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2023年 第33卷 第2期    刊出日期：2023-02-28

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安全社会科学与安全管理

基于风险的隐患定义及管控研究

赵东风, 刘尚志, 王浩水, 陈毅峰, 周超, 酒江波

2023, 33(2):  1-8.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.2607

摘要 ( 602 )   HTML ( 31 )   PDF (6118KB) ( 233 )  

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为加强对隐患的理解,明确其与风险之间的关系,更好地推进企业双重预防机制建设,在总结隐患内涵的基础上,从风险的角度重新界定隐患的定义,给出其确切的英文表述;通过深入解析风险管控与隐患的关系,揭示基于风险重新界定隐患的意义;结合隐患排查治理中存在的问题和双重预防机制建设的实质,提出基于风险的隐患动态管控思路,包括以风险分级管控为前提和基础,基于风险评价开展隐患分级治理,最终用信息化手段实现隐患的动态监测和分级管控。研究结果表明:隐患是未辨识出的风险或风险未得到有效控制,超出人们对风险可接受水平的一种不安全状态,其英文表述为unsafe-condition;隐患排查治理工作应该基于风险分级管控的思路开展,通过辨识风险不受控的状态及时发现隐患,并基于风险管控的思路治理隐患,其实质是控制风险。

煤矿事故因素的自组织映射分布研究

张江石, 李泳暾, 秦芳, 王慧超, 潘雨, 王梓伊

2023, 33(2):  9-15.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0949

摘要 ( 199 )   HTML ( 0 )   PDF (2405KB) ( 78 )  

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为进一步明确煤矿事故致因因素间的复杂耦合机制,引入自组织映射(SOM)神经网络。首先利用24Model分析煤矿事故因素,构建事故属性数据集;其次通过SOM算法,可视化分析因素与事故间的耦合关系,最后结合K-means聚类算法,研究煤矿事故致因中单因素及多因素耦合对事故的映射特征,并计算因素间的耦合程度。结果表明:“事故—单因素”映射分布可反映出单因素对事故影响程度的差异性,其中管理落实不到位、安全培训不到位以及制度文件不健全等因素对煤矿事故的影响较大;“事故—多因素耦合”映射分布得到直接因素类别中违章指挥、违规作业、操作失误和不安全物态4种因素的耦合作用较强;因素耦合度分析中“体系文件不健全、安全文化欠缺—人员组织不合理”、“配套设施不齐全—安全习惯不佳”等多对因素的耦合度大于0.8,存在较强的耦合关系和因果性。

房屋建筑施工事故致因因素分类研究

成连华, 曹东强, 李欣

2023, 33(2):  16-22.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.2664

摘要 ( 306 )   HTML ( 20 )   PDF (4158KB) ( 109 )  

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为明确房屋建筑施工事故致因及其关联关系,针对房屋建筑施工过程中关键致因因素及其传播路径的有效识别问题,基于2015—2020年发生的394起房屋建筑施工事故案例,结合危险有害因素分类标准,将语义相近的风险用语归为一类,进行致因因素的提取、分类及编码;针对每一起事故建立致因因素传播路径,应用Gephi软件绘制出由95个节点、340条连边构成的房屋建筑施工事故致因网络模型;通过计算节点度值和权重系数等拓扑参数,分析致因网络拓扑特征,综合考虑节点总度值分类赋值及严重程度,利用ABC分类法提出致因因素重要性计算方法。研究结果表明:致因因素清单中包含28项关键致因因素、27项次要致因因素、31项一般致因因素;进一步分析得到24个关联性强的节点对、5条高频致因因素传播路径以及5类典型事故的致因因素分布状况。

基于机器学习的公交驾驶员事故风险识别及影响因素研究

朱彤, 秦丹, 魏雯, 任杰, 冯移冬

2023, 33(2):  23-30.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0034

摘要 ( 335 )   HTML ( 8 )   PDF (1733KB) ( 118 )  

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为从公交驾驶员群体中识别出易发生事故的风险公交驾驶员,结合某市公交公司营运安全管理系统数据库、百度应用程序接口(API)及网络爬取技术,并应用K近邻算法补充缺失值,获取42条线路及1 893名驾驶员的数据;基于驾驶员、车辆、线路特征、违规行为、事故、管理等基本特征变量构造派生变量;采用包括递归特征消除、有惩罚项的逻辑回归、随机森林的集成方法选择特征;采用极致梯度提升(XGBoost)等6种机器方法分别建立分类模型,并采用贝叶斯方法优化超参数。结果表明:在构建的6个分类模型中,XGBoost方法构建的模型其受试者工作特征(ROC)曲线下的面积(AUC)评估结果最佳;运用贝叶斯方法优化模型,可以在一定程度上提升ROC的AUC指标;对于风险公交驾驶员预测准确率达到98.66%,运营单位还可以根据自身情况权衡虚报率与命中率代价。此外,车辆服役时间、违规次数等特征对于事故风险具有明显的非线性影响。

基于YOLO-V3算法的加油站不安全行为检测

常捷, 张国维, 陈文江, 袁狄平, 王永生

2023, 33(2):  31-37.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0298

摘要 ( 338 )   HTML ( 18 )   PDF (5098KB) ( 90 )  

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为控制加油站火灾爆炸风险目标,结合事故统计和故障树分析方法,提出一种基于YOLO-V3算法的加油站不安全行为检测模型。首先在收集90起加油站火灾爆炸事故的基础上,统计分析加油站火灾爆炸事故的点火源;其次构建加油站火灾爆炸故障树,计算各基本事件的结构重要度,并确定加油站危险性较高的不安全行为;然后采用现场采集和模拟的方法收集加油站不安全行为图像数据,利用数据增强方法构建加油站不安全行为图像数据集;最后基于深度学习的方法构建加油站不安全行为检测模型,经过1000次训练迭代后得到最终模型。研究结果表明:引起加油站火灾爆炸事故的不安全行为主要有抽烟、打电话等;训练得到的检测模型在测试集上对抽烟、打电话和正常行为检测类别的平均检测精度分别为67%、85%和77%,模型的平均检测精度均值为84%。

基于FTA-BN的云ERP不安全事件的人因失误分析

张冰鉴, 苏秦, 刘海龙

2023, 33(2):  38-47.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0412

摘要 ( 208 )   HTML ( 1 )   PDF (2058KB) ( 59 )  

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为明确云企业资源计划(ERP)不安全事件的人因失误因素,构建基于故障树分析-贝叶斯网络(FTA-BN)的人因失误分析模型,以避免单一方法的局限性。首先,对云ERP安全审计记录披露的不安全事件进行分类和追因分析,构建云ERP不安全事件故障树,并定量分析最小割集、结构重要度;然后,将故障树映射为BN结构,利用案例数据进行结构学习和参数学习得到最终的贝叶斯网络;最后,依托贝叶斯网络的敏感性分析辨识关键人因失误因素,凭借预测推理计算发生不安全事件的概率。研究结果表明:云ERP安全人因失误因素中工作不到位、培训不足、资源分配不足、管理流程存在问题、职责不清等因素在对应的事件域中应得到重点关注,以保障持续安全。

安全工程技术

航空推进系统气动安全阀结构参数分析及优化

王慧, 周国强, 王禹涧, 岳星岐, 张一鸣

2023, 33(2):  48-58.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0983

摘要 ( 182 )   HTML ( 1 )   PDF (8838KB) ( 51 )  

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为改善某型航空推进系统气动安全阀的性能,建立航空推进系统双级气体减压器和安全阀组成的高压气路AMESim数值模型,搭建安全阀性能测试试验台,验证模型准确性,分析结构参数对安全阀特性的影响机制。采用响应曲面法(RSM),建立结构参数与安全阀压力超调量和响应时间的显著不失拟回归模型,通过方差分析 (ANOVA)研究结构参数交互作用对安全阀压力超调量和响应时间影响的显著性差异,并基于自适应范围多目标遗传算法 (ARMOGA),优化入口长度、入口直径和弹簧刚度参数。研究结果表明:入口长度、入口直径、弹簧刚度对超调量和响应时间的影响依次降低,入口长度与直径的交互作用最为显著;入口长度、入口直径、弹簧刚度分别为 14.587 8 mm、 14.898 0 mm、48.966 8 N/mm时安全阀性能最佳,优化后超调量降低6.917%,响应时间降低6.383%。

基于模糊统计法的采空区稳定性评价

柯丽华, 孟瑶尧, 姚囝, 王其虎, 唐华倩

2023, 33(2):  59-67.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0629

摘要 ( 174 )   HTML ( 2 )   PDF (1820KB) ( 43 )  

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针对采空区稳定性评价指标权重计算的主观随意性和指标分级标准的模糊不确定性问题,采用文献调研法收集近10年60余篇采空区稳定性评价的研究成果,统计分析采空区稳定性评价指标的频次,建立基于指标统计频次的采空区稳定性评价指标体系;根据采空区稳定性评价指标相对频次的分布信息特征,采用1—9位标度法描述18个相对频次等长分布区间的相对关系,提出基于指标相对频次的权重计算方法,减少主观随意性对指标权重计算的影响;通过对各评价指标各等级划分边界信息的统计法分析,建立采空区稳定性评价指标各等级的隶属度函数,并采用30个采空区样本数据验证隶属度函数的可靠性,进而构建基于指标相对频次权重算法和评价指标各等级隶属度函数的采空区稳定性评价模型,并将其应用于肖家河磷矿采空区稳定性评价分析中。结果表明:该磷矿的某采空区稳定性等级为Ⅰ等级,评价结果与实际情况相符,验证了该采空区稳定性评价模型的有效性。

隧道顶部障碍物下游火灾烟气密度跃变特性

阳东, 陈艺蕾, 杜涛

2023, 33(2):  68-74.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.2639

摘要 ( 223 )   HTML ( 1 )   PDF (4303KB) ( 48 )  

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为考查隧道火灾烟气越过顶部障碍物时关键流动参数的变化及其对人员疏散和防排烟设计的影响,采用盐水试验研究不同障碍物高度与火源热释放速率下,火灾烟气越过隧道顶部障碍物后发生密度跃变的条件,并获得质量卷吸比与密度跃变前后烟气层厚度比等特性参数。结果表明:顶部障碍物的出现可使其下游的火灾烟气弗劳德数(Fr)突增至1以上而后再骤降至1以下,即从超临界状态转变为亚临界状态,这是诱发烟气密度跃变的原因;该跃变过程造成烟气卷吸大量空气,烟气厚度增大。障碍物的高度是影响烟气密度跃变特性的关键参数,密度跃变后与跃变前的烟气厚度之比、跃变前后Fr之比以及质量卷吸比均随障碍物高度增加而增大;当障碍物的无量纲高度超过0.267后,上述3个参数随障碍物高度增加而减小。障碍物下游的烟气密度跃变产生的质量卷吸比可能超过0.3,且高于既有理论模型计算值。

沉管隧道内车厢火羽流的临界风速研究

唐飞, 刘紫玮, 孙协鹏, 刘帅, 徐童

2023, 33(2):  75-81.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0696

摘要 ( 184 )   HTML ( 2 )   PDF (9636KB) ( 57 )  

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为探究纵向通风与侧向集中排烟协同作用下,沉管隧道内车厢火羽流的临界控制风速特征,首先,建立1∶8缩尺寸隧道试验模型;然后,选取3种车厢开口尺寸及9组火源功率,并考虑侧向集中排烟系统开启和关闭2种状态,采集沉管隧道内不同纵向风速下顶棚烟气温度数据;同时,通过火灾动力学模拟软件(FDS)模拟沉管隧道内车厢火羽流的速度场和温度场分布特征;最后,分析临界风速演化的物理影响机制。结果表明:无论侧向集中排烟系统是否开启,隧道顶棚下方烟气最大温升均会随纵向风速增加而下降,同时隧道内烟气逆流长度也会不断缩短直至为0;随隧道内车厢火源功率的增加,临界风速均呈现先增大后不变的趋势;在相同火源功率条件下,侧向排烟系统开启时对应的临界风速明显大于其关闭的情况;在侧向排烟与纵向通风协同作用下,随火源功率增加,沉管隧道车厢火羽流临界风速呈现先增加、后不变的分段函数关系。

改进YOLOv3算法下通航机场场面运动目标检测

夏正洪, 魏汝祥, 李彦冬

2023, 33(2):  82-88.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0149

摘要 ( 192 )   HTML ( 1 )   PDF (5029KB) ( 55 )  

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为获得更好的检测精度和更快的检测速度,保障通航机场场面运行安全,提出一种改进的YOLOv3算法,分别从网络结构和损失函数2方面进行改进。首先,在主干网络中使用深度可分离卷积代替原卷积,构建基于距离交并比(DIoU)的目标框回归损失函数;然后,以某通航机场为研究对象,搭建通航机场场面目标检测场景,采用迁移学习和冻结训练相结合的训练方法,以提升场面目标检测的速度;最后,比较分析所提算法与传统的YOLOv3、YOLOv4算法的识别效果。结果表明:飞机目标的检测效果明显优于车辆和人员目标,改进的YOLOv3算法对目标的检测精度、召回率、全类平均精度(mAP)分别达到92.96%、80.51%、91.96%,图形处理器处理速度高达74 帧/s,较传统的YOLOv3、YOLOv4算法性能均有明显提升,可实现通航机场场面运动目标的有效检测。

基于SVM的含缺陷20钢弯管爆破压力预测

郄彦辉, 郭涛, 周凌志, 王昱

2023, 33(2):  89-95.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.1269

摘要 ( 114 )   HTML ( 1 )   PDF (2708KB) ( 40 )  

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为快速、精确预测含局部减薄缺陷的弯管爆破压力,首先验证显式非线性有限元模型的模拟精确性,然后以168组不同缺陷尺寸下20钢弯管爆破压力的有限元模拟数据作为学习样本,建立含局部减薄缺陷20钢弯管爆破压力预测的支持向量机(SVM)模型;其次利用交叉验证(CV)、遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)分别优化SVM模型;最后分析对比用于预测弯管爆破压力的3种优化SVM模型与ASME B31G-2009、DNV RP-F101、SHELL 92等3种通用规范的计算误差。结果表明:CV-SVM、GA-SVM、PSO-SVM等3种模型的预测误差均小于3种规范的计算误差,其最大相对误差分别为-2.33%、-3.4%和1.94%;说明SVM模型用于预测弯管爆破压力时操作简单、计算时间短、预测精度高、工程实用性好。

基于ACE-BN的通勤飞行事故/事件诱因分析

靳慧斌, 朱孟昌, 马明霞

2023, 33(2):  96-102.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.1109

摘要 ( 101 )   HTML ( 0 )   PDF (5893KB) ( 60 )  

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为降低我国通用航空短途运输运行安全风险,提出一种基于平均因果效应(ACE)和贝叶斯网络(BN)的事故/事件诱因分析方法。首先,分析102起美国通勤飞行事故/事件,共识别出 7类 19种诱因;然后,引入ACE公式确定节点的优先次序,使用K2算法构建BN结构,并采用最大期望(EM)算法进行网络参数学习,建立通勤飞行事故/事件诱因分析模型;最后,对各诱因的概率进行排序并分析诱因间的敏感性。结果表明:机组经验不足导致的事故/事件发生概率最高;机械设备情况容易受到雨雪等恶劣天气的影响;天气因素和监管因素对机组因素表现出较高的敏感性,其中,恶劣的天气会影响机翼等机械设备的正常运转,进而影响飞行员对于飞机的操作,技术和安全培训不到位会影响飞行员和管制人员的专业水平及经验技能。

在用自动扶梯和自动人行道安全评估

陈辰, 程嘉, 窦志平

2023, 33(2):  103-109.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.1298

摘要 ( 135 )   HTML ( 2 )   PDF (5098KB) ( 51 )  

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为提高自动扶梯和自动人行道的安全性,为老旧自动扶梯和自动人行道的更新改造提供技术依据,在分析国际、国内有关自动扶梯和自动人行道安全评估标准的基础上,结合电梯、自动扶梯和自动人行道安全评估经验,以贴近制造标准和检验规程,使实际评估工作具有可操作性为原则,在缺少国家层面的自动扶梯和自动人行道有关安全评估规范和标准的情况下,参考曳引和强制驱动电梯安全评估的模式,提出自动扶梯和自动人行道安全评估的基本思路和系统方法,分10个部分确定自动扶梯和自动人行道的88个危险情节,进行单项评估和整机评定,推算并确定整梯风险等级的临界分值,提出降低风险的方法。研究结果表明:该基本思路和系统方法与国内现有电梯法规标准体系相适应,能够用来全面评估在用自动扶梯和自动人行道的安全状况。

危险天气下4D改航回归航迹规划方法

王岩韬, 刘锟

2023, 33(2):  110-117.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.1355

摘要 ( 174 )   HTML ( 2 )   PDF (3474KB) ( 76 )  

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为解决航班因危险天气临时绕飞导致的航迹冲突问题,提出一种面向航迹运行(TBO)的4D改航回归航迹规划方法。首先,根据航空器性能限制,栅格化空域,使用蚁群算法与轮盘赌法,以改航路径最短为目标,生成三维空域内危险天气下的改航路径;然后,提出航迹回归概念,根据预计到达时间(ETA)计算改航速度,对齐时间得到4D改航航迹;最后,以我国中部某主要航段为运行场景,选取3个航迹回归点,采用“调速+等待”策略,计算避让危险天气的三维可行航迹,以燃油消耗与排放成本的计算结果与改航航迹产生的冲突为参考,评估各改航方案。结果表明:当选择最晚回归点时,改航方案3燃油消耗为5.9 t,温室气体排放量为26.3 t,是3种方案中消耗最少的,但需解脱冲突2次;选择最早回归点的改航方案1未与其他航班出现冲突,但燃油与排放相比方案3增加0.1%和0.2%。以上结果证实,该方案可实现危险天气下选取不同回归点时的4D改航回归航迹规划。

破岩气体发生器安全性及能量分布特征

付晓强, 俞缙, 戴良玉

2023, 33(2):  118-124.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.1482

摘要 ( 80 )   HTML ( 0 )   PDF (7036KB) ( 38 )  

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为减少传统爆破易产生强振等次生灾害问题,研发破岩气体发生器;通过评估破岩气体发生器的燃烧安全性,开展现场破岩试验并监测其振动,采用品质可调小波变换(TQWT)和希尔伯特-黄变换(HHT)分析方法,提取得到气体爆破信号的主分量,并分析信号不同分量时频特征。研究结果表明:新型破岩气体发生器运输安全性高、燃烧稳定性好,振动强度低,在土石方爆破方面具有显著优势。破岩气体爆破信号各分量幅值、能量占比和相关性系数满足非线性正相关关系。优势分量瞬时能量峰值数量与炮孔分段装药段数密切相关,破岩气体爆破时应采用差异化装填方式,炮孔分段装药应适当增加孔口和孔底部药量,以达到最优化的爆破效果。新型破岩气体发生器爆破技术具有显著减振降损作用,适合在土石方爆破工程中推广应用。

LNG储罐泄漏扩散模拟分析

游波, 罗骁, 施式亮, 鲁义, 李敏, 刘勇

2023, 33(2):  125-131.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0332

摘要 ( 236 )   HTML ( 11 )   PDF (1660KB) ( 67 )  

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为预防液化天然气(LNG)储罐泄漏安全事故,利用PHAST软件,以湘潭新奥荷塘储配站的储罐为研究对象,探究不同泄漏孔径及风速2个条件对LNG蒸气云泄漏扩散距离及泄漏导致的喷射火与爆炸范围的影响机制。结果表明:蒸气云泄漏扩散距离、喷射火辐射影响半径及爆炸超压影响半径与泄漏孔径尺寸成正比,蒸气云泄漏扩散距离、爆炸超压影响半径与风速成反比。泄漏孔径为25 mm的泄漏场景,易燃易爆区临界距离、喷射火辐射死亡区半径、爆炸超压50 kPa对应超压半径分别是5 mm场景的10、7、8倍;泄漏孔径为100 mm的泄漏场景,易燃易爆临界距离、喷射火辐射死亡区半径、爆炸超压50 kPa对应超压半径分别是5 mm场景的37、21、33倍。

机械安全风险预警监测要素确定方法

周成, 张相炎, 居里锴

2023, 33(2):  132-139.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0577

摘要 ( 114 )   HTML ( 1 )   PDF (1831KB) ( 58 )  

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针对现有风险评估方法不适用于确定机械安全风险预警监测要素的问题,提出基于机械安全风险预警系数的监测要素确定方法。首先通过计算建设成本系数(CFF)、运维成本系数(MCF)和效率影响系数(EIF),获得机械安全风险预警系数,用以对比风险预警系统和安全防护装置的安全成本,并作为选择风险减小措施的依据;然后定义监测要素确定流程,包括机器限制确定、危险识别、风险估计、风险评价、机械安全风险预警系数确定等;通过某工业机器人监测要素确定案例,验证机械安全风险预警监测要素确定方法的有效性。研究表明:该确定方法可合理选择监测要素,确定系统的危险性,估计风险大小,同时考虑安全风险减小措施的经济性。

隧道火灾烟气温度及蔓延速度衰减特性

杜涛, 李萍, 王雨, 薛宪凯

2023, 33(2):  140-145.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0399

摘要 ( 245 )   HTML ( 4 )   PDF (2145KB) ( 68 )  

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在隧道火灾烟气内部温度竖向分层的条件下,利用理论分析和数值模拟研究隧道横截面烟气平均温度沿隧道纵向的衰减特性,并量化其对烟气瞬态蔓延速度的影响。在同一隧道截面上,某点处烟气温度随着该点与隧道顶棚之间距离的增大而近似呈线性降低。理论分析表明:将上述温度分层特性考虑在内之后,烟气通过侧壁的热损失比传统算法减小一半。烟气温度与蔓延速度沿隧道纵向的衰减率主要受烟气流量及壁面换热系数的影响;在确定烟气流量时不仅需要量化羽流产烟量,火源附近密度跃变卷吸空气量约为羽流产烟量的10%;烟气与壁面的换热系数不是常数,而与烟气蔓延速度成正比。基于以上分析建立不同截面处烟气平均温度的理论模型,并根据蔓延速度与浮力通量的内在关系,提出烟气蔓延速度预测模型;二者均随着烟气蔓延长度的增大而呈指数衰减。最后利用FDS研究不同火源功率条件下烟气温度和蔓延速度在隧道纵向的衰减率,理论模型与数值模拟的结果比较一致。

断层构造对高地应力隧道初始地应力场影响分析

陈爽, 白根铭, 肖畅, 曲宏略, 汪林, 刘哲言

2023, 33(2):  146-151.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.2134

摘要 ( 99 )   HTML ( 1 )   PDF (4171KB) ( 52 )  

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为减少地下工程区断层等地质构造对局部应力场的影响,以云南省红河州某高速公路隧道工程为例,分析隧道选址区域初始地应力场。首先,建立隧道选址区域三维地质模型,使用空芯包体法采集10处测点的初始地应力数据;然后,根据实测地应力数据,通过多元线性回归反演分析方法反演,得到隧道选址区岩体初始地应力场,同时,在该方法的基础上考虑区域内断层和破碎带的影响,总结断层对地应力分布状态的影响;最后,根据现场勘察所得地质构造条件(主要为断层),对断层带施加挤压力和压扭力模拟断层错动,从而进行局部地应力调整,得到符合实际的地应力场。结果表明:研究区域水平垂直隧道轴线方向的应力最大,表现为σ_y>σ_z>σ_x;应力值在断层内部减小,断层带边缘增大。在高地应力硬岩隧道工程中,应力集中的断层边缘存在岩爆发生概率增大的可能性,应加强防治,以保障施工过程安全。

可脱落降噪板对换流变火灾温度场的影响研究

康宁, 覃义仁, 张佳庆, 过羿, 林锦, 陆守香

2023, 33(2):  152-158.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0048

摘要 ( 97 )   HTML ( 0 )   PDF (2140KB) ( 41 )  

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为协调换流站降噪结构与火灾应急关系,克服现场试验成本高、测量难度大等困难,采用火灾动力学软件(FDS)模拟低端换流变压器围护空间内变压器表面起火与分接开关起火2种换流变火灾场景,设计可脱落、不覆盖和不脱落3种变压器顶部降噪板状态,基于火场温度时空演化数据,探讨可脱落降噪板熔断前后换流变压器围护空间的火灾温度场特性。结果表明:在2种火灾场景中,可脱落降噪板分别于起火后206与485 s时发生熔断脱落;且降噪板熔断后,变压器顶部呈现出温度上升、突降、再上升的演变过程,其中温度突降变化的原因是可脱落降噪板熔断脱落导致变压器围护空间由封闭转变为开放;与其他降噪板状态相比,可熔断降噪板能够在一定程度上降低油枕与阀厅封堵火灾关键位置的升温速率。

基于机器学习的电动汽车电池系统的风险预警

何淑波, 项薇, 石钟淼

2023, 33(2):  159-165.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.1289

摘要 ( 230 )   HTML ( 5 )   PDF (7282KB) ( 74 )  

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为提高动力电池在实车工况下安全预警的及时性和准确性,将电池系统安全预警问题提炼为关键状态预测及基于预测状态的预警分类2大科学问题,根据实车运行中的电池状态数据,选择电池的单体电压最高值、单体电压极差等作为关键预测对象;利用费舍尔计分和最大信息系数(MIC)进行特征选择,采用样本卷积和交互网络模型(SCINet)实现关键状态预测;基于预测的状态,建立多分类随机森林(RF)模型,对动力电池的安全风险进行分级预警。研究结果表明:该模型对电池多个参数具有很强的预测能力,如预测1 min后单体电压最高值的均方根误差(RMSE)为0.027 1,温度最高值为0.054 0;对电池系统1 min后安全风险等级预测的查准率为84%,宏平均f₁分数为74%。

多因素耦合作用下的气井持续环空压力预测模型

李帅, 练章华, 丁亮亮, 廖涛

2023, 33(2):  166-172.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0841

摘要 ( 111 )   HTML ( 0 )   PDF (3592KB) ( 52 )  

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为了明确油管泄漏、温度效应及多环空相互作用等多重因素耦合作用对气井持续环空压力的影响,首先,基于传热学、工程流体力学及渗流力学理论,充分考虑油管泄漏、温度和压力对环空流体与管柱的影响及多环空相互作用等因素,建立多因素耦合作用下的气井持续环空压力预测模型;然后,基于某气井现场数据验证预测模型的准确性;最后,对比分析考虑多因素耦合作用与仅考虑油管泄漏2种情况的环空压力变化特征及参数敏感性。结果表明:所建立的预测模型具有更高的精度,与仅考虑油管泄漏因素的模型相比,其预测精度提高了3.87%;多因素耦合作用下环空压力出现压力拐点,且恢复过程可分为A高速增长、B缓慢下降和C压力平稳等3个阶段。油管漏点小、初始环空压力下、油管内壁压力小及漏点深度浅的情况下,更加需要考虑多因素耦合作用对环空压力的影响。

基于mini-1D-CNN模型的TE过程故障诊断

杨余, 杨鑫, 王英, 翟持, 张浩

2023, 33(2):  173-178.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0017

摘要 ( 181 )   HTML ( 2 )   PDF (3823KB) ( 53 )  

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为提升石化企业过程监测与故障诊断系统性能,满足化工过程故障诊断实时性、时效性的要求,提出一种基于过程历史数据驱动的最小一维卷积神经网络(mini-1D-CNN)的故障诊断模型。首先,通过一维卷积核学习和识别不同故障类型的数据特征,自动提取优势特征并进行故障分类;其次,通过逐步向后回归选择重要特征参数,优化模型结构。利用可实时获取的31个过程变量与操作参数,输入一维卷积神经网络(1D-CNN),监测与诊断田纳西-伊斯曼(TE)过程的主要故障。结果表明:相对于其他故障诊断模型,mini-1D-CNN模型在测试集上故障诊断率(FDR)较高,可达到96.50 %;同时,mini-1D-CNN模型关注于TE过程故障诊断的重要特征参数,在降低参数量及降低训练和测试时间上具有显著优势。

公共安全

智慧城市背景下的火灾实时疏散系统

钟炜, 于佳怡

2023, 33(2):  179-184.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.2798

摘要 ( 191 )   HTML ( 4 )   PDF (2799KB) ( 49 )  

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为尽可能减少火灾给城市居民带来的生命威胁与财产损失,首先提出基于物联网(IoT)技术的智慧城市火灾实时疏散系统构建思路;该系统由感知层、数据处理层和应用层组成,其中,感知层主要通过窄带物联网(NB-IoT)技术、超宽带(UWB)技术,实时采集并传输建筑内的火情信息和人员位置信息;数据处理层主要基于Floyd算法和建筑拓扑图规划人员最优疏散路径;应用层则根据疏散路径规划结果指导人员疏散。然后以天津市智慧城市建设示范区域中的学术交流中心为例,选取人员密集区域分析UWB基站布置原则,将建筑平面结构拓扑化;并结合建筑内火灾危险源位置,利用Floyd算法规划疏散路径,同时利用三维模型展示疏散路线;再借助Pathfinder软件模拟优化前后的人员疏散情况,对比所用疏散时间和疏散距离,结果表明:人员自由疏散选择的路径距离较长,算法优化后的疏散距离为34.9 m,缩短了11 m,疏散用时为30.9 s,减少了9.7 s,提高了疏散效率。

面向驾驶员心电数据的交叉口驾驶风险评估方法

南彦洲, 柯辉, 朱才华, 姚振兴, 李岩

2023, 33(2):  185-193.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0171

摘要 ( 142 )   HTML ( 6 )   PDF (2956KB) ( 49 )  

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为更精准地评估交叉口范围内的驾驶风险,首先,引入驾驶员心电(EGG)数据,提出基于余弦相似性距离的逼近理想解排序(TOPSIS)模型;其次,建立滚动时间窗法,并改进传统的短期频域指标计算方法,计算模型中低频(LF)变化率指标和低频与高频之比(LF/HF)等心率变异性(HRV)指标,模型时域指标有心脏搏动周期(R-R间期)变化率和其标准差(SDNN);然后,根据心电频域和时域指标与静息状态下对应指标的接近程度进行综合排序,按照越接近驾驶风险越小的原则,评估交叉口区域的驾驶风险;最后,选择30名驾驶员,在西安市23个交叉口开展实车试验,采集试验数据并验证模型方法。结果表明:驾驶员在相同交叉口环境下的驾驶风险评估结果相似性超90.1%,所提方法可应用稀疏样本评估交叉口的整体驾驶风险;高驾驶风险的交叉口评估方差较中、低驾驶风险路口分别高38.8%和67.9%,表明低风险交叉口区域驾驶风险的评估更精准。

城市燃气管网泄漏蒸气云爆炸事故风险评估

王轶宏, 翟越, 李艳, 屈璐

2023, 33(2):  194-201.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0285

摘要 ( 225 )   HTML ( 2 )   PDF (4480KB) ( 113 )  

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为解决城市燃气管网泄漏蒸气云爆炸事故的风险定量评估问题,提出一种网格化的风险评估方法。首先,综合分析管道故障的影响因素和管道泄漏蒸气云爆炸的后果损失类型,并计算管道的失效概率和管道某一点泄漏导致蒸气云爆炸后在一个网格内的后果损失货币量化值,两者相乘得到该网格中心点的风险值。然后,利用叠加场的原理,将对网格中心点有影响的管段各点风险值耦合叠加,得出各网格中心点的总风险值,进而绘制出评估区域的风险等值线。最后,应用于实例,绘制出某地区燃气管网泄漏蒸气云爆炸的风险等值线,根据风险可接受准则,评价区域划分为特别、重点和一般防护区,并得到相应的防护区域范围。结果表明:网格化的风险评估方法能够准确评估城市燃气管网泄漏蒸气云爆炸事故风险,并使区域风险划分相比传统方法更加精细和形象,有助于提高社会安全防护物资利用率。

基于贝叶斯网络的电镀企业火灾事故情景推演

马港, 徐晓楠, 郭小芳, 张志珍, 徐子豪

2023, 33(2):  202-208.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0420

摘要 ( 142 )   HTML ( 0 )   PDF (2965KB) ( 56 )  

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为有效解决电镀企业火灾事故情景演化路径复杂、火灾扑救困难等问题,提高电镀火灾应急处置能力,采用情景分析与贝叶斯网络(BN)相结合的方法,对电镀企业火灾演化路径进行推演。首先分析电镀火灾特点,确定情景状态、应急驱动、承灾要素和处置目标4种情景要素;然后基于动态BN确定情景间的关系,运用D-S证据理论处理优化,构建电镀企业火灾情景推演模型;最后将其应用于某电镀火灾实例,通过Netica软件得到各节点的状态概率,找出事故的发展趋势和情景演化路径。结果表明:该事故所有可能的演化路径中,预热槽体起火(情景S₁)是事故发生概率最大的情景,概率达81.2%;需在此处采取有效措施,使火灾消失概率达到62.3%。

新冠疫情下国际班列通道综合风险测算

王晨宇, 欧启晨, 甘蜜

2023, 33(2):  209-216.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0805

摘要 ( 165 )   HTML ( 0 )   PDF (2382KB) ( 50 )  

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为分析并测算全球新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情下以中欧、中亚班列为代表的国际班列通道的综合风险,便于决策者因险施策、防患于未然。首先,构建疫情下通道沿线节点国家综合风险评价指标体系,采用模糊C均值(FCM)聚类算法对沿线国家风险等级进行分类;然后,综合考虑节点间风险的相互影响,构建通道风险测算模型;最后,利用蒙特卡罗法进行仿真试验,计算不同通道去向、返程班列的风险得分。结果表明:中欧班列中/东向通道风险最高,中亚班列南向通道、新通道通行风险相对较小,需有效开拓南向通道和新通道,分担通道货运高风险。

职业卫生

基于眼动数据的管制员注意力特征评价

王莉莉, 许凌鹏

2023, 33(2):  217-224.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.2785

摘要 ( 129 )   HTML ( 4 )   PDF (2641KB) ( 55 )  

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为提高管制员培训的针对性和有效性,提升管制过程的安全性,提出使用注意力稳定性、注意力分配与转移和注意力广度3个指标,作为注意力特征的评价指标;设计并开展管制过程模拟管制试验,采集分析36名成熟管制员的眼动数据;提出选取兴趣区访问次数方差(VVC)、马尔可夫转移概率(MTP)和特情反应时间(RT)3个参数,将其作为刻画注意力特征3个评价指标对应的量化参数值,再使用K-Means聚类分析法对管制员的注意力特征进行分类,得到管制员注意力特征的评价值的结果分类区间,并对比评价结果与教员打分结果。结果表明:根据注意力特征,将管制员分成4类,一类为最优,四类为最差。优秀管制员具有注意力稳定性好、注意力分配合理、注意广度大和对特情敏感的特点,其量化参数值包括:VVC为13.48~95.46,MTP为0.03~0.22,RT为3~31 s。

基于多生理信号的飞行警戒疲劳检测

李丽, 曹玉宽, 陈瑶, 赵营, 齐金浩

2023, 33(2):  225-232.  doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0305

摘要 ( 152 )   HTML ( 1 )   PDF (1553KB) ( 41 )  

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为预防事故发生,保障飞行安全,提出一种基于多生理信号和支持向量机(SVM)的飞行警戒疲劳检测方法,识别飞行员飞行警戒中的疲劳状态。首先,研究疲劳评价与检测方法,并基于自主开发的飞行警戒测试系统与多导生物反馈仪和眼动仪搭建试验平台;然后,采集飞行警戒作业中的心电、眼动、呼吸等多生理信号和主观疲劳自评值;再次,通过配对样本的非参数检验,提取敏感生理指标,并以此作为特征向量,通过机器学习训练,构建基于多生理信号和SVM的疲劳检测模型;最后,依据受试者工作特征(ROC)曲线和模型准确率,对比分析各疲劳检测模型的效果。结果表明:在飞行警戒疲劳状态下,作业者的多项生理指标均有显著变化;心电、眼动和呼吸等多生理信号融合较单一信号的疲劳检测效果好,其ROC曲线下面积为0.802。基于高斯径向基核函数(RBF)构建的疲劳检测模型训练及预测准确率可达93%和87.50%。基于多生理信号和SVM方法可以实现对飞行警戒疲劳状态的检测。

书评

基于故障诊断加强电力变压器安全管理——评《变压器直流偏磁风险分析与治理》

李明轩, 杨柱石

2023, 33(2):  233-233. 

摘要 ( 55 )   HTML ( 0 )   PDF (1584KB) ( 24 )  

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关键词

公共安全治理中数字信息技术的应用——评《公共安全与应急管理》

徐汉林, 王楠

2023, 33(2):  234-234. 

摘要 ( 56 )   HTML ( 0 )   PDF (1286KB) ( 33 )  

相关文章 | 多维度评价

基于青少年心理健康管理推进社会安全治理——评《青少年心理健康管理》

叶娟

2023, 33(2):  235-235. 

摘要 ( 39 )   HTML ( 0 )   PDF (1664KB) ( 31 )  

相关文章 | 多维度评价

文化安全意识下的大学生德育教学思考——评《新时代中国文化安全问题研究》

章冠群, 乔石, 赵繁菲

2023, 33(2):  236-236. 

摘要 ( 53 )   HTML ( 0 )   PDF (1431KB) ( 30 )  

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