事故伤亡量的40.1%。事故统计中最多的原因是违规生产,占总数的49.3%,所造成的事故存在多米诺效应的事故有66.6%。针对上事故分析反应问题,从企业、设备和员工3个角度提出以健全管理体系为主的建议措施。
为实现事故风险的精准治理目标,采用基于行动者网络理论的过程追踪法与案例比较分析相结合的研究方法,开展事故风险治理历程中的弱预防性生成机制研究。首先,明晰分析事故风险演化历程的技术性环境,即前置性语境、结构性场景、发展性情境,以及基于透镜模型与时间-空间-结构维度的分析逻辑,为事故风险生产过程的完整性分析提供研究基础;其次,基于不同类型的行动者与风险互动过程追踪的案例对比分析,完整性呈现核心行动者房主和暴雨在事故/灾害风险治理与事故/灾害生成过程中的角色变化图景;最后,总结基于不同类型的行动者与风险互动过程追踪的案例对比分析与反思,提出事故风险治理历程中的弱预防性的本质与生成机制。结果表明:人类行动者与非人行动者之间的混合性互动能够持续激活系统中新行动者、新交叉性与新脆弱性的突生及互构进程,进而造成事故风险生产环境与风险结构的非稳态演化,从而导致事故风险治理历程中的弱预防性干预失灵与反复生成。
为揭示近年来我国煤矿事故特征,有针对性地提出事故防范对策建议,首先,收集整理2013—2023年全国重特大煤矿事故,分析事故发生的年份、类型、月份、省份和原因等方面;其次,以内蒙古新井煤业“2·22”特别重大坍塌事故为例,基于“2-4”模型(24Model)分析导致事故发生的原因;最后,结合以上分析和研究结果提出符合我国现阶段煤矿安全生产形势的事故预防对策与建议。结果表明:煤矿重特大事故发生起数和死亡人数呈整体下降趋势,且进入“十二五”规划以来,我国煤矿安全生产水平明显提高;瓦斯事故仍是我国煤矿主要事故,占事故总起数的51%;每年第4季度是煤矿事故高发期,占事故总起数的30.43%;受地质条件和赋存情况影响,煤炭主要产区发生事故较多;人的不安全行为导致的事故占比高达74%;当个体层面和组织层面存在隐患且双重预防措施不到位时,易发生事故;从安全监管、科技兴安、队伍建设、安全文化等4个维度提出降低煤矿安全事故的对策建议。
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。
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。
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。
为深入挖掘起重驾驶员态势感知信息-行为的因果关系,结合ENDSLEY态势感知模型与决策实验室分析(DEMATEL)-对抗解释结构模型(AISM)方法,构建起重驾驶员态势感知与行为响应模型。首先,以起重作业任务为研究对象,使用态势感知理论分析驾驶员行为响应过程,获取信息要素;其次,基于DEMATEL法,量化研究要素间的相互关系,得到综合影响矩阵,进而分析要素的属性及特征值,确定模型的关键要素;最后,采用AISM获得原因-结果属性稳定的层级结构,据此构建起重驾驶员态势感知与行为响应信息模型。结果表明: 得到包含轨迹预测与规划、避碰等关键要素的22个要素及影响关系构成的5层信息模型;而且,模型明确了信息要素属性特征、影响关系及影响程度,较好地解释了驾驶员态势感知及行为响应过程。
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。
为阐明本质安全、行为安全、过程安全与功能安全的本质特征与区别联系,促进高质量发展和高水平安全良性互动,运用文献综述法与比较分析法,基于安全管理范式转换视角探析四者的基本内涵与演进历程、相互关系、现实挑战与发展路径。结果表明: 本质安全象征着安全的理想化存在形式,行为安全是涉及安全科学与行为科学等学科理论与方法的一门交叉性学问,过程安全在全生命周期内运用系统性方法保护人类、机械设备与环境,功能安全旨在避免由系统功能性故障导致的不可接受的风险;四者以本质安全为引领,涉及从理念到实践的有序发展。内在构成统一,均涵盖人、机、环、管要素。现行的代表性规范所涉及的行业领域广泛且核心在于事故预防;未来应充分发挥四者的安全治理合力,运用人工智能技术赋能安全生产新引擎,推动四者在因地制宜的具体实践中持续完善。
为推动高校安全科学与工程学科本-硕-博一体化人才的全方位培养,有效构建融合课程思政、科研技术、创新创业(简称双创)和产教融合等育人要素的协同育人体系。首先,以协同育人现状为切入点,解析安全学科协同育人体系在思教、科教、创教和产教中融合不够深入问题以及“一盘棋”内涵要求;然后,通过思政引领、科研驱动、双创培育和产教导向构建四维融合协同育人体系;最后,以中国矿业大学(北京)的安全学科为例,结合学校科技矿场实践育人品牌,开展四链并举协同育人体系实践。结果表明: 安全学科协同育人体系从四维融合到四链并举,能够满足安全学科本-硕-博不同阶段的育人目标,响应时代对安全专业的思政、科研、产业、创新创业等需求。
为系统梳理国内外民用航空领域内安全韧性的研究发展现状,深化安全韧性在民航领域的研究,首先查阅近年来航空运输系统相关政策文件、标准与研究文献,探究航空安全韧性的概念;然后重点探讨民航机场、空管、飞行运行等领域安全韧性的研究和应用状况;最后分析存在的问题并提出相应建议及展望。结果表明:民航安全管理已形成较为完善的体系,安全韧性覆盖了安全管理事前、事中和事后的各个阶段,但仍不能满足与现有安全管理体系完美衔接与融合的需求;当前研究更多聚焦于机场和航线网络韧性,在飞行运行层面,更多针对飞行运行实际,通过采取相应措施来提高安全韧性;对航空韧性评估的基础研究相对缺乏,对航空人员作业层面的韧性研究还远远不够;未来应围绕人员作业韧性展开相应研究,丰富韧性评估的基础研究,进一步深化研究并形成相对稳定的学科体系,关注安全韧性与安全管理体系的衔接方式,并从安全角度评估个人作业韧性。
为提升建筑工人的安全行为,促进内隐与外显安全态度对安全行为的有效作用,研究内隐与外显2种态度的交互关系及其对安全行为的综合影响。首先,设计试验以测量建筑工人的内隐安全态度倾向,通过隐性关联测试(IAT)评估其潜在态度;然后,结合外显安全态度量表,分析内隐和外显安全态度之间的关系;进一步考察内隐和外显安全态度的3种成分(认知成分、情感成分和行为倾向成分)对安全行为的影响。研究结果表明:建筑工人整体呈现出积极的内隐安全态度,然而,内隐和外显安全态度之间的相关性较弱;外显安全态度整体、情感成分和行为倾向成分对工人安全行为具有显著的正向影响,内隐安全态度与安全行为的相关性较弱;当工人的内隐安全态度与外显安全态度水平一致时,进一步提高了对安全行为的相关性和解释率。
为减少自动驾驶车辆产生的交通事故,提高车辆在仿真环境中的安全测试效率,提出一种基于深度强化学习的自动驾驶碰撞测试场景构建方法。首先,通过设置状态、动作和奖励函数,将车辆的驾驶过程映射为马尔可夫决策过程;然后,基于搭建的仿真平台(CARLA-DRL)训练智能体完成车辆碰撞任务,生成碰撞测试场景;最后,随机进行500次碰撞仿真试验,根据智能体与自动驾驶车辆的相对距离,分析碰撞成功率、碰撞时间和冲突能量。结果表明:智能体生成符合车辆动力学的碰撞轨迹,能够构建精细化、多类型的碰撞测试场景;智能体与自动驾驶车辆的平均碰撞成功率为62.20%,平均碰撞时间为127.25 s,平均冲突能量值为175.98 kJ。该方法能够构建高频、高效和高危的自动驾驶车辆碰撞测试场景,增加仿真场景中偶发高风险场景的发生概率,提高自动驾驶车辆对于碰撞事故的安全测试效率。
培养专业学位研究生(简称专硕)是解决中高端应用型人才稀缺问题的重要途径。为满足当前安全工程专硕人才培养的行业需求,首先根据国内外专硕的培养现状,分析国内安全工程专硕培养过程的困境;其次,引入专业群、行动学习法以及改革课程体系、教学方法、实训基地、师资队伍及评价标准等一系列措施,并结合中国矿业大学(北京)安全工程专硕的建设情况探索安全工程专业学位研究生“专业群+行动学习法”培养模式;最后,以矿大安全工程专硕为实践,通过2023届培养效果的实际数据验证“专业群+行动学习法”培养模式下研究生培养质量的实践效果。结果表明: 安全工程“专业群+行动学习法”培养模式提升了学生的综合能力和专业素养,克服了传统教育模式的弊端。
为明确智能化风险治理在煤矿的研究进展,综合分析数据驱动的煤矿安全风险治理模式研究发展现状,评述用于煤矿安全风险评估的不同预测手段和分析模型,首先,明确智能化风险治理的概念,并检索相关文献确定分析范围;然后,从数据驱动分析方法、煤矿安全风险评估模型和煤矿大数据预测预警平台等3方面,综述事故大数据研究现状、存在的问题及发展趋势。结果表明:煤矿安全领域已基本形成数据驱动的风险分析理论和应用框架,但仍不能满足风险评估与应急管理的需求。在预警平台应用方面,已形成统一的、通用的煤矿安全生产大数据分析平台基本框架,但在生产实际中的应用和推广还远远不够。未来应从提高数据质量和融合动静态多源数据入手,构建综合风险评估模型,研判煤炭开采风险,并加强数据驱动分析在生产实际中的应用,以推动煤矿安全风险治理模式由经验主义向数据驱动转变,实现煤矿安全风险治理信息化与智能化。
为精确识别和预警露天矿滑坡灾害,提出一种基于面向对象的标注数据集和Res-U-Net模型相结合的露天矿滑坡智能识别方法。首先,以无人机航测获取研究区矿山滑坡影像数据;其次,采用多尺度-光谱差异分割方法和阈值分离原理,对露天矿滑坡数据进行分割和分类,完成基于面向对象方法的滑坡数据集构建;然后,以U-Net网络作为基础架构,在每个卷积层融入ResNet的残差模块,构建基于Res-U-Net的滑坡识别语义分割模型;最后,识别不同方法构建的滑坡数据集,并对比Res-U-Net模型与主流的语义分割模型全卷积神经网络(FCN)、U-net。结果表明:基于面向对象标注的滑坡数据集相比于传统人工标注数据集具有更好的滑坡识别效果,在准确率、召回率、F1分数和kappa系数上都有12%以上的提升;Res-U-Net模型的滑坡识别精度均在0.8以上,实现露天矿山滑坡灾害精准识别。
为探究化工园区危险化学品事故应急救援复杂场景中的人因失误,提高应急救援行动中的人因可靠性,提出一种定量评估化工园区危险化学品事故应急救援人因可靠性的综合分析方法。首先,基于与危险化学品事故应急救援相关的法律、法规和标准,梳理提炼出20项化工园区应急行为;然后,引入认知可靠性与失误分析方法(CREAM)确定应急行为的人因失误概率,结合层次分析法(AHP)和熵权法量化应急行为的失误严重度;最后,从可能性和严重度2个维度探究化工园区应急行为中的薄弱环节,探讨化工园区应急救援能力的提升策略,并以N化工园区为例验证该方法的实际应用效果。结果表明:20项应急行为被划分为3个聚类,识别出该园区存在风险研判、消防灭火、企业初期处置和遇险人员救护这4项亟需优先改进的应急行为;针对这些应急行为,N化工园区应将重点放在优化事故信息传递机制、提升决策指挥效能和强化快速响应与灾害辨别能力的建设上,为提高其应急救援能力提供对策建议。
为实现我国未来基础设施工程安全优质高效绿色建设,研究基础设施工程安全智能化管控的共性问题与特征。首先,梳理其发展脉络,将其变革历程划分为风险源智能识别与管控、数据驱动隐患排查治理、安全智能化管控体系完善以及全面智能化管控4个阶段,总结不同阶段的成功经验;其次,以统筹兼顾、协同管控的视角分析基础设施工程安全智能化管控所面临的挑战,从“人、物、环、管”的角度剖析其特点;然后,在揭示基础设施工程安全智能化管控发展特征和面临挑战的基础上,从安全管理流程、工程建设全生命周期和发展层次3个维度出发,提出敬安、智安、本安、数智、数能和数值的智能化管控思考;最后,展望未来智能安全发展路径。结果表明:我国基础设施工程安全智能化管控由经验式向数据驱动式拓展,并加快融合新技术、新装备和新工艺。安全智能化管控是基础设施工程智能建造与管理的重要延伸,主要体现为对安全管理理念、方法、系统的重塑以及数据资产的价值挖掘。未来,基础设施工程安全智能化管控将朝着全面数据化融合、知识驱动、虚实结合、人机协同和全生命周期管控等方向发展,同时,数据隐私保护与规范治理的重要性也将日益突出。
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