中国安全科学学报

电力应急管理专业人才培养机制研究

钱家庆

2023, 33(S1): 1-6. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0359

摘要 ( 154 )

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为解决应急管理领域急需的战略管理人才和科技领军人才等严重不足的问题,全面分析应急人才需求,既需要具有生产技能素质又需要具有专业管理素养的特征,包括现存的应急管理人才数量偏少、培养体系滞后及高素质、多元化的专业学术带头人稀缺等方面;在此基础上,深入探讨完善应急专家人才评价体系,包括应急人才培养目标、应急人才应具备的素质、建立健全人才评价机制;并以电力应急指挥长为例,从电力应急指挥长职责、持证上岗、能力要求等几个方面研究拓展人才培育供给渠道的途径。结果表明:应急管理专业人才培养要以素质为基础、以科学评价为标准、以专业认证持证上岗为支撑、以培养复合型实用型高素质应急专家人才为目标,才能持续改善应急专家人才当量和质量,提升高层次专家人才的培育水平。

“网格+矩阵”安全管理模式探索与应用

涂弦, 杨建平

2023, 33(S1): 7-11. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0125

摘要 ( 195 )

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为解决工程总承包(EPC)联合体模式下,设计单位与施工单位安全管理割裂、理念不合的问题,以湖北中烟三峡卷烟厂新厂建设EPC总承包项目为例,充分借鉴社区疫情防控网格化管理经验,并引进工程项目管理领域相对成熟的矩阵管理模式,扩大横向项目管理专业优势和纵向职能管理体系架构,尝试构建一种“网格+矩阵”的项目安全管理组织架构;结合无人机巡航、监控联网和建筑信息模型(BIM)模拟演练等技术手段,提高预防能力和监测预警能力。结果表明:“网格+矩阵”的项目安全管理组织架构和多种信息技术手段的应用,有助于解决常规项目建设安全管理中各参建单位职责不明、监管乏力的问题,提升企业安全效益,降低事故发生概率。

福建省应急产业现状及发展对策

孙晓婉, 龙盛壹, 阳富强, 洪溢都

2023, 33(S1): 12-19. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0160

摘要 ( 156 )

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为提升福建省政府社会治理能力、安全保障能力,助力经济高质量发展,分析福建省应急产业发展现状。结合福建省自身区域特点,对标国内应急产业优势区域,采用系统分析等方法,提出安全防护类、监测预警类、应急救援处置类、安全应急服务类4个产业集群,并从这4个方面重点分析当前的产业现状,提出新的应急产业发展优化对策。结果表明:福建省的应急产业总体上发展相对缓慢,应急产业示范基地较少,应急产业的产值不高;福建省应急产业存在应急产品技术层次不高、自主创新能力不强不成熟、科技含量不高、应急人才缺乏等问题。从应急产业发展引导、政策落实、科技创新、培养专业人才、国内外交流合作等方面提出对策措施。

大庆油田企业安全文化建设实践研究

周鹏, 张婷婷, 王宇

2023, 33(S1): 20-24. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0328

摘要 ( 188 )

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为降低安全事故发生概率、提升企业安全建设水平和从业人员安全素养,构建企业安全生产长效机制,以大庆油田为例,梳理安全文化建设实践的历程,总结大庆油田在传统安全管理阶段、健康安全环境(HSE)体系管理阶段和安全文化巩固提升阶段的典型特征和实践操作,分析不同管理体系下的文化建设的侧重点,探索企业内部安全管理的机制,梳理安全文化演进脉络。结果表明:传统安全管理可以有效提高人员、设备和其他财产安全管理水平,减少事故发生,但员工参与度低;HSE体系审核、巡视巡查、日常监督检查等手段不能彻底消除事故隐患,现场风险依然较大,根源在于对安全文化建设的忽视;企业应重视安全文化建设,保持安全文化建设的连续性,这有助于提升企业整体安全管理水平。

隧道彩色路面和侧墙设计对驾驶行为的影响分析

万利, 张长安, 李璟, 张宇, 孙昌海, 阎莹

2023, 33(S1): 25-34. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0051

摘要 ( 112 )

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为探究不同隧道环境设计下驾驶绩效以及驾驶员的生、心理变化特性,采用3D Max软件搭建仿真试验场景,选取15名驾驶员开展不同隧道环境设计场景下的驾驶模拟试验,采集驾驶员的生、心理及车辆运行状态数据;选取具有代表性的车辆运行指标和驾驶员状态指标,构建驾驶行为趋势面模型,分析指标之间的相对敏感程度。研究结果表明:路面铺设彩色路面可提示驾驶员适当减速,其中,黄色系渐变彩色路面和纵向减速标线彩色路面的综合效果更佳,更利于安全行车;隧道内设置装饰侧墙可缓解隧道内驾驶员视觉信息单调的现象,考虑到隧道内行车安全和通行效率,建议采用蓝-白装饰侧墙。

基于本体技术的地铁运营安全风险管理研究

邓勇亮, 张莹, 罗丽, 李扬, 林陵娜

2023, 33(S1): 35-41. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.2536

摘要 ( 119 )

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为促进地铁运营安全风险知识的共享和运用,提高安全管理水平,提出地铁运营安全风险本体的构建与应用方法。首先,介绍本体技术,并分析其在安全风险管理中的优势;其次,收集国内外地铁运营安全事故,运用本体技术从致因因素、事故类型、事故后果、事故等级、应对措施5个方面构建地铁运营安全风险的领域本体模型;最后,基于本体技术进行关联规则分析和规则构建,并以火灾事故为例进行地铁运营火灾风险的规则推理研究。结果表明:利用本体技术能够实现地铁运营安全风险知识的系统化分析与结构化存储,进一步运用规则推理可以实现安全事故的等级判定和应对措施匹配,辅助进行应急决策。

我国海洋石油事故隐患分类与分级研究

曹杨

2023, 33(S1): 42-47. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.1623

摘要 ( 288 )

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为进一步完善我国海洋石油事故隐患分类与分级,收集相关法规、部门规章及标准等,结合海洋石油行业特点定义事故隐患,并阐述其分类原则;对比分析政府部门、不同行业以及石油公司的事故隐患分类标准,给出我国海洋石油事故隐患分类方法;对比分析政府部门、不同行业以及石油公司的事故隐患分级标准,在应急管理部事故隐患分级的基础上,提出我国海洋石油事故隐患分级方法。研究结果表明:文中提出海洋石油事故隐患分类方法,共分为作业人员类、设计类、设备设施类、物料类、环境条件类、管理类、合规类7个大类、43个小类以及43个细类;将海洋石油事故隐患分类为“一票否决”、特别重大、重大、较大、一般、微小6个等级。

“五维”分析方法在隐患排查治理中的应用

孟凡华, 陆红, 肖玉军, 刘文泽

2023, 33(S1): 48-51. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0127

摘要 ( 184 )

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为有效治理安全隐患,降低事故发生的可能性,利用“五维”分析方法建立隐患排查治理模式,通过尺度、意识、网格、行为和曝光5个维度进行分析,全面梳理安全隐患的特征和影响因素,制定科学有效的安全控制措施和管理策略。研究表明:推行“五维”分析法治理安全隐患,深入从隐患排查治理的各个环节进行系统治理、综合治理、源头治理和依法治理,5个维度环环相扣,形成完备且有效的安全隐患治理模式,确保工作场所的安全和人员的健康,提升安全管理水平。

组合赋权-灰色聚类的煤与瓦斯突出危险评价

史洪恺, 祁云, 张国恩, 姜晓宇, 何向, 孙远航

2023, 33(S1): 52-57. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0593

摘要 ( 131 )

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为有效预防煤矿井下煤与瓦斯突出事故,构建基于组合赋权-灰色聚类的煤与瓦斯突出危险评价模型。首先,基于轨迹交叉理论,从煤层物理学性质、瓦斯指标、煤层赋存条件3个方面选取预测指标,构建危险评价指标体系;然后,运用改进的层次分析法(IAHP)和熵权法(EWM),确定各指标权重,结合灰色聚类原理构建各指标的灰色模糊评价规范化等级判断矩阵,并根据最大隶属度原则预测煤与瓦斯突出等级;最后,以乌兰木伦煤矿12407综放工作面为应用实例,验证组合赋权-灰色聚类评价模型的科学性和有效性。结果表明:该工作面煤与瓦斯突出危险等级为Ⅴ,模型计算结果与现场实际基本吻合,其中,煤层物理学性质为主要诱导因素,评判结果与实际相吻合,证明文中所建模型具有一定的科学性和有效性。

基于综合赋权-秩和比法的化工园区韧性评估

岳文静, 袁必和, 苏姝燕, 杨曼, 杨家祺, 闻雪丽

2023, 33(S1): 58-63. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.2454

摘要 ( 145 )

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为精准提高化工园区面对不确定性因素的抵御力、恢复力和适应力,以某化工园区为例,构建韧性评估模型。首先,基于公共安全三角形理论,构建以灾害扰动因子危险度、承灾体脆弱性和防灾减灾能力为准则的评估体系;然后,通过模糊区间打分与CRITIC法主客观结合赋予指标权重,并引入秩和比法(RSR)对加权后的指标要素分档排序处理,探究园区在抵抗灾害冲击时的韧性薄弱点;最后,根据秩和比分档结果划分总体韧性等级。结果表明:案例中,该化工园区整体韧性水平为3档,韧性水平较高,安全状态良好。文中构建的模型具有较好的科学性、有效性和准确性,有助于提高化工园区韧性水平,加强化工园区防灾减灾建设。

安全生产双重预防机制相互关系研究

魏山峰

2023, 33(S1): 64-68. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0130

摘要 ( 291 )

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为使企业正确地构建和科学使用双重预防机制,厘清双重预防机制中危险源、风险和隐患的概念和含义,明确危险源辨识与风险评价的内容和方法;使用辩证法的对立统一规律中的两点论和重点论的理论,分析阐述安全风险分级管控与隐患排查治理的相互关系和作用;通过分析研究从危险源辨识到风险评价、从隐患排查治理和风险管控的全过程及其辩证关系,阐明双重预防机制相互关系,并绘制出双重预防机制相互关系图。结果表明:双重预防机制是有联系又互相分割的2种工作方法,是以安全风险分级管控为主,隐患排查治理为辅的一种工作机制,是预防事故发生的主次结合的双重预防体系。

人-管-环因素耦合下建筑施工事故风险倾向判别

熊坚, 彭一鸣, 陈瑶, 宋致科, 蔡晶

2023, 33(S1): 69-75. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.1485

摘要 ( 146 )

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为预防和减少建筑施工事故,从人员、管理、外在环境等角度,利用机器学习算法辨识事故发生的风险倾向。首先,针对人、管、环3因素,分别设计并检验施工人员过度自信、组织管理氛围以及施工环境危险水平测量量表;其次,根据量表得分,采用K-means算法划分出不同事故风险倾向类型,提出综合风险因子判断聚类结果;最后,运用主成分分析(PCA)、Borderline-SMOTE以及LightGBM算法逐步构建施工事故风险倾向判别模型,采用k折交叉验证法评估模型稳定性。结果表明:模型预测准确率达90.83%,能够有效辨识建筑事故的风险水平,并将事故风险分为低风险、中等风险、高风险3种倾向类型。

基于信号注入和分散检测的井下供电系统防越级研究

王永军, 刘鑫

2023, 33(S1): 76-80. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0531

摘要 ( 120 )

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为有效解决煤矿井下供电系统短路引起的越级跳闸问题,从注入信号分散检测单相接地故障原理出发,提出基于信号注入和分散检测相结合的单相接地故障选线理论,增加一个零序电流到故障电路中,将理想零序电流提供给故障系统,并利用模拟元件搭建测试系统测试注入信号检测部分,构建测试模型实现电网系统单相接地故障,并利用井下配电网数字光纤通信式保护器,解决井下供电系统发生故障后的快速、准确动作和故障隔离问题。结果表明:通过注入主频80 Hz,幅值40 mA的信号,信号滤波算法能够滤除工频及其谐波等信号的干扰,在注入信号的频率小范围偏移时,装置能准确检测和提取注入信号以便判断故障。

语义分割的传送带跑偏视频检测算法

赵光辉, 赵鹏, 胡金良

2023, 33(S1): 81-84. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.5006

摘要 ( 189 )

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为避免在选煤厂进行作业分类时,因矿道传送带跑偏而造成严重的生产事故问题,提出一种融合高斯边缘投影的语义分割视频检测算法,来作为实时监测传送带跑偏的解决方案。首先,通过高斯滤波预处理算法,减少视频图像噪点对神经网络的影响;然后,构建融合高斯投影的径向基神经网络结构,增强图像的边缘信息,并将高斯投影融合至网络中以实现语义分割;最后,在保证识别检测效果的同时尽可能降低网络的计算消耗。结果表明:通过验证分析选煤厂矿道工作视频的试验场景,该算法能够准确识别检测传送带位置,进而实现传送带跑偏警告;同时算法在实现有效功能的同时,较典型的语义分割深度学习模型计算资源消耗更少,计算效率更高。

基于带式输送机的智能巡检研究

胡金良

2023, 33(S1): 85-90. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.5001

摘要 ( 146 )

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为解决准能集团哈尔乌素选煤厂M14和M33这2种长距离输煤皮带运输机因设备质量、人为因素等出现故障而影响煤矿作业顺利进行的问题,分析带式输送机智能巡检现状,明确带式输送机智能巡检的需求;对巡检机器人进行选型、系统管理分析、特色功能设计,明确巡检机器人的主要巡检内容。结果表明:实时监控界面显示,巡检机器人可提供实时的高清和红外视频信息,包括微气象信息、巡检任务、巡检结果等信息。巡检计划界面图显示,巡检机器人可编辑巡检任务、制定巡检计划和下发常规巡检任务。巡检报表界面显示,巡检机器人可提供设备统计地图、设备缺陷、统计数据、任务日历等信息。

钻井井控仿真试验平台的设计与应用

吴松, 王彦富, 陈文涛, 马伟恺

2023, 33(S1): 91-96. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0838

摘要 ( 116 )

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为使学生掌握不同工况下发生溢流后的关井方法和关井步骤,设计并应用钻井井控仿真试验平台,为本科生开展生动、直观的钻井井控仿真试验,通过仿真与实际操作相结合的方法,把井控作业过程中正确的操作步骤传授给学生。结果表明:该仿真试验平台能够将理论学习和实操训练有效结合在一起,使学生形象地了解井控作业流程和安全操作要求,提高学生应对溢流、井喷等事故的处理水平和操作能力。该仿真试验平台既有助于提升教学水平,也为学生毕业后尽快适应钻井现场工作,打下坚实的基础,有望成为井控安全技术培训和应急实操培训过程中必不可少的一个重要环节。

煤矿瓦斯多相协同抑爆的研究进展与展望

张莉聪, 李斯曼, 周振兴

2023, 33(S1): 97-104. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0016

摘要 ( 144 )

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为深入研究各种煤矿瓦斯抑爆剂的抑爆过程、参数变化以及实际应用,分析国内外研究瓦斯抑爆剂的种类、作用机制和研究方法。结果表明:目前抑爆剂的种类主要有惰性气体、细水雾、粉体、多孔介质、卤代烃5种。作用机制包括稀释反应物浓度、抑爆剂分解吸热、吸附自由基、吸波减振等物理作用和消耗H·、HO·等关键自由基的化学作用。N₂-细水雾协同抑制火焰传播比CO₂-细水雾协同抑制效果更好,但从超压峰值与压力时程角度来看,CO₂的抑爆效果要优于同等条件下N₂的抑爆效果。数值模拟可以在试验的基础上,展示抑爆在真实煤矿环境下的发展过程,使抑爆过程中湍流扰动与各自由基数量变化更详细具体,在开发瓦斯抑爆剂方面,可从抑制H·、HO·等活性自由基生成的基元反应入手,降低其含量,延缓瓦斯爆炸进程,达到抑爆目的。

深井铸造熔融铝泄漏遇水爆炸破坏影响研究

刘杰, 王壬

2023, 33(S1): 105-111. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0082

摘要 ( 190 )

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为深入理解熔融铝液遇水爆炸的机制,量化爆炸引发的破坏影响,从物理蒸汽爆炸和化学氧化反应爆炸引起的超压破坏,以及爆炸碎片飞行距离3个方面分别建立数据模型和计算分析,详细阐述不同计算量的熔融铝液遇水反应爆炸引发的超压破坏所造成的人员和建筑物损害,讨论不同抛射角度下爆炸碎片飞出距离所产生的影响范围,从而更加直观的认识爆炸带来的破坏影响。研究结果表明:熔融铝液遇水发生爆炸事故中,破坏性最大的是化学爆炸,其次是物理爆炸,最后是由爆炸引起的碎片抛射;且在相同的抛射初速度下,碎片以30°的抛射角飞出的水平距离最远。

基于AdaBoost的地下采掘工程高韧性安全评估方法

徐晓滨, 施凡, 冯静, 徐晓健, 常雷雷

2023, 33(S1): 112-118. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.1304

摘要 ( 113 )

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为确保煤炭地下采掘工程的安全性,提出一种基于AdaBoost的高韧性安全评估方法。首先,将隧道设计参数、地质条件参数和施工参数作为模型的输入,矿井沉降值作为输出,将施工现场采集的输入参数数据划分为训练数据集和测试数据集;其次,从数据集中抽取多个训练子集,分别建立多个子模型;然后,分别计算子模型的误差和权重,以神经网络作为基准模型,将所有训练数据集划分为正常数据和异常数据,并更新权重;最后,根据加权后的数据集,构建AdaBoost预测模型,并开展案例分析,验证该方法的有效性。结果表明:相比于直接使用AdaBoost算法,基于正常数据和异常数据构建的AdaBoost高韧性安全评估方法所得的结果准确率更高,该方法具有一定的科学性和有效性。

基于CNN-aGRU融合模型的尾矿坝浸润线预测方法

阮顺领, 韩思淼, 张宁宁, 顾清华, 卢才武

2023, 33(S1): 119-127. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.2481

摘要 ( 163 )

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为预防尾矿库溃坝安全事故,关联分析在线监测数据的深度,提出将卷积神经网络(CNN)与门控循环单元(GRU)融合的尾矿库浸润线安全态势预测方法,以掌握坝体的稳定性状况与安全发展态势。该方法综合考虑尾矿库监测数据复杂非线性和时序关联性等特点,利用一维卷积神经网络(1D CNN)模型获取多源数据的局部关联特征和空间特征,并利用GRU模型获取浸润线数据的时序特征,采用自适应矩估计权重衰减优化算法(AdamW)优化模型梯度的自适应性,提高预测模型泛化能力和预测精度,并以河南洛阳某金属露天钼矿尾矿坝进行试验验证。试验结果表明:对比传统BP神经网络、长短期记忆网络(LSTM)、GRU等预测模型,该预测模型在平均绝对百分比误差(MAPE)、平均绝对误差(MAE)、均方误差(MSE)、均方根误差(RMSE)、R²几项关键指标上,分别达到0.013 915 62、0.005 432、0.000 045、0.006 702、0.998 334,实现对浸润线变化态势快速精准预测。

造粒处理对硝酸钾危险性分类及关键指标临界值研究

马彦平, 孙怀波, 范宾

2023, 33(S1): 128-133. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0177

摘要 ( 155 )

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为明确造粒处理对硝酸钾氧化性试验分类判定结果的影响,分析造粒硝酸钾豁免氧化剂运输分类的临界条件,选取行业代表性企业生产的造粒硝酸钾产品,设置不同粒径范围,开展振动、冲击试验,模拟运输过程中出现的极端情况,评价振动、冲击前后样品的抗压碎力、氧化性指标。结果表明:粒径是影响造粒硝酸钾氧化性强弱的重要因素,高塔造粒硝酸钾粒径达到2.8 mm 以上、高塔造粒且经过惰性材料包衣的硝酸钾粒径达到2.5 mm以上、挤压造粒硝酸钾粒径达到3.0 mm以上时,能够满足国家标准《危险货物分类和品名编号》(GB 6944—2012)中非5. 1 项的分类标准,有豁免氧化剂运输分类的可能。

基于小样本的传送带异物视频检测算法

贾尚锋, 王志强, 郝鑫宇

2023, 33(S1): 134-137. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.5005

摘要 ( 178 )

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为解决基于深度学习的传送带异物视频检测算法中实际采集到的传送带异物数据集较少的问题,提出一种基于YOLOX的传送带异物检测算法。首先,使用MobileNet V3替换YOLOX中主干特征提取网络CSPDarknet,以减少主干特征的计算时间;然后,将深度可分离卷积神经网络替代YOLOX中加强特征提取网络中的卷积网络,以减少加强特征提取网络的计算时间;最后,在加强特征提取网络中深度可分离卷积神经网络前添加卷积注意力模块(CBAM)以提高检测准确率。结果表明:经试验验证本文算法在使用少量样本的情况下能够完成训练并实现96.5%的识别准确率;同时本算法的平均时间仅为0.019 s;识别帧率可以达到40 FPS。

道路交通事故现场实景三维建模技术研究

郑金子, 杨奇, 刘君, 李亮, 柴亚南, 徐鹏飞

2023, 33(S1): 138-144. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0132

摘要 ( 222 )

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为解决传统道路交通事故现场勘查方法耗时长、复勘难、精度低等问题,探索研究道路交通事故现场实景三维重建技术。通过结合实景三维建模技术在相关领域运用经验,制定包含外业图像采集和内业模型构建的总体工作流程;针对道路交通事故现场地质形态多样、规模不定、痕迹存留短暂等特性,提出面向不同类型事故现场的无人机倾斜摄影技术方法;设计面向交通事故现场建模需要的实景三维重建算法和基于实景三维模型进行事故现场勘查测量的精度检验方法,并选取山西高速某单车侧翻事故为案例,开展事故现场实景三维模型构建和模型精度验证。研究表明:基于实景三维模型的道路交通事故现场勘查方式可减少占路勘查时间一半以上,且便于交通恢复后复勘复查;构建的事故现场实景三维模型精度达厘米级,且测量误差满足公安部发布的行业标准《道路交通事故痕迹物证勘验》要求。

基于LabVIEW的矿井提升机液压制动在线监测

刘鑫, 王亚军, 姚美常, 苏磊, 王鹏

2023, 33(S1): 145-149. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0513

摘要 ( 108 )

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为保障矿井提升机液压制动系统在运行过程中的可靠性和安全性,设计一种基于LabVIEW的提升机液压制动系统在线监测装置,将LabVIEW和可编辑逻辑控制器(PLC)相结合,充分利用LabVIEW强大的数据处理能力,通过检测液压制动系统的状态参数,分析评价设备工况;并利用新型碟簧座传感器,建立制动正压力和应变的数学模型,通过分析液压站和制动器的故障参数,采用故障诊断专家系统诊断液压制动故障,实现对提升机液压制动系统的安全预警。结果表明:该矿井提升机液压制动系统在线监测装置通过8个功能模块的实时监控,利用液压系统故障树能够系统实时诊断故障,对于保证矿井提升机的安全和可靠性、延长使用寿命、提高矿山生产效率和降低维修成本具有重要的意义。

基于CRM模型的障碍物遮蔽安全风险研究

赵雷通, 刘鑫, 闫换换

2023, 33(S1): 150-155. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0568

摘要 ( 132 )

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为研究机场遮蔽应用规则,防止超高障碍物对机场安全运行产生影响,首先,调研分析美国、英国、印度等诸多国家的机场遮蔽应用情况;然后,针对机场周边障碍物限制面内不同的遮蔽区域,利用碰撞风险模型(CRM)模拟仿真障碍物遮蔽点碰撞风险值,提出不同区域遮蔽规则;最后,结合实际情况,提出机场障碍物限制面内不同区域遮蔽方法和要求。结果表明:起飞爬升面和进近面内遮蔽区域按照一定扩散率外扩划设;过渡面内不建议应用遮蔽原则;内水平面和锥形面内按照分区域划设。

基于组合赋权法的城市桥梁可靠性模糊综合评价

周海怡, 鲍全贵, 叶茂, 朱圣文, 林颖典

2023, 33(S1): 156-161. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.2494

摘要 ( 134 )

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为评估城市桥梁的可靠性,预防桥梁发生安全事故,考虑到城市桥梁评估的多标准、多因素需求以及评估体系建立的复杂性、模糊性,结合城市桥梁结构特点及规范要求,建立桥梁结构可靠性综合评价指标体系,采用改进的层次分析法(AHP),通过1—9标度法和自然指数标度法构建判断矩阵,确定评价体系各级指标主观权重,通过熵权法(EWM)确定各级指标客观权重,组合2种方法对指标进行赋权。引入模糊理论,选取柯西分布隶属函数并围绕桥梁结构工程特点进行修正,再计算各级指标隶属度矩阵值;并以某桥梁结构工程实例验证构建的指标体系和计算方法。结果表明:结合行业规范和专家经验确立评价指标体系,在现有研究的基础上使用改进AHP方法并引入模糊理论,能够提高桥梁可靠性评估的客观性和准确性。

输电线路无人机山火察灭一体化作业流程优化

王启飞, 侯程浩, 李聪, 程海涛, 邹彪

2023, 33(S1): 162-168. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.4001

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为解决无人机在山区输电线路周边火灾隐患的巡检和早期灭火作业中存在的耗费时间长、工作效率低等问题,合并重组优化现有无人机巡检和灭火流程步骤。首先,在现有的无人机巡视和灭火流程的研究基础上,基于流程程序分析法和Petri网模型法,分析无人机巡视和灭火流程的2个步骤,得到对应工作流程,利用相关矩阵和不变量分析方法检验该模型,以确保其适用性;然后,基于取消、合并、调整顺序、简化(ECRS)原则,统一2个独立步骤,合并重复步骤,得出最终优化后的流程方案;最后,通过相同案例进行仿真模拟,分析并计算整合优化前后模型的差异。结果表明:基于Petri网优化后的方案能大幅提高灭火无人机收到火源坐标位置信息后的快速响应能力,减少重复作业流程,降低不必要的时间消耗;相较于传统作业方案完成全部流程的时间,优化后的流程方案作业时间减少39.1%,搬运距离减少50%。

无人机-人工协同巡视技术体系研究

程海涛, 刘俊男, 武卓琦, 李聪, 张伟豪

2023, 33(S1): 169-173. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.4007

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为进一步研究无人机-人工协同巡视技术体系,提高无人机-人工协同巡视技术体系的应用价值,系统性地分析人工巡视和无人机巡视的影响因素及指标体系,开展无人机与人工协同巡视技术的特征分析和效果评估。研究表明:人工巡视受到地形状况、天气状况、道路状况、火灾状况、检查对象等5大类因素的影响,而无人机巡视受到除检查对象之外的4大类因素的影响。构建人工巡视的包含18个四级指标的评价体系,以及无人机巡视的包含25个四级指标的评价体系。无人机与人工协同巡视在质量、效率、安全性3方面得到最高等级评分,显著优于单一种类的巡视方式。进一步提高消防灭火工作的高效化、精确化水平。

高铁沿线突发事件特征分析及防控对策研究

王猛, 孙乐, 孙震, 党志源, 邓修权

2023, 33(S1): 174-179. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0980

摘要 ( 146 )

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为探究高速铁路沿线突发事件特征,提出相应的防控对策,采用类比分析法、案例分析法、分类分析法,研究国内外典型的高速铁路沿线突发事件;采用鱼骨图分析法研究3类典型高速铁路沿线非法施工突发事件;归纳总结出高速铁路沿线突发事件发生原因,包括自然因素、异物侵限、人为因素和动物因素等4类,得到高速铁路沿线非法施工鱼骨图致因分析图和根因分析表。研究结果表明:高速铁路沿线突发事件具有突发性、多因素耦合性、反复性、社会性、防范难度较大等特征;结合以上特征,应从强化安全宣传教育、加强技术研发与应用、统筹路地规划3个方面保障高速铁路运营安全。

深部矿山锚杆腐蚀失效风险评估研究

吴赛赛, 张曾瑞, 金韬, 张鑫, 郭进平

2023, 33(S1): 180-184. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0374

摘要 ( 121 )

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为解决地下矿山锚杆腐蚀失效问题,提出一种基于预测锚杆腐蚀失效速率的数学模型。收集矿山腐蚀失效锚杆相关数据,采用主成分分析法和梯度提升树方法,从原始数据中提取有用信息,并结合支持向量机(SVM)模型,预测复杂矿山环境中锚杆的腐蚀失效概率,利用具有连续特征和空间数据的数据集测试该模型,分析各环境因素对腐蚀失效影响权重,并与SVM、GTB-SVM这2种模型进行对比分析。研究结果表明:基于主成分分析的特征变换是可靠的风险预测方法,PCA-SVM模型在预测精度和结果的稳健性方面表现优越,训练集AUC值达到0.84、测试集达到0.83。该模型作为一个有用的在线工具,能够支持过程系统的安全和数字化。文中提出的主成分分析SVM模型,能够准确预测锚杆腐蚀失效的腐蚀概率。

基于无人机投放灭火弹的雾场铺展特性及灭火效能研究

李聪, 金衍科, 许文博, 李成武, 邹彪

2023, 33(S1): 185-191. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.4006

摘要 ( 159 )

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为验证无人机载灭火弹灭火的可行性及灭火效能,设计并优化机载灭火弹的结构,制定无人机投弹灭火流程;开展无人机投弹灭火的实地试验、全尺寸试验;采用高清摄像机记录机载灭火弹投放、爆炸、雾场铺展及作用灭火全过程,统计分析铺展面积、真实爆破高度等参数,研究不同投弹技术参数对灭火弹灭火效能的影响。研究结果表明:无人机载灭火弹的投弹高度误差小于3.5 m,爆破误差小于2 m;灭火弹爆破雾场弥散强度分布延爆破中心向外减弱;灭火弹雾场铺展面积与投弹高度正相关,与爆破高度负相关;预设投弹参数为投放高度35 m,爆炸高度为8~10 m时,灭火效能最佳。

基于卷积神经网络的煤泥水外溢检测算法

张琦, 吉日格勒

2023, 33(S1): 192-195. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.5004

摘要 ( 123 )

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为解决工厂煤泥水外溢这一难题,提出一种实时监督煤泥水外溢的解决方案。首先,构建基于深度学习的煤泥水外溢视频检测模型,利用卷积神经网络(CNN)提取煤泥水监测图像特征;然后,将提取到的特征代入模型进行训练,通过微调方法,使准确率不断提升;最后,采用相关评价指标评估模型的性能。结果表明:采用基于CNN的煤泥水外溢检测模型相较于传统的检测算法,在各项评价指标上可提高15%以上;在煤泥水外溢的严重程度上也能做出精准判断,各项评价指标均达到90%以上,有助于降低煤泥水外溢状况发生。

微米铝粉在氢气/水蒸气氛围下燃烧机制研究

张术琳, 严翔, 龙睿基, 鲁义, 施式亮

2023, 33(S1): 196-202. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.2479

摘要 ( 179 )

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为探究铝制品在生产加工过程中蕴含的气粉两相体系爆炸风险,揭示铝粉在潮湿环境下燃烧机制,基于Chemkin软件模拟微米铝粉在氢气/水蒸气氛围下微观反应进程,结合铝粉气相燃烧机制,构建包含Al、O、AlO、AlO₂、AlH等28组分、68步基元反应的化学反应动力学模型。通过改变水蒸气与空气的摩尔比,分析水蒸气含量对燃烧温度敏感性的影响,以及对关键自由基的摩尔分数和最大生成速率的影响。结果表明:基于温度敏感性分析,发现水蒸气含量的增加会降低微米铝粉平衡时的燃烧温度。其中,影响平衡时燃烧温度的关键基元反应R32(即Al+H₂O=AlOH+H),由开始的先促进升温后抑制升温变为完全抑制升温。基于生成速率分析,得出水蒸气含量的增加会降低O和AlO自由基平衡时的摩尔分数。基于反应路径分析获取微米铝粉在氢气/水蒸气氛围下燃烧的关键反应路径,其中,Al→O、Al→AlO、Al₂O₂→AlO等基元反应较强。

低围压下含瓦斯煤三轴压缩变形时的能量变化规律

孟伟, 高霞, 张保勇, 吴强

2023, 33(S1): 203-208. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.1942

摘要 ( 100 )

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为探究煤体在受压过程中的能量特征及临界破坏点能量变化规律,基于常规三轴压缩下含瓦斯煤的应力-应变曲线,分析含瓦斯煤破坏过程中弹性应变能和耗散能随应变变化的规律,据此给出含瓦斯煤在不同围压、含水率下变形破坏时的能量解释。研究结果表明:有效能比在同一围压下随着含水率的增大先增加后减小,表明含水率的增大会降低煤样强度。建立围压和含水率对含瓦斯煤三轴压缩变形过程中临界破坏点总能量耦合关系的多元线性回归方程,取得了较好的拟合度。

微型涡喷发动机喘振故障的预警技术研究

马浩祎, 蔡景, 杨天策

2023, 33(S1): 209-214. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.4004

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为有效预警微型涡喷发动机(MTE)的压气机喘振故障,首先,通过在发动机仿真模型中进行故障注入来确定喘振故障对应的发动机相关参数;其次,在微型涡喷发动机试验台上加装对应监测参数的传感器,采集卡采集并传输数据,并进行多次试车试验;然后,在0~140 000 r/min转速区间内选取6个特征转速点,结合仿真模型与MTE试车数据,计算特征转速点下参数的故障阈值;最后,基于LabVIEW设计1个喘振故障预警程序,并在MTE试验台上设计喘振故障试验以验证预警程序的可行性。结果表明:压气机喘振故障影响最大的2个参数为压气机出口压力与燃烧室出口温度;当MTE出现喘振现象时,压气机出口压力骤降且燃烧室出口温度大幅升高;故障预警程序不仅能够实时监测参数变化并发出告警,还能及时停止发动机工作,保障试验人员安全。

融合点阵拓扑优化法和熵权法的铲运机外观设计

王振宇, 向泽锐, 邹瑞, 丁铁成, 支锦亦

2023, 33(S1): 215-221. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.2537

摘要 ( 116 )

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为更好地指导矿山开采大型机械设备的创新设计,归纳铲运机外观特点,提出点阵拓扑优化法和熵权法(EWM)设计、评估铲运机外观。首先,通过点阵拓扑优化法设计铲运机外观,使用层次分析法-熵权法(AHP-EWM)对评价指标赋权,搭建层次准则模型;其次,通过调研归纳出创造性指标、美学指标、功能性指标、经济性指标、技术性指标5个指标并建立评价体系;然后,运用层次分析法(AHP)对一级指标主观赋权,通过EWM分析二级指标的客观权重,依据python计算灰色关联度、多属性决策分析权重(CRITIC)、独立性权重、模糊综合评价法和逼近理想解排序法、理想点法(TOPSIS法)5种方法的权重,通过对比分析并验证AHP-EWM的可行性;最后,基于指标权重与方案得分优化备选方案设计,并使用最小支持向量机(LSSVM)来验证模型。结果表明:使用LSSVM模型进行回归分析,其决定系数达到0.93以上,均方误差在0.01以内,明显优于传统模型且精度较高,验证点阵拓扑优化法和EWM相结合的优化决策模型。

基于数字孪生技术的民用机场安全管理系统构建

孙殿阁

2023, 33(S1): 222-227. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0257

摘要 ( 135 )

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针对民用机场保障作业部门众多、事故成因复杂、安全风险来源多样性的特点,以及传统技术方法提升现有民用机场安全管理水平困难等问题,分析运用数字孪生技术构建民用机场安全管理系统的可行性,并给出设计框架。研究结果表明:运用数字孪生技术能够实现对民用机场安全管理信息进行空间标注、显示,方便危险源、设备设施等安全信息的录入、检查、查询及监测;在应急救援时,数字孪生模型结合事故救援预案及专家系统,能够为机场在模拟仿真应急救援培训以及应急指挥调度工作上带来更大便利。

突发公共卫生事件下地铁安检员需求预测模型

李德龙, 成钰, 李友东

2023, 33(S1): 228-234. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0084

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为准确预测突发公共卫生事件发生时期地铁临时安检员需求量,以突发事件应急分级响应为研究视角,在疲劳预测模型和病毒易感度模型基础上,提出公共卫生事件发生时期地铁临时安检员需求预测模型,并以北京积水潭地铁站为例进行分析验证。研究结果表明:原有地铁安检人员配置在应对突发公共卫生事件时明显不足,很难高效完成公共卫生事件防控任务;在安检员需求预测方面,按累积疲劳分测算时,临时安检员需求量显著降低,但存在应急能力不足的风险;按工作时段测算时,临时安检员需求量较高,但安检员日累积疲劳分较低,具备高效应对突发事件的能力。

基于蝴蝶突变理论的城市突发事件研究

杨超

2023, 33(S1): 235-242. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0091

摘要 ( 115 )

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为预防城市突发事件的发生,利用蝴蝶突变理论,分析各类城市突发事件发生过程,构建城市突发事件发生过程机制模型,并分析城市突发事件发生的主要原因,进而构建城市突发事件预防模型,并从政府、单位、个人、法律层面提出城市突发事件的预防措施。研究结果表明:发生过程机制模型可以揭示城市突发事件发生的全过程,城市突发事件发生过程由初始因素变化、初始因素持续变化、系统状态跃迁、城市突发事件4个过程组成;根据发生过程能够分析出城市突发事件发生的主要原因;预防模型为预防城市突发事件的发生提供科学、有效的途径和理论上的支持。

LEAP-1A发动机PSS系统防结冰改装设计

杨天策, 武朝康, 蔡景, 王思源, 杨大成

2023, 33(S1): 243-248. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.4005

摘要 ( 186 )

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为预防LEAP-1A发动机压力感压子系统(PSS)内部水汽凝结可能导致的感压元件信号出现错误,从而影响发动机的控制和飞行安全的问题,利用仿真手段对PSS进行防结冰改装研究。建立PSS系统的有限元模型,结合真实航班数据,探究机匣内部在不同工况下的结冰条件;分析系统结冰导致的故障模式和严酷度,并研究PSS系统的故障告警模式;在此基础上,设计PSS系统防结冰改装方案,提出防结冰模拟仿真及验证方法,并得到结合试验的结果验证判据。结果表明:基于压力歧管压差控制加热的改装方案能有效避免PSS系统结冰引发的故障,压力差的数值为样机试验提供判据。

社区安全发展评估体系研究

吴真真, 杨文涛, 王曦, 任遐

2023, 33(S1): 249-255. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.2549

摘要 ( 151 )

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为保障城市高质量发展,开展社区安全管理规范化建设。通过系统分析梳理城市社区当前面临的安全风险和需要采取的应对措施,并结合安全监管工作重点任务,从组织保障、风险防控、监测预警、应急管理、安全文化、持续改进6个方面围绕19个评估要素提出社区安全发展评估体系,并说明要素评定条件,通过层次分析法明确权重系数,建立等级评判模型和评判标准。在此基础上以江苏省无锡市梁溪区某社区为例开展社区安全发展评估实例分析。结果表明:该评估体系可用于指导社区安全发展实际工作,能够较为准备、客观地反映出社区的安全发展实际情况,通过评估结果发现社区安全发展的不足之处,可有针对性地提升改进。

多源数据融合的大型活动人流监测与分析技术

晏松, 张毅, 王泽众, 韩少聪, 李林枫

2023, 33(S1): 256-262. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.2545

摘要 ( 242 )

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为解决在举办大型活动时,仅利用单一数据源进行轨迹分析存在精准度不足、覆盖性不够和多场景功能受限等问题,以多源异构数据融合在大型活动人流监测与分析应用为目标,在系统设计和关键技术层面开展具体研究。在系统设计层面,提出多源异构数据融合整体框架,设计人流监测与分析系统方案;在关键技术层面,针对信令数据稀疏性、多样性特点,提出基于金字塔匹配的信令数据处理技术方案;针对跨场景视频融合分析难点,提出基于深度学习和时空关联的人员行为识别技术方案;针对人员轨迹分析精度不高难题,提出基于信令、视频、票证多源数据融合的轨迹还原及分析技术方案。在2022年北京冬奥和冬残奥场所应用验证该技术。结果表明:人群流向分布监测精度超过90%,定位精度小于100 m,实现人群轨迹的精准感知和预测。

基于卷积神经网络的安全标识分类算法研究

王瑶涵, 宋泽阳, 张利冬

2023, 33(S1): 263-269. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0070

摘要 ( 120 )

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为解决安全标识数据集、安全标识特殊图形及复杂背景缺乏等问题,采用卷积神经网络(CNN)提取安全标识的特征,在VGG-16网络结构和CNN的基础上构建能够识别17种安全标识的VGG16-17模型。原始数据有816张,通过数据增强扩展数据集,得到4 708张图片,按照4∶1的比例将数据集划分为训练集和验证集。通过调节模型中部分参数,分析迭代次数和批量大小对模型识别分类效果的影响。结果表明:当迭代次数为20次、批量大小为32时,模型结果最理想,识别准确率为97.92%,相较于基于未经过数据增强数据集的改进模型的准确率提高19.39%,同时,改进模型相较于传统VGG16模型,识别准确率提高4.3%,证明模型改进和数据增强对图像识别能力的提高有一定帮助。

应急演练情境下机场应急指挥人员能力研究

王磊, 丁科缘, 李明昱

2023, 33(S1): 270-276. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0071

摘要 ( 143 )

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为增强应急指挥人员的能力,提升机场处置突发事件的效率,以应急演练情境下机场应急指挥人员为研究对象,通过细化演练各阶段的主要任务和对应能力,建立由过程控制、管理技能、知识获取与应用和个性特质组成的4个维度、17个要素构成的机场应急指挥人员能力要素汇总表。采用专家打分法对指标要素之间的影响关系进行评分,并将实验室决策分析法(DEMATEL)与解释结构模型(ISM)相结合,识别影响应急指挥人员在应急演练中的关键能力要素,分析系统中各要素之间的逻辑关系。结果表明:过程控制是机场应急演练的核心,沟通和形势研判能力是指挥人员的核心能力,管理技能维度中的资源统筹规划和管理监督能力较为重要,个性特质层面中要求应急指挥人员具有较好的组织协调能力,应急实战经验在知识与经验维度最为重要。

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