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。
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。
为促进灾害事故跨域协同治理共同体快速生成,运用模糊集定性比较分析法(fsQCA),从诱因、机制、保障3个维度,筛选价值共识、威胁认知、行政动员、协同联动机制、利益均衡机制、法制保障、数智技术等7个条件变量,分析14个案例,以探究跨域协同治理共同体生成的核心影响因素及复杂因果关系。通过组态分析得出跨域协同治理共同体生成的3种模式,即党政引领型、价值导向型、危机激发型,3种模式在案例库中均匹配到典型案例。研究结果表明:协同联动机制是生成灾害事故跨域协同治理共同体的必要条件,其他6个条件变量都不能单独作为生成灾害事故跨域协同治理共同体的必要条件;优化协同联动机制能够有效推动灾害事故跨域协同治理共同体生成。
为明确公共场所行人异常行为识别理论与技术研究进展,首先,借助中国知网(CNKI)和Web版引文数据库(WOS),给出公共场所行人异常行为广义定义与泛在特征,将常见异常行为划分为危害行为、不合群行为和违规行为3类;其次,从数据和技术基础视域,将现有异常行为识别方法划分为人工设计法、人体骨架法、红绿蓝(RGB)图像法和可穿戴传感器法4类;然后,梳理国内外主流人群异常行为数据集,分析相关算法在数据集上的性能表现;最后,从可用数据集和数据融合检测等方面总结现有研究方法局限性,给出未来研究方向与优化建议。研究结果表明:4类异常行为识别方法各有其优缺点;异常行为识别领域缺乏行为种类丰富、定义清晰、高质量的人群异常行为数据集;未来研究应聚焦稳健性强、准确率高的异常行为识别方法、模型及算法;探索多维数据融合互补检测方法,提升异常行为识别理论成果的应用场景的自洽性和自适应性,提高公共场所人群安全治理水平。
为促进我国中低空空域通用航空安全飞行,建立一种中低空通用航空飞行计划安全风险评估体系。首先,根据通用航空规章政策,分析中低空通用航空飞行计划的安全影响因素以确定风险评估指标,包括飞行计划复杂程度、各类设备完备情况、障碍物位置高度、飞行活动冲突和人员环境情况;其次,利用最优最劣法(BWM)处理指标重要度偏好评价信息,构建模型求得风险评估指标的权重;然后,基于采集得到的飞行计划相关信息,根据指标特征分别提出风险值计算模型;最后,加权得到总风险值并由极低—极高划分为5个风险水平等级,搭建中低空通用航空飞行计划风险评估体系。研究结果表明:利用该风险评估体系得到权重最高指标为行人风险,权重最低指标为飞行计划复杂度风险。计算某通用航空飞行计划风险值,得到此计划风险值最高的指标为飞行计划复杂度风险、飞行活动冲突风险和放行评估风险,总风险值为0.088,风险等级为1级。根据此飞行计划和其他飞行计划总风险值的比较可知该飞行计划为更优计划。
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。
为响应我国“十四五”规划中对清洁能源提出的要求,使我国城镇燃气管道安全管理水平适应发展的需求,从生命风险的角度研讨城镇燃气管道风险可接受标准。首先采用平均个人风险(AIR)法和最低合理可行(ALARP)准则相结合的方法,统计2012—2021年的事故数据;然后以5年为一周期进行对比分析,以上一个5年周期的风险可接受标准预测下一个5年周期的风险可接受标准参考值,并得出2022—2026年个人风险可接受标准的参考值;最后依照在个人风险可接受标准 5年周期预测法,采用累计频率-死亡人数(F-N)曲线法,统计2017—2021年每起事故死亡数及年管道长度,并确定社会风险可接受标准。研究表明:以风险水平1.017 13×10-7作为个人风险不可接受风险区与ALARP区分界线,2.034 27×10-7作为ALARP区与可接受风险区的划分边界;同时确定了社会风险最大可接受风险曲线和可忽略风险曲线,并结合ALARP准则划分出风险区域。
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。
为有效预警装配式建筑高空作业工人不安全行为的发生趋势或状态,增强对装配式建筑工人不安全行为(PBWUBs)的管控,采用随机森林(RF)-混合蛙跳算法(SFLA)-支持向量机(SVM)模型,开展工人不安全行为预警研究。首先,采用SHEL模型分析处于高空作业危险中的PBWUBs的影响因素,并通过RF确定关键预警指标;然后,采用SFLA对SVM的参数进行寻优改进;最后,利用RF-SFLA-SVM预警高空作业PBWUBs,提出应对措施,并与其他预警模型对比。研究结果表明:基于RF-SFLA-SVM预警高空作业PBWUBs,准确率最高,为91.67%,与其他模型的预警性能相比,最高提升14%。研究结果可为高空作业PBWUBs的防控提供参考。
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。
为系统梳理国内外对民用飞机飞行控制系统故障分析的研究历程和现状,针对基于快速存取记录器(QAR)数据分析的飞行控制系统典型故障类型,首先,总结QAR数据预处理、特征提取等使用过程;然后,根据故障分析可达到的性能指标,提出4个故障研究阶段,分别为故障监测、故障识别、故障诊断和故障预测;最后,综合国内外研究进度与深度,得出飞行控制系统典型故障类型,包括方向舵液压泄漏、升降舵指示不一致、襟翼动作耗时等,建模常用QAR数据项包括飞机主舵面位置、飞行姿态、飞机性能、左右襟翼角度、襟翼位置等,计算方法包括物理模型、多变量统计、逻辑推理、机器学习等。结果表明:系统分析方向舵、升降舵、襟翼等子系统最新研究进展,发现在故障类型、参数选择和计算方法的改进等方面取得了一定的成果,故障研究阶段基本处于故障诊断或非实时预测水平,但仍需加强面向安全保障与实际维修方面的需求,以实现故障实时预测技术。
针对深部隧道不确定性数据匮乏的工程现状,引入区间非概率方法,围绕其在深部隧道支护结构可靠度领域的初步应用开展研究。首先,以深部隧道围岩剪切滑移变形机制为例,采用联合支护模式建立总支护抗力的计算方法;然后,基于区间非概率的理论框架,考虑区间扩张问题的影响,探讨该方法针对深部隧道支护结构可靠度研究的适用性;最后,定义不确定性参数区间变化的波动幅度,分析参数敏感性,揭示单参数波动与多参数波动耦合的不同作用下对支护结构可靠度影响程度的差异性。结果表明:不确定性参数区间的波动幅度越大,非概率可靠度指标的取值越小;且波动耦合的参数数量越多,非概率可靠度指标值的降幅越大,导致对支护结构可靠度的不利影响越显著。
瓦斯爆炸灾害是煤矿重特大事故中占比最高、致灾最严重的灾害,为了阐述瓦斯爆炸风险评估的研究进展,首先识别瓦斯爆炸的风险因素,然后剖析现有风险评估方法存在的不足,整理相关文献得出以下结论:煤矿瓦斯爆炸风险源识别方法及其评估方法存在主观性较强的问题,且风险因素还存在瓦斯来源与变化的不确定性、点火源的未知、通风与控风的不确定性,而应用基于数学理论的客观赋权方法与评估方法,能提高赋权及评估结果的准确性,但计算复杂性限制其广泛应用;虽然计算机模型可使评估煤矿瓦斯爆炸风险结果更加精确,但需要解决数据收集与深度学习的扩展融合问题;未来煤矿瓦斯爆炸风险评估可向多源数据融合技术方向发展,深度挖掘前兆预警信息,建立信息深度感知、数据挖掘的灾害信息智能化模型,以便动态评估煤矿瓦斯爆炸风险。
为提高我国灾害事故应急救援能力,借鉴军事作战理念,构建应急救援数字化战场体系,结合应急救援战术互联网、现场数字化全息感知、态势推演与智能辅助决策、可视化指挥与协同作战等数字化救援技术的实战应用能力,建立天空地一体化应急通信保障体系和情指行一体化应急指挥作战体系,并在应急使命演习中验证实战效能,破解复杂灾害现场应急救援工作中存在的通信保障难、情报决策难、态势研判难、指挥调度难、作战协同难等实战难题,实现科学、高效、精准救援。研究结果表明:应急救援数字化战场体系建设打造单兵数字化、战场网络化、指挥可视化、救援智慧化的新型应急救援模式,系列化技术装备和系统平台投入实战应用,有助于提升我国灾害事故救援通信保障、现场感知、辅助决策和指挥调度能力。
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。
为优化物流无人机(UAV)的配送线路以及航迹协同规划,在地理信息系统(GIS)栅格化基础上,考虑调度中心、客户和地面遮蔽物的位置空间分布,以及它们的坠落代价差异,提出一种UAV配送线路以及航迹协同规划的双层规划模型;根据问题特征,设计一种基于深度强化学习(DRL)的2阶段混合算法,在第1阶段利用DRL算法生成多架UAV访问客户顺序的配送线路,再将A*算法嵌入其中,据此在第2阶段搜索每架UAV的可行最短航迹;结合算例,给出最佳UAV配送线路及其航迹方案,分析参数的变化对模型的影响,并与传统智能算法比较,验证所提模型的科学性和有效性。结果表明:对于6 km×6 km区域内30客户点规模的算例,设置人机的坠落代价阈值为1.4时,完成配送任务需要5架UAV,总飞行里程52.5 km;与多种传统智能算法相比,求解时间从少到多依次排名为DRL、遗传算法(GA)、差分进化算法(DE)和粒子群算法(PSO),在大规模算例上,DRL的规划结果UAV运行成本更低,其平均解和最差解远优于智能算法。
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。
为培养学生的实践动手能力和缩短岗位适应时间,根据安全工程专业技术人员的具体工作内容,凝练出检测检验、危险源辨识评价等6个专业能力目标,相应地构建6个实战教学模块。在每个教学模块下设计数量不等的来源于实际工作内容的实战教学项目,共计28个。这些项目按照知识体系归纳到10个教学环节中,构成安全工程专业实战化的实践教学体系。为满足这些教学项目的实战化要求,充分挖掘校内和校外资源构建近似实战的教学环境,建立“11+1+2”的实战化实践教学基地。根据师资特点给出提升专业教师实战化教学能力的方法。结果表明:实战化人才培养是提升学生实践动手能力的有效途径,开展实战化培养需要有近似实战的教学条件与教学环境支撑。
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