中国安全科学学报

张明媛, 徐琴

2021, 31(12): 1-9. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.001

摘要 ( 307 )

PDF (3340KB) ( 209 )

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为更有针对性地干预施工现场工人的不安全行为,以SIR模型为基本原型,构建适用于施工工人不安全行为的传播模型(SIR-C),探究不安全行为的传播特征与干预效果;设计问卷,分析安全教育、惩罚措施、关键人物以及工作任务的不方便程度对传播各阶段的影响,并模拟不同的干预情况。研究结果表明:SIR-C能客观反映工人不安全行为的传播;在行为传播过程的效仿、恢复、遗忘3个阶段的干预中,起关键作用的因素分别是关键人物、安全教育和任务的不方便程度;不同类型的不安全行为具有不同的干预效果,有意不安全行为的干预效果更明显;对单一阶段的干预,恢复阶段干预的效果较明显;并且组合干预效果比单一干预效果更好。

知识图谱改进的施工行为安全风险与危险位置识别算法^*

龙丹冰, 魏君豪, 杨成

2021, 31(12): 10-16. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.002

摘要 ( 387 )

PDF (2543KB) ( 192 )

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为解决传统施工行为安全风险分析中因专家主观判断而不能较好反映项目或地区特征的问题,提出知识图谱改进的施工行为安全风险分析方法与危险位置识别算法。首先,基于施工安全事故报告客观数据,建立可结构化存储与调用数据并支持推理的施工安全事故知识图谱;然后,在图谱中提取因施工行为导致的安全事故数据,修正初始由专家定义的风险等级可能度函数,进而改进基于灰聚类的施工行为安全风险分析方法;最后,提出知识图谱路径推理算法,基于风险分析结果明确关键行为指标后,确定关键危险位置;施工案例采用近年项目所在地区同类型的施工安全事故报告建立知识图谱,进行施工行为安全风险评价与危险位置识别,验证结果表明:该方法可实现动态、全局的施工行为安全风险定级,反映风险的地区和时段特征,辅助改进施工安全措施计划。

自然老化作用对杨木热行为特征影响试验研究^*

邓军, 刘同双, 宋佳佳, 赵靖昱, 王彩萍, 赵彦丽

2021, 31(12): 17-23. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.003

摘要 ( 161 )

PDF (3105KB) ( 71 )

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为了探究自然老化作用对杨木热行为特征的影响,选取不同自然老化程度的杨木,分别采用扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱试验(FTIR)测试杨木样品的表观形貌及微观结构,同时采用差示扫描量热(DSC)试验研究杨木的热行为特征。试验显示,经过自然老化后的杨木表面会产生大量参差不齐的断口,同时内部孔隙直径也会增加;羟基、羰基以及醚键等活性基团含量随自然老化程度的加深而逐渐降低;随着自然老化作用的加深,杨木样品的DSC热流曲线向低温区域偏移。结果表明:自然老化作用改变了杨木内部的孔隙结构及活性基团含量,使杨木样品更容易发生热解反应。

深井矿工身心安全态势的热湿影响等级评定^*

聂兴信, 艾维茜, 马义洁, 孙昊

2021, 31(12): 24-31. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.004

摘要 ( 134 )

PDF (1684KB) ( 91 )

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为维护矿山作业人员的身心健康,降低安全事故发生概率,运用物元可拓理论明析深井热湿环境对矿工身心安全的影响程度。首先,构建影响深井矿工身心安全的指标体系,建立并改进物元可拓评定模型;然后,从河北承德某铜矿中抽取9位矿工,利用物元关联函数法、物元特征值法、云模型评估方法,专家评估等方法分别评定其身心安全态势影响等级,并对比分析评定结果。结果表明:4种方法的评估结果存在差异,关联函数法和云模型评估所评样本的影响态势分布均衡,但无法反映热湿环境对样本水平方向的影响程度,特征值法所评样本的影响态势靠拢中部影响等级;改进的物元可拓评定模型对9位矿工安全态势影响等级的评定结果为1个低影响、3个较低影响、1个中等影响、3个较高影响、1个高影响,量评直观反映影响等级并能彰显关键影响因素。

基于凸包围盒的飞行冲突检测算法^*

焦卫东, 姚军强, 王瑞冬

2021, 31(12): 32-38. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.005

摘要 ( 175 )

PDF (2427KB) ( 112 )

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为减少由飞行冲突造成的民航安全事故的发生,提高飞行冲突检测效率,将三维碰撞检测算法应用于飞行冲突,提出一种基于凸包围盒的飞行冲突检测算法。首先,根据广播式自动相关监视(ADS-B)数据的飞机当前实时位置信息,利用改进的交互式多模型(IMM)滤波算法预测下一阶段航迹;然后,根据飞机飞行保护区的特点,将其看作当前作业飞机的凸包围盒,使用凸包围盒三维碰撞检测算法判断2机是否发生冲突;最后,构造不同飞行冲突场景,利用所提算法检测飞行冲突,并通过调速法、调向法或调高法等冲突解脱算法进行飞行冲突解脱。研究结果表明:算法冲突检测平均耗时19 ms,检测结果准确。

泄压强度与浓度梯度作用下甲烷爆炸特性^*

陈先锋, 智雪珂, 刘丽娟, 雷松, 张洪铭, 孙玮康

2021, 31(12): 39-44. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.006

摘要 ( 201 )

PDF (3891KB) ( 90 )

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为探究泄压强度与浓度梯度对甲烷/空气预混气体爆炸特性的影响,在方形火焰传播测试管道系统中,针对泄压强度为30、60和90 kPa和具有1%体积分数梯度的预混气体,开展甲烷/空气预混气体爆炸特性的试验研究。结果表明:随着泄压强度的增加,火焰通过观察窗的时间逐渐增加,并且泄压膜破裂后,火焰传播呈现往返振荡现象;浓度梯度的存在,使得管道内测得的温度峰值与压力峰值均显著提高;在泄压强度较低时,泄压膜破裂之后的泄压作用对温度峰值、压力峰值的影响占主导作用;随着泄压强度的增大,浓度梯度对爆炸反应的激励作用对温度峰值、压力峰值的影响占主导作用。

基于点融合的进场程序优化与航空器排序研究^*

白鹏, 陈霖峰, 王玺, 龚宇, 蒋淞榕, 周勍琪

2021, 31(12): 45-52. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.007

摘要 ( 163 )

PDF (2045KB) ( 175 )

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为解决终端区航空器延误问题,使用点融合技术优化终端区进场程序,以飞行冲突次数、航空器平均延误时间、航空器着陆次序改变量、航空器平均油耗作为评价指标,建立着陆优化排序模型,结合我国空管使用的间隔标准与天津机场终端区的真实空域数据,根据实际飞行数据设计航空器样本,使用改进的遗传算法对航空器着陆进行排序,并对使用点融合技术之后的天津机场终端区进场航空器排序进行仿真验证。结果表明:使用该方法后,航空器无冲突,平均延误时间缩减57.19%,延误架次减少7架次,平均燃油消耗节约0.64%。

隧道爆破信号交叉项抑制及雷管延期时间研究^*

付晓强, 俞缙

2021, 31(12): 53-61. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.008

摘要 ( 150 )

PDF (2851KB) ( 188 )

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为解决隧道爆破振动信号易受测试环境影响而导致其时频域交叉项难以消除的难题,采用匹配追踪-平滑伪魏格纳分布(MP-SPWVD)组合算法,有效抑制微差爆破振动信号时频谱中的交叉项;同时采用小波时-能密度法精确判别隧道起爆网路中各段别雷管实际延期时间。研究表明:MP-SPWVD算法可有效削弱时频谱中交叉项对信号能量幅值和局部区域特征的不利影响;MP重构信号小波时-能密度分布可自适应地判别雷管段间实际延期时间,具有良好的应用前景;雷管延期判别精度与其延期时间密切相关。

周期性地表温-风温下地铁隧道围岩蓄热分析^*

刘伟, 周禹军, 梁书菲, 刘晓薇, 秦跃平

2021, 31(12): 62-68. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.009

摘要 ( 139 )

PDF (3285KB) ( 111 )

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为预估浅埋地铁隧道围岩蓄热量,采用有限体积法,建立周期性地表温及隧道风温协同作用下的地铁隧道围岩瞬态传热模型;选取合适的无因次准数离散化模型,并编制解算程序;研究围岩无因次温度场在不同毕渥数和傅里叶数下的分布特征,绘制隧道壁面不稳定换热准数诺谟图,通过查图评估隧道围岩不同年周期内的总蓄热量,结合实例验证模型的正确性。结果表明:双重周期性温度边界影响范围内的围岩无因次温度均按简谐波波动;隧道上覆岩层受双重周期性温度波叠加作用的影响较大,其秋季温度会显著升高;隧道围岩在年周期内总体表现为蓄热,年蓄热量逐年小幅下降,最后趋于稳定。

煤堆自燃特征的试验研究与数值模拟^*

曲国娜, 李红健, 贾廷贵, 强倩, 王来贵

2021, 31(12): 69-77. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.010

摘要 ( 155 )

PDF (3696KB) ( 194 )

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为探究梯形煤堆自燃特征,构建煤堆温度远程监测系统,利用煤堆迎风面深度方向上温度分布函数,基于多孔介质流体动力学与传热传质理论,建立煤堆自燃多场耦合数学模型,模拟不同孔隙率煤堆堆积条件下温度随风速的变化情况。结果表明:孔隙率一定的煤堆,处在低风速条件下,煤堆内部最高温度与煤堆深度为0.75 m的煤体温度随着风速的增加而逐渐增大;而处在高风速条件下,随风速的增加整体上呈降低趋势;在同等外界环境下,孔隙率越低的煤堆越不易自燃,但需考虑煤堆周围风流条件。

采空区最小流动单元压力损失计算与试验^*

张连会, 陈世强, 赵利群, 王君, 鲁义

2021, 31(12): 78-84. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.011

摘要 ( 120 )

PDF (3303KB) ( 62 )

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为使得采空区气体流动压力损失的计算简捷合理,提出一个新的多孔介质物理模型;根据孔隙率相等和单周期流动原则,切割该多孔介质物理模型,构建出最小流动单元;针对最小流动单元,利用流体动力学微分方程组,量化单位长度压力损失与球体直径、气体密度和初速度之间关系,得到简化的一维最小流动单元压力损失计算式;在采空区流场试验平台上验证该计算公式,针对4个入口断面,分别完成26个初速度值与压力损失的实测,且随着断面风速的增加,实测压力损失也增加,且实测压力损失与计算压力损失的比值先减小后趋于稳定,该比值定义为修正系数,进而得到修正系数平均值。结果表明:基于最小流动单元推导出简化的一维压力损失计算式;进一步用修正系数修正一维最小流动单元压力损失计算式,得到拟三维的压力损失计算式,从而实现采空区气体流动压力损失的简捷计算。

联合站油气设备泄漏燃爆事故及危险区域识别^*

谢伟康, 陈国明, 师吉浩, 杨冬冬

2021, 31(12): 85-94. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.012

摘要 ( 173 )

PDF (7810KB) ( 95 )

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为探究联合站油气设备在运行过程中因油气泄漏导致燃爆事故的灾难性后果,采用计算流体动力学(CFD)技术,构建联合站油气设备泄漏与燃爆事故后果预测与评估模型。首先,对不同天然气泄漏扩散场景开展数值模拟,分析各因素对天然气云扩散行为的影响;然后,基于可燃气云分布场景建立燃爆事故模型;最后,引入事故载荷伤害判别准则识别危险区域。结果表明:开放空间通风条件下,燃爆事故为气体泄漏连锁事故中的主要事故类型;天然气分布特性受泄漏速率、风速、障碍物等因素影响明显;池火在燃烧过程中受风力作用会发生明显的迁移现象;在设备拥塞度高的工艺区域内,火灾事故导致的热辐射危险区域面积通常大于高温危险区域面积,热辐射为主要伤害载荷。

基于HAZOP-Aspen的油气回收工艺风险分析^*

刘尚志, 历宏斌, 赵东风, 刘庆龙, 酒江波, 牟睿

2021, 31(12): 95-105. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.013

摘要 ( 242 )

PDF (4838KB) ( 284 )

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为评价油气回收工艺的本质安全性,考虑油气回收工艺流程简单、操作条件范围宽及操作状态不连续等特点,基于HAZOP-Aspen构建油气回收工艺安全评估模型。首先,采用危险与可操作分析(HAZOP)法分析油气回收工艺的风险,确定主要事故类型;然后,基于Aspen过程模拟,将工艺物流指数法与定量风险分析相结合,评估油气回收工艺的本质安全性;最后,以典型的冷凝+膜分离法油气回收工艺为例,应用该评估模型。研究结果表明:进料油气体积分数越高,本质安全程度越低;油气的爆炸极限普遍处于2%~10%范围内,随着进料油气体积分数的下降,工艺物流内各处的油气体积分数均更接近于爆炸上限范围。

核电厂监控显示界面中警示线路信息突显研究^*

于士康, 吴晓莉, 冯慧慧

2021, 31(12): 106-112. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.014

摘要 ( 195 )

PDF (5163KB) ( 86 )

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为提高核电厂操作员对监控显示界面信息的视觉搜索绩效,以界面中警示线路为研究对象,以信息突显方式作为变量,通过试验1研究弹窗对警示线路的遮掩问题,通过试验2研究警示线路突显方式的差异以及不同显示位置对用户视觉搜索绩效的影响。结果表明:弹窗透明度设置为35%时,弹窗下的警示信息可以被有效捕获;在弹窗透明度降低的情况下,用红色相框突显弹窗上的信息,被试对弹窗上信息的搜索绩效不会降低。原界面的警示线路以单一的红色突显,被试的搜索效率及正确率随着线路复杂程度的上升而明显降低;对警示线路使用层次化的明度编码,可显著提高视觉搜索绩效。对核电厂监控界面中警示线路的突显优化能够有效提高操作员视觉搜索绩效。

寒区隧道围岩冻胀破坏临界温度计算模型^*

舒佳军, 邓正定, 黄晶柱, 伍冰妮

2021, 31(12): 113-120. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.015

摘要 ( 138 )

PDF (2019KB) ( 80 )

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为建立围岩不同尺度下缺陷冻胀起裂的破坏判据,根据弹性力学和断裂力学并结合冻胀力值得到宏细观缺陷发生冻胀破坏判据,建立含宏细观缺陷的寒区隧道围岩冻胀破坏临界温度的计算模型。依托大坂山隧道算例,分析不同参数对细观孔隙和宏观节理冻胀破坏临界温度的影响规律。结果表明:细观孔隙冻胀破坏临界温度随主干孔轴线直径增大而显著增大;而次孔轴线等效直径增大对临界温度的影响则较小,其主要作用是与主干孔形成主干-旁枝型孔隙结构。宏观节理冻胀破坏临界温度随节理长度和隧道断面半径增大而增大;随节理倾角增大先减小后增大,在倾角为40°时出现峰值临界温度。

商业综合体导向标志空间秩序标定研究^*

晋良海, 刘硕, 殷双萍, 邵波, 陈述, 彭爽

2021, 31(12): 121-128. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.016

摘要 ( 119 )

PDF (2005KB) ( 103 )

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为提高商业综合体导向标志的视觉传达效率,提出导向标志空间秩序标定方法。考虑导向标志的空间节点分布和视觉传达影响因素,以视觉传达效率最大化为目标、导向标志的属性集合为配套约束条件,构建导向标志空间秩序标定模型;运用眼动追踪技术进行导向标志空间秩序标定试验,采集并分析视觉传达受体的注视点、注视持续时间和注视次数等眼动参数,刻画视觉传达受体的信息感知程度,并结合某商业综合体进行数值验算。结果表明:视觉传达效率达到0.968时,导向标志的空间秩序最优,此时标定导向标志空间节点共15个,其中引导性导向标志节点为10个,多位于商业综合体边缘;方位性导向标志节点为5个,多位于商业综合体中部区域。

有毒气体泄漏下的公众最优疏散路线研究^*

惠文颖, 牛健壮, 朱渊

2021, 31(12): 129-135. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.017

摘要 ( 189 )

PDF (2374KB) ( 169 )

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为优化有毒气体泄漏条件下的人员疏散过程,根据气体扩散高斯烟羽模型,建立以公众吸入毒气剂量最小为目标的最优疏散路线所应满足的泛函;通过可动边界变分问题求解,获得公众疏散的最优疏散路线;开展不同影响因素的公众疏散吸入毒气剂量分析和极差分析,并计算公众无防护条件下疏散的死亡区域。结果表明:在有毒气体泄漏事故条件下,最优公众疏散方向与环境风的侧风相一致,而不是沿逆风向,建议公众疏散时垂直于风向疏散;位于泄漏源周边及其下风向一段距离的公众具有最大疏散危险;影响公众疏散中毒的最大因素是泄漏速率,其次为大气稳定度,平均疏散速度的影响可忽略,不建议公众在无防护条件下盲目疏散;建议高死亡概率包围区域内的公众就地庇护,低死亡概率包围区域外的公众方可疏散。

全国道路交通安全水平的时空布局演化研究^*

李杰, 曾叙砜, 孙领, 刘伟, 李平

2021, 31(12): 136-143. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2021.12.018

摘要 ( 196 )

PDF (4511KB) ( 109 )

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为了解全国道路交通安全水平的时空布局演化特征,为区域交通规划提供依据,基于2001—2018年31个省市自治区面板数据,运用主成分分析法分析各地区的道路交通安全水平;并用ArcGIS软件对其可视化;最后用探索性空间数据分析法(ESDA)对整体及局部地区分别进行空间相关性分析。研究结果表明:2001—2018年全国道路交通事故发生起数整体呈下降趋势,全国道路交通安全水平的全局集聚性从2005年的显著集聚向2018年的随机性转化。2005年,吉林、四川为显著的高高类型地区,西藏为显著的低高类型区域,浙江、广东为显著的低低类型区域,山西为显著的低高类型区域。2010年,山东、河南为显著的高高类型区域,山西为显著的低高类型区域,广东为显著的低低类型区域。2015年,四川、山西、辽宁为显著的高高类型区域,广东为显著的低低类型区域。2018年,江苏为显著的高高类型区域,广东、湖南为显著的高低类型区域。

国内外应急物流研究热点对比与展望^*

戢晓峰, 杨春丽, 郝京京, 覃文文

2021, 31(12): 144-152. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.019

摘要 ( 332 )

PDF (3902KB) ( 227 )

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为了解重大突发事件影响下的应急物流研究现状和发展趋势,以中国知网(CNKI)和Web of Science近23年(1997—2020年)的992篇文献为样本,利用科学文献计量法,对比分析国内外应急物流发展脉络和特征。结果表明:国内外应急物流研究呈阶段性发展特征,先后经历萌芽阶段(2003年以前)、上升阶段(2003—2013年)和稳定发展阶段(2014—2020年);针对特定情景的应急物流优化模型构建是国内外研究的热点,以地震为主的自然灾害型事件是应急物流的主要研究对象,根据研究内容差异,可将模型划分为路径优化模型、设施选址模型和定位—路径组合模型3类,而不确定性因素是影响建模精度的关键要素,也是应急物流优化的难题。

城市应急避难场所管理体系构建与应用^*

王海飙, 陈海超, 李蕊, 于贺, 赵天怡

2021, 31(12): 153-159. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.020

摘要 ( 170 )

PDF (3050KB) ( 96 )

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为构建更科学的城市应急避难场所管理体系,根据有效面积等7项指标,使用ArcGIS量化采集成都市36处应急避难场所的数据,并采用Ward法进行系统聚类,结果显示分3类较适宜;分析这3类避难场所的特征与区别,并使用主成分分析法进行指标降维,绘制3类避难场所的特征散点图。研究结果表明:3类应急避难场所分别在城市防震减灾中起枢纽、核心与补充作用,其共同构成橄榄型结构的城市应急避难体系。为应用该体系,通过BP神经网络算法训练得到非线性分类模型,训练集损失函数迭代约800次后收敛,训练集和测试集的分类准确率均达到100%。

石化基地灭火救援指挥VR训练系统设计与实现^*

邓鹏, 袁狄平, 靳学胜, 肖仪清

2021, 31(12): 160-166. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.021

摘要 ( 181 )

PDF (4728KB) ( 106 )

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为提升消防救援队伍指挥员应对石化基地火灾的指挥能力,提出以虚拟灾害场景为中心的分布式角色扮演型灭火救援指挥训练系统。首先,从系统开发视角,探讨系统的总体架构和训练模式,构建高沉浸感灾害事故虚拟场景;然后,设计包含地图支持、组训导调、接警调度、指挥训练、考核评判在内的模拟训练系统功能模块;最后,探讨该系统实现方式,并分析地图支持模块和考核评判模块的作用。结果表明:该系统可为消防救援队伍提供接近实战的训练平台,丰富消防救援队伍针对石化基地事故灭火救援行动的训练手段。

人员密集场所火灾毒气扩散后果动态评价^*

王继贇, 宗若雯, 陆守香

2021, 31(12): 167-175. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.022

摘要 ( 209 )

PDF (6929KB) ( 82 )

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为定量评价人员密集场所火灾毒气扩散后果,选取宿舍建筑作为典型的人员密集场所火灾场景,采用PyroSim软件获取火灾过程中毒气浓度的时空分布,采用Pathfinder软件获取疏散过程中人员位置的时空分布;基于2个软件的输出结果,采用Matlab软件编写数据查询算法,获取人员疏散过程中的暴露浓度,并计算平均吸入剂量,将其作为毒气扩散后果评价指标,用以评价不同的火灾场景。研究结果表明:火源位于第1层时,毒气扩散后果最严重;开启2个疏散出口,会极大地降低火灾毒气扩散后果;随着探测时间的减小,平均吸入剂量基本呈现线性递减;当火源靠近楼梯间时,探测时间的下降对降低毒气扩散后果有着更明显的作用。

小微企业生产安全事故应急脆弱性评价^*

杨天姿, 王铁骊, 彭恒明, 段海林

2021, 31(12): 176-183. doi:10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.023

摘要 ( 174 )

PDF (1893KB) ( 112 )

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为准确识别影响小微企业生产安全事故应急响应的主要因素,提高其应急响应能力,首先从脆弱性的角度出发,建立小微企业生产安全事故应急脆弱性评价体系;然后引入Z-numbers构建小微企业生产安全事故应急脆弱性评价模型,该模型综合考虑层次分析法(AHP)的主观权重与主成分分析法(PCA)的客观权重,并利用Z-numbers改进模糊综合评价法,以确定脆弱性等级;最后以某小微企业为例,验证评价模型的有效性。结果表明:该小微企业生产安全事故应急脆弱性指数为1.756,评定为“比较脆弱”等级;在4个子体系中,“环境的脆弱性”体系的分值相对较低,应将其作为当前防范重点。

新媒体环境下大学生安全教育的路径研究——评《大学生安全教育理论与实践》

张红梅

2021, 31(12): 184-184.

摘要 ( 44 )

PDF (1636KB) ( 80 )

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