中国安全科学学报

走向精准:突发事件风险分析方法发展综述

刘奕, 钱静, 范维澄

2022, 32(9): 1-10. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2742

摘要 ( 565 )

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为提升突发事件风险分析的时效性和精准度,通过系统的文献调查,梳理突发事件风险分析方法的发展脉络,阐述支撑量化和精准风险分析的技术、方法、模型和理论的研究现状,探讨现有风险分析技术手段在量化复杂突发事件和巨灾时面临的困难。结果表明:未来突发事件风险分析技术、方法和理论的发展趋势包括:利用多种感知监测、大数据和计算技术等信息技术,发展优化各类定性、半定量和定量化模型方法;发展数据+模型+计算的突发事件风险计算方法;发展精准风险计算能力。

建筑(群)和基础设施安全领域软件发展综述

岳清瑞, 施钟淇, 曾滨, 许镇, 钟儒勉

2022, 32(9): 11-19. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2635

摘要 ( 318 )

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为综合分析我国建筑(群)和基础设施安全领域软件发展现状,探索未来发展方向。首先,介绍建筑(群)和基础设施安全领域软件的发展现状和趋势,系统梳理国内外广泛使用的主流商业软件;然后,介绍软件技术水平、自主知识产权水平与核心技术掌握程度、软件应用及影响,阐释发展具有自主知识产权的建筑(群)和基础设施安全领域软件存在的问题;最后,提出建筑(群)和基础设施安全领域软件发展的战略需求、目标、关键前沿技术和支撑保障。研究结果表明:我国建筑(群)和基础设施安全领域软件自主知识产权基础相对薄弱,未来应重点在信息化建模、高精度模拟和智能化设计等共性技术和工程应用方面开展深入研究。

危化品爆炸大规模高精度仿真软件研发与应用

王成, 钱琛庚, 张文耀, 谷恭天, 崔洋洋

2022, 32(9): 20-28. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2692

摘要 ( 433 )

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为精准模拟大尺度化工园区、城市建(构)筑物群、加油/气站等场景内多元、多相危险化学品爆炸传播时空演化,基于多组分反应流Navier-Stokes控制方程,研发高精度保正加权本质无振荡限差分格式、Compact-WENO杂交有限差分格式等先进的数值计算方法;结合网格自适应、计算区域自适应扩大等高效加速算法与信息传递接口并行方法,采用Fortran语言自主开发危化品爆炸高精度有限差分求解器;采用C++语言基于面向对象程序设计方法自主开发适用于有限差分格式的前后处理模块;集成高精度求解器与前后处理模块,自主研发危化品爆炸大规模高精度仿真软件。结果表明:该软件可计算包含任意种组分的化学反应模型,具有多种湍流及湍流燃烧模型,能够实现危化品泄漏-扩散-爆炸全过程数值仿真。

核电厂监控显示界面数据图符信息突显研究

吴晓莉, 于士康, 刘志垚, 冯慧慧, 张科

2022, 32(9): 29-36. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.1251

摘要 ( 174 )

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针对核电厂数字化监控显示界面中信息突显方式对操纵员的视觉搜索任务绩效的影响,首先,以核电界面数据图符为研究对象,以图符形状编码突显方式为变量,重点研究拓扑结构一致与有拓扑差异性的图符形状突显对视觉搜索绩效的影响;然后,从邻接状态、连接方式与构成元素类型等图形属性方面设计数据图符形状编码,并开展心理学行为反应试验。结果表明:监控显示界面中不同数据图符形状编码突显方式对视觉搜索绩效存在显著影响,单一圆弧形状突显促进被试的视觉搜索绩效较低,有拓扑差异性的图符形状编码突显方式可提高操纵员视觉搜索绩效。

建筑结构安全分析方法与评估技术综述

孙树立, 韩旭东, 陈璞

2022, 32(9): 37-48. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2621

摘要 ( 340 )

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建筑结构安全涉及人民群众的日常生活和生产活动,关乎社会稳定和经济发展。为对建筑结构安全分析评估领域的技术和行业发展提供建议和参考,通过文献资料调研并汇总专家意见的方式,总结分析相关研究领域的技术发展态势和软件应用。结果表明:建筑结构安全分析技术在理论方法、仿真、试验测试方面已经有了一定程度的发展,但还不能很好地满足风险评估与应急管理的需求;从行业发展趋势来看,尚缺乏统一的、通用的、智能的安全分析评估系统平台。我国目前在该领域的研究起步较晚,在相关技术和软件产业方面落后于国外,需要综合科研、企业、政策等多个方面进行技术突破。

民机航电系统功能-信息安全一体化分析方法

赵长啸, 汪克念, 张伟, 董方正

2022, 32(9): 49-56. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2126

摘要 ( 307 )

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为提高飞机在网络化环境下安全运行能力,解决现有民机航电系统功能安全性评估与信息安全分析割裂导致非预期风险产生的问题,基于民机系统安全性分析双“V”模型,以民机系统功能失效状态类别与信息安全威胁状态等级的映射关系为融合点,将信息安全风险作为系统功能异常的新致因因素,并与现有民机系统安全评估流程结合,探究一体化安全分析活动与民机航电系统研制流程的关联关系,提出机载航电系统功能-信息安全一体化分析方法。研究表明:该方法在分析关注点、风险归因等5方面存在明显差异,综合功能-信息安全对飞机、机组、乘客的影响,融合分析双“V”模型各环节功能-信息的安全性,进而有效提高航电系统功能-信息安全一体化安全性水平。

智慧风电场应急管理体系及应用研究: 5G技术赋能

常丁懿, 石娟, 瞿丽莉, 郑鹏

2022, 32(9): 57-67. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.0170

摘要 ( 247 )

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为防范风电场突发事件的发生,提高风电场应急管理智慧化水平,从5G技术和应急管理相结合的视角出发,在分析智慧风电场、5G技术、风电场应急管理内涵的基础上,从理念、目标、主体、客体、技术、制度、资源7个要素解析应急管理体系,提出“七横四纵”的应急管理体系总体架构及5G应急管理通信网络架构,并探讨5G等新兴技术在信息平台构建、无人机巡检、视频监控、不安全行为监测、应急数据传输、远程诊断方面的赋能作用。研究表明:5G等新兴技术适用于智慧风电场建设,在一定程度上能够完善应急管理体系,5G技术生态在智慧风电场应急管理中有着较为广泛的应用性,可以推动风电场应急管理智慧化的转型升级。

应用3D数字技术的生产安全事故再现系统

任燕清, 陈志刚, 王浩杰, 闫立, 李永娟

2022, 32(9): 68-75. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.0094

摘要 ( 225 )

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为解决生产安全事故难以可视化逼真再现难题,提升警示教育效果,综合利用三维动态渲染引擎、动态参数化建模、脚本驱动的事故再现动态仿真等3D数字技术手段,研发一种生产安全事故再现系统;通过建设典型生产安全事故三维情景库、开发事故应急三维模拟演练系统、建立 30套三维事故警示教育系列培训教材,实现对生产安全事故的三维可视化再现,并应用于某集团。结果表明:该系统能够实现事故发展过程及关键细节的仿真重现,提高培训的沉浸感和实操性,有助于提升集团的安全文化及员工安全意识和能力。

面向公共安全的气象监测预报预警软件发展综述

周勇, 杨波, 唐伟, 李月安, 王月冬, 李泽椿

2022, 32(9): 76-85. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2649

摘要 ( 208 )

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为推动气象监测预报预警(MMFW) 软件高质量发展,保障国家安全和人民生命财产安全,总结评价国内外MMFW软件。首先,分析MMFW软件的类别,研究气象观测系统、数值预报、气象灾害预报预警、气象灾害影响和风险评估、公共气象服务、气象信息系统这6类软件的现状及其关键核心技术;然后,初步探讨我国MMFW软件在智能观测、智能预报、风险评估和决策服务技术、人工智能技术应用领域的发展趋势;最后,提出思考和建议。结果表明:我国MMFW软件存在着基础软件落后、应用支撑软件薄弱、应用软件技术含量偏低等问题;应补齐开发环境、工具等基础软件和应用支撑软件短板,构筑业务运行和监控软件等应用软件长板,做优MMFW信息产品和技术支持服务,加快无缝隙-全覆盖、自动-智能、精细-数字的MMFW软件关键核心技术研发等。

校园通勤行人流时空伴随分析与疫情防控策略

马剑, 李慧文, 宋丹丹, 陈娟

2022, 32(9): 86-93. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2737

摘要 ( 261 )

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为严防新冠肺炎(COVID-19)疫情在人员密集的高校蔓延,选取高校校园内学生流动的典型场景,构建校园内上下课行人流模型,引入时空伴随的概念,量化行人间接触导致疫情传播的风险。基于时空伴随指标,针对西南交大犀浦校区设计开放宿舍园区内的所有通道、增设不同区域间的新道路以及分批次上下课等3种校园疫情防控策略开展模拟计算。结果表明:3种方案的空间伴随指标降幅分别为12.12%、6.08%、74.02%,时间伴随指标的降幅分别为30.49%、0.16%、60.78%。同时施行3种防控方案时,空间伴随指标和时间伴随指标降幅分别为82.37%和76.63%。

考虑环境熟悉度与疏散策略的元胞自动机模型

霍非舟, 李盈, 马亚萍, 涂文豪, 刘昶, 闫岩

2022, 32(9): 94-99. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.1735

摘要 ( 148 )

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为明确环境熟悉度及疏散策略对行人疏散过程的影响,在静态场域模型中引入行人转化规则,建立考虑环境熟悉度与疏散策略的元胞自动机(CA)模型;该模型将行人分为熟悉环境和不熟悉环境2类,考虑环境熟悉度改变对疏散过程的影响;模拟仿真2种疏散策略和行人转化规则,讨论在不同能见度下,盲目疏散、理性疏散及改变行人转化概率对疏散的影响。结果表明:环境熟悉度影响疏散效率,环境熟悉度与疏散效率成正比;行人密度较小时,能见度对疏散影响大,最佳能见度为11(4.4 m),能见度大于11(4.4 m)时应选择理性疏散;环境熟悉度不变时,转化概率增加会使得疏散时间减少,最佳转化参数为0.01。

行人和交通疏散仿真软件研究综述

林志阳, 刘正, 房志明, 刘家林, 张鹏, 姜锐

2022, 32(9): 100-110. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2993

摘要 ( 341 )

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为探明具有自主知识产权的行人和交通疏散仿真软件的发展方向,系统梳理已有主流软件,提出软件发展存在的问题和关键技术。首先,介绍行人和交通疏散仿真软件的发展现状,从底层模型、功能和拓展性等方面对比国内外主流软件;然后,分析软件技术水平判断依据和自主知识产权水平,阐释发展具有自主知识产权的行人和交通疏散仿真软件存在的问题和困难;最后,介绍行人和交通疏散仿真软件的应用及影响,提出软件发展的战略需求、目标和关键前沿技术。结果表明:行人和交通疏散仿真软件应用广泛,国内软件与国外主流商业软件仍存在较大差距;主流商业软件的底层模型不可更改,应用场景受限,自主研发行人疏散仿真软件和交通疏散仿真软件十分必要。

考虑恐慌情绪和沿墙引导的行人疏散模型

王冠宁, 陈涛, 郑晖杰, 姜文宇

2022, 32(9): 111-117. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2675

摘要 ( 225 )

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为探究有限视域条件下救援人员对恐慌行人的疏散引导策略,利用元胞自动机模型,模拟建筑中存在危险源时行人的恐慌疏散行为,以及救援人员沿墙走引导策略对疏散过程的影响。首先,建立考虑救援人员沿墙引导的恐慌疏散动力学模型;然后,模拟存在危险源条件下救援人员沿墙引导时的人群疏散动力学过程;最后,重点分析行人恐慌程度、危险源位置对疏散过程的影响。结果表明:行人恐慌程度越高,对危险源越敏感,越不能理性地寻找安全出口而出现盲目跟随、角落聚集等现象,救援人员沿墙引导可有效缓释人群的恐慌情绪,提升疏散效率;当危险源距离安全出口较近时,行人恐慌程度较高,疏散时间较长,而救援人员沿墙引导能显著提升疏散效率,且危险源距离安全出口越近,疏散引导效果越显著;在有限视域条件下,行人在恐慌情绪的影响下更倾向于沿墙疏散,并出现盲目跟随、角落聚集等不安全行为,沿墙走引导方式能促进行人人理性疏散,提高人群疏散效率。

城市洪涝风险评估中的软件应用及进展

郑安娜, 李建微, 陈思喜, 郭伟, 陈晓梦

2022, 32(9): 118-125. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2721

摘要 ( 183 )

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为了解城市洪涝风险评估相关软件的应用现状及进展,并探究其发展前景,首先,从科学计算与数据处理、城市洪涝模拟及可视化表达3个方面切入,系统梳理Hadoop等软件在科学计算与数据处理中的应用,SWMM、MIKE和InfoWorks等软件在城市洪涝模拟中的使用情况,以及地理信息系统(GIS)软件在风险可视化表达中的进展;其次,通过对不同软件优缺点及适用范围的分析,探讨软件发展的关键技术;最后,概括城市洪涝风险评估软件集成系统的发展方向,并对未来可能的研究趋势进行展望。结果表明:软件的应用和进展扩充了城市洪涝风险评估手段;关键技术融入和软件集成有助于构建更完善的城市洪涝管理系统,为城市安全提供保障;实现软件自主化也是未来研究的重点方向。

区域地震分析软件研究综述

陈永强, 吴志鹏, 杨湘娟, 陈璞, 孙树立

2022, 32(9): 126-136. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2808

摘要 ( 178 )

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为加强我国防灾、减灾、抗灾、救灾的能力,研究地震发生后全国地震烈度快速计算和信息速报技术,实现对工程结构的地震响应快速分析,为公共安全抢险救援提供重要依据。首先,介绍地震分析软件的现状和发展趋势,系统地梳理国内外的主要商业软件及开源软件;然后,详细介绍自主研发的区域地震数值模拟和灾损分析(EQSDA)平台,包括计算震源还原、地面地震响应分析、社区建筑地震响应分析、建筑结构局部破坏分析4大模块,分别说明各模块使用的理论原理和技术;最后,通过算例展示各模块功能。结果表明:利用先进的地震波数值模拟方法结合机器学习技术,开展地震与强地面运动的数值模拟研究,可以更精确地实现从震源分析到地震模拟计算、建筑结构破坏模拟的全链条分析。

城市洪涝灾害防御中的前沿信息技术应用

李海辰, 冯文文, 张少恺, 王超, 张鹏, 雷晓辉

2022, 32(9): 137-143. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2707

摘要 ( 171 )

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为全面了解我国城市洪涝灾害防御中的前沿信息技术应用现状,促进城市洪涝灾害防御智慧平台建设,加强前沿信息技术应用,提高城市洪涝灾害防御能力,系统梳理城市洪涝灾害防御系统和各种新技术的研究现状与应用情况,指出新技术应用中存在的监测数据不完善、多源数据融合性差、智能化水平不高等问题,展望未来发展趋势,提出加强城市洪涝模拟软件国产化、洪涝防御系统智慧化及重视大数据和物联网在基础数据收集方面的优势等建议。结果表明:前沿信息技术的应用可以显著提高城市洪涝灾害防御能力;需要加强城市洪涝灾害防御系统智慧平台建设;大数据技术和物联网技术是最为关键的基础技术,对于完善城市洪涝灾害监测预警体系具有重要作用;软件产品的国产化是下一步研发的重点工作。

中原城市群城市灾害韧性时空演变及障碍因子研究

李梦杰, 刘德林

2022, 32(9): 144-151. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2072

摘要 ( 207 )

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为增强城市灾害韧性,从动态视角出发,研究中原城市群城市灾害韧性。首先,从基础设施韧性、经济韧性、社会韧性、生态韧性4个方面构建城市灾害韧性评价指标体系;其次,以熵值法计算各指标权重,应用综合指数法构建城市灾害韧性评价模型;最后,运用探索性空间数据分析(ESDA)、障碍度模型等方法揭示2003—2019年中原城市群城市灾害韧性水平的时空演变特征及障碍因子。结果表明:考察期内,中原城市群城市灾害韧性水平呈持续增长态势,呈现出显著的区域不平衡不协调现象,主要表现为中部高四周低的空间分布格局;从整体上看,城市灾害韧性度呈现空间正相关,空间集聚模式主要以高-高集聚和低-低集聚为主;障碍因子主要集中在经济和社会方面。

基于机器学习的森林火险预测模型

朱馨, 李建微, 郭伟, 毕胜, 伍跃飞

2022, 32(9): 152-157. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2729

摘要 ( 465 )

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为减少森林火灾带来的损害,通过文献回顾,对森林火险进行建模和预测预报。归纳基于机器学习方法的森林火险预测研究现状,并从森林火灾影响因子的选取、选择合适的火险预测模型以及模型检验方法3个主要方面进行分析阐述。结果表明:森林火险的主要影响因素包括可燃物特征、气象因子、地形、人类活动等;在森林火险预测模型中,反向传播(BP)神经网络方法需要改进后运用,支持向量机(SVM)方法对数据要求高,随机森林(RF)方法通用性强且精度较高,深度学习方法的研究较少,但精度都很高;模型常用的检验方法是准确度、受试者工作特征(ROC)曲线和曲线下的面积(AUC)值等。

矿井智能通风与灾变应急决策平台

魏连江, 周福宝, 夏同强, 王凯, 蒋合国, 王健

2022, 32(9): 158-167. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2817

摘要 ( 257 )

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为保证矿井通风系统按需可靠经济供风,实现矿井通风网络实时解算、异常诊断、灾情研判与风流应急调控,深入剖析矿井智能通风与灾变应急决策平台(MIVDEDP)的原理和软件架构,提出MIVDEDP软件架构,探讨多源数据协同融合的通信方式和数据存储方法,提出矿井通风网络实时解算方法、通风系统异常诊断方法和灾情研判方法,开发三维可视化MIVDEDP,并在宁夏羊场湾煤矿、山东付村煤矿和鄂尔多斯转龙湾煤矿进行测试、完善。结果表明:MIVDEDP的研发,可以实现矿井通风网络实时解算与异常智能诊断、灾情研判与风流应急调控。

复杂灾害场景应急救援仿真软件技术发展综述

陈彬, 王翔汉, 杨妹, 邱晓刚

2022, 32(9): 168-175. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.0356

摘要 ( 227 )

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为增强社会抵抗复杂灾害的韧性,辅助决策者制定应急管理预案,高效地开展灾后救援工作,基于仿真软件,开展复杂灾害仿真试验和分析。首先,综述面向复杂灾害场景应急救援的仿真软件技术,将复杂灾害场景分为自然灾害、事故灾难、公共卫生和社会安全4类;然后,分别介绍4类场景中的典型应急救援仿真软件技术,并对比国内外相关研究。结果表明:相比于国外同类软件,国内软件在技术和应用规模上还存在一定的差距,相关从业者可以从核心技术、行业规模和法律政策3个方面来弥补差距,实现我国在该领域从跟跑到领跑的转变。

考虑灾民利他行为的应急物资分配与运输优化模型

王治莹, 付寒雪, 聂慧芳, 常志朋

2022, 32(9): 176-181. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2694

摘要 ( 160 )

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针对突发事件发生后灾民会产生共情心理,并自发地出现利他行为的现实问题,构建考虑灾民利他行为和后悔理论的应急物资分配与运输多目标优化模型,以从灾民视角实现物资分配与运输过程的优化,首先,考虑灾区物资紧缺的现实情况及灾民间邻里互助的行为条件,在应急物资分配过程中最小化物资分配的未满足量;然后,在应急物资运输过程中,运用后悔理论得到感知效用函数并最小化运输成本;最后,利用第二代非支配排序算法结合实际案例分析。结果表明:该优化模型考虑到灾民的利他行为,将应急物资给更需要的人,有助于提高物资利用率,并缓解了灾区压力,使物资分配更合理。

面向森林火灾的应急管理信息化关键技术

姜文宇, 王飞, 苏国锋, 李鑫, 孟庆祥, 王冠宁

2022, 32(9): 182-191. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2693

摘要 ( 386 )

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为全面、高效地辅助应急管理部门开展森林火灾防控与对应行动,基于森林火灾“防”和“救”的应急管理全要素与多角色协同联动的业务需求,自主研发一套覆盖森林火灾应急管理全流程的软件森林火灾监测预警与应急指挥系统。该系统针对森林火灾的风险评估、监测预警、应急处置与事件复盘等重要环节,集成自研的各类算法模型,重点研究多尺度动态风险评估、空天地一体化监测与预警、森林火灾蔓延预测、基于时间戳的可视化事故复盘等关键信息化技术。该系统在广东、浙江等多地落地应用示范,并在多起森林火灾应急指挥中发挥了重要作用。结果表明:该系统能够实现对森林火灾全流程的信息化管理,为应急管理中各类型角色用户提供自主研发的智能化辅助分析服务,可显著提升政府应急管理部门科学防控与应对森林火灾的现代化能力。

基于区块链Fabric的应急物资调度模式构建

李希腾, 王琳, 秦宏楠, 王保庆, 李信

2022, 32(9): 192-199. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2213

摘要 ( 194 )

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为提高突发事件下应急物资调度效率,规范各方主体在应急物资调度过程中的行为。首先,指出传统物资调度存在的信息孤岛、权利寻租等问题,剖析区块链Fabric在应急物资调度中的应用价值;其次,构建一套基于智能合约、共识机制等隐私技术的应急物资运作模式,描述应急物资储备、运输、捐赠和监管4个环节中的具体操作;最后,分析服务层、信息采集层等各层级的功能要素,并从人人交互、人机交互、机机交互3大维度出发,阐明该运作模式的实现路径。结果表明:与传统应急物资调度方式对比,基于Fabric的应急物资调度模式更加科学合理,可使调度过程中应急物资信息始终处于公开透明的状态。

流水线作业疲劳安全韧性模型及应用

李鑫, 阳富强, 洪溢都, 段在鹏

2022, 32(9): 200-205. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2056

摘要 ( 240 )

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为提高流水线作业安全水平,解决工人流水线作业疲劳危害,运用事故树分析法(FTA)分析疲劳的影响因素,并构建工人疲劳安全韧性模型,该模型由管理系统、疲劳修复和人机系统3大模块组成,按照抵御、恢复、学习和优化4个阶段持续运行;依托模型的实际应用,构建疲劳管理冗余系统,提出近似、精准休息机制和传送带警报系统。结果表明:疲劳管理冗余系统具有监督检查与反馈信息的功能,并能够预防工厂的疲劳危害。疲劳修复方法可以近似或精确地确定休息时间,并能够避免同一姿势疲劳。优化人机系统得以提高人因可靠性与改善环境。该模型能够消除员工长时间同姿势作业危害,减少疲劳产生,有效解决工厂的疲劳危险。

基于公共治理思维推进校园安全管理工作——评《中国学校安全治理研究》

冯华

2022, 32(9): 206-207.

摘要 ( 68 )

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