中国安全科学学报

基于DEMATEL-AISM的起重驾驶员态势感知与行为响应模型

晋良海, 刘皓, 武帮杰, 石辉, 何诗语

2024, 34(9): 1-8. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.0096

摘要 ( 354 )

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为深入挖掘起重驾驶员态势感知信息-行为的因果关系,结合ENDSLEY态势感知模型与决策实验室分析(DEMATEL)-对抗解释结构模型(AISM)方法,构建起重驾驶员态势感知与行为响应模型。首先,以起重作业任务为研究对象,使用态势感知理论分析驾驶员行为响应过程,获取信息要素;其次,基于DEMATEL法,量化研究要素间的相互关系,得到综合影响矩阵,进而分析要素的属性及特征值,确定模型的关键要素;最后,采用AISM获得原因-结果属性稳定的层级结构,据此构建起重驾驶员态势感知与行为响应信息模型。结果表明: 得到包含轨迹预测与规划、避碰等关键要素的22个要素及影响关系构成的5层信息模型;而且,模型明确了信息要素属性特征、影响关系及影响程度,较好地解释了驾驶员态势感知及行为响应过程。

我国煤矿重特大事故统计分析及对策建议

王海军, 齐庆杰, 梁运涛, 齐庆新, 刘英杰, 孙祚

2024, 34(9): 9-18. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.0208

摘要 ( 388 )

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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。

基于命名实体识别的水电工程施工安全规范实体识别模型

陈述, 张超, 陈云, 张光飞, 李智

2024, 34(9): 19-26. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.0008

摘要 ( 158 )

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为准确识别水电工程施工安全规范实体,通过预训练模型中双向编码器表征法(BERT)挖掘文本中丰富的语义信息,利用双向长短期记忆神经网络(BILSTM)提取规范实体语义特征,依靠条件随机场(CRF)分析实体之间的依赖关系,构建水电工程施工安全规范的命名实体识别模型;以《水利水电工程施工安全防护技术规范》(SL714—2015)为例,计算命名实体识别模型精确率。结果表明:BERT-BILSTM-CRF模型准确率为94.35%,相比于3种传统方法,准确率显著提高。研究成果有助于水电工程施工安全规范知识智能管理,为施工安全隐患智能判别提供支撑。

基于社会正义的风险传播与可持续发展耦合机制

徐新龙, 陈妤婕, 刘舜佳

2024, 34(9): 27-33. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.0415

摘要 ( 179 )

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为识别突发性事件风险传播中社会正义的不同维度对于促进社会可持续发展的作用,首先,通过构建风险正义理论框架,阐释社会正义的4个维度:程序性、互动性、分配性和矫正性正义与可持续的社会、生态、空间及时间特征的耦合机制;然后,将风险正义定义为在治理和管理突发性事件时利益相关方参与权利的公平合理品质;最后,详细分析突发性事件风险管理准则《仙台减少灾害风险框架2015—2030》的内容,用以阐释风险正义框架的前景潜力。结果表明:这份风险管理准则非常强调分配和程序正义的社会和空间问题,而对于互动性、矫正性正义以及时间、生态问题的考虑则较少,由此,可能会导致突发性事件风险传播对社会可持续发展产生不利影响。

油气管道事故原因分类模型及其社会网络分析

宫运华, 张喆, 范志炜

2024, 34(9): 34-40. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.1353

摘要 ( 157 )

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为提高油气管道事故预防策略的有效性,首先,基于系统理论事故建模与过程(STAMP)模型及人为因素分析与分类系统(HFACS)模型,建立油气管道事故预防控制结构,分析国内外35起油气管道事故原因,并依据扎根理论对分析结果进行统计编码,得出油气管道事故原因分类模型;其次,应用社会网络分析法构建油气管道事故原因关系网络,通过核心—边缘分析、中心性分析和关联方向指数分析,识别油气管道事故原因中核心及具有高关联性和强影响力因素。研究结果表明:油气管道事故原因分类模型包含6个层次:政府及监管部门因素、第三方因素、运营商组织因素、运营商不安全监督、现场人员不安全行为的前提条件、现场人员的不安全行为,并可将其细分为22个最底层原因因素。其中,政府及监管部门因素、运营商组织因素、运营商不安全监督和第三方因素均为核心因素;制度缺陷、监督不充分、运行计划不当、第三方破坏行为、管材与焊缝缺陷、施工/维修/配件问题、技能失误均为具有高关联性和强影响力因素。

基于GRA-SD桥梁工程参建主体组织安全行为脆弱性及韧性分析

张思远, 喻博, 李睿璞, 王群

2024, 34(9): 41-49. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.0079

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为确保桥梁工程施工安全生产投入有效落实,首先利用灰色关联法(GRA)分析项目监理机构和施工单位施工安全行为影响因素的关联度,并确定核心致因要素;然后,构建系统动力学(SD)模型分析各核心致因要素之间的相互作用机制;最后,分析影响施工安全行为的核心致因要素的脆弱性和韧性。结果表明:施工单位两极化罚款、项目监理机构高额监管成本、双方较低的初始比例是桥梁工程施工安全行为的脆弱点;适度的经济罚款和监管成本以及加大培训提高一线人员的安全意识,对提升施工安全行为韧性具有明显效果。

疲劳对操纵员监视行为影响机制的脑电试验

张勉, 易灿南, 蒋复量, 胡鸿, 吴文, 张思佳

2024, 34(9): 50-58. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.0997

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为优化操纵员疲劳风险管理,降低疲劳对操纵员作业绩效的影响,完成疲劳诱发前后的监视任务,首先,以某压水堆核电厂数字化主控室为背景,设计2-back范式的疲劳诱发任务和oddball范式的监视任务,并以低、中、高3种复杂度的控制界面为素材;然后,采集23名被试的主观疲劳评分、行为数据和脑电(EEG)信号,用相关疲劳指标验证疲劳诱发的有效性;最后,对比分析疲劳诱发前后3种不同复杂度界面下被试的行为数据、事件相关电位P3成分的差异性。结果表明:最短30 min、最长60 min的2-back任务能够诱发疲劳;疲劳或界面复杂度增加都会导致监视行为的绩效水平下降,疲劳状态下高复杂度界面与中复杂度界面之间的绩效水平差异最大;其中,正确率下降4.9%,反应时增加10.4%;P3潜伏期的变化趋势与反应时一致,P3波幅仅在高复杂度界面下显著增大。结合绩效数据和事件相关电位数据变化特征分析表明:界面复杂度的提高会加深疲劳对操纵员脑力负荷的负面影响。

我国电网智能安全技术的关键专利分析

谢科范, 左凌宇, 彭华涛

2024, 34(9): 59-68. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.0232

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新安全格局下,为促进电网安全管理由传统模式向安全生产全过程数字化、信息化、智能化模式的转变,基于2008—2023年我国电网智能安全专利数据,采用网络中心度分析和主路径分析等方法,描绘专利地图;提取关键专利技术子群,并系统分析电网智能安全的技术发展情况、技术发展重点;基于专利地图和专家意见,运用熵权-优劣解距离法(TOPSIS),就我国既有智能安全技术社群对电网安全智能化的支撑度进行评价。结果表明:我国电网智能安全技术已形成11类关键技术社群,其中,电网智能安全过程技术是最丰富的知识群组。11类电网智能安全技术社群中,对电网智能安全支撑度较高的技术是智能控制技术、智能调度技术和网络通信安全技术。智能安全技术对电网传统安全目标中的安全管控能力和安全稳定能力有较好的支撑度,并对电网的现代安全目标中的安全治理能力和主动安全能力有较好的支撑度,但对安全韧性能力的支撑度不高。

基于数字孪生的老旧建筑结构安全性定量预测方法

翟越, 雷尚学, 王轶宏, 王奥晨, 谢梓涵, 贾宇

2024, 34(9): 69-77. doi:j.cnki.issn1003-3033.2024.09.1975

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为提高对老旧建筑的安全分析能力,提出一种基于数字孪生的老旧建筑结构安全性定量预测方法,通过老旧建筑结构风险要素辨识搭建智能监测系统,监测建筑关键结构初步判断安全状态,将监测数据作为外部参数输入模型中进行数值模拟,定量预测建筑的破坏部分和破坏程度;以西安某具有70多年历史的老旧建筑为例进行验证,根据工程实际设计监测方案,对其进行为期2年的结构安全监测;使用Revit软件建立该建筑的数值模型并导入到ABAQUS中,将监测数据作为外部参数输入数值模拟,并假定监测数值超过沉降阈值进行定量预测建筑破坏情况。结果表明:该老旧建筑目前处于安全状态,假定建筑沉降值超过安全阈值,则楼梯前侧结构发生破坏的可能性增加。验证了基于数字孪生技术将实时监测数据和数值模拟相融合的定量预测方法,对老旧建筑整体及局部结构安全性分析判断有较高的可行性。

38 mm型CO₂致裂器内部参数对致裂器做功能力影响

鲁寨军, 王志富, 姚术健, 钟睦, 史湘石, 陈斐鹏

2024, 34(9): 78-86. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.1378

摘要 ( 81 )

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为快速获得液态CO₂致裂器内部参数对致裂器做功能力的影响特征,优化提高液态CO₂致裂器做功能力,提高煤层瓦斯抽采效率,设计液态CO₂致裂器做功能力快速评估试验装置。使用煤矿用38 mm型致裂器进行4水平3因素的9组正交试验,分析液态CO₂致裂器发热管内部装药量、主管内液态CO₂填充量、泄能片厚度以及泄能头释放口径对于致裂器做功能力的影响主次顺序;进一步对其中最重要的影响因素进行固定变量试验,分析最重要影响因素对液态CO₂致裂器做功能力的影响特征。结果表明:对于煤矿用38 mm型CO₂致裂器,泄能片厚度对于液态CO₂致裂器做功能力的影响最大,发热管内部装药量次之,主管内液态CO₂填充量及泄能头释放口径影响最弱;液态CO₂ 致裂器做功能力随着泄能片的厚度增加而增加,但当泄能片厚度增加到一定程度时,液态CO₂ 致裂器做功能力增幅不够明显,达到一定厚度泄能片不会破裂,当38 mm型致裂器内部参数设置为CO₂质量0.33 kg、释放口径18 mm、装药量60 g、泄能片厚度2.0 mm时致裂器做功能力对应三硝基甲苯(TNT)当量为0.202 kg,相对当前工地使用参数做功能力提升21.9 %。

基于多尺度特征融合和注意力机制的矿区道路障碍检测

李刚, 杜亚波, 杨庆贺, 毛梦影, 贾冬平

2024, 34(9): 87-98. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.1631

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为解决复杂露天矿区背景下的行车障碍检测问题,提出一种基于改进跨尺度特征融合的矿区道路障碍检测算法。首先,针对原始矿山数据集中小目标样本类别不平衡的问题,采用一种基于几何变换和加权泊松融合的数据增强方法扩大样本数量;其次,在特征提取阶段提出更适用于障碍检测的跨阶段连接网络,以增大检测尺度,提高算法对小目标特征的学习能力;然后,在特征融合阶段提出基于3D无参注意力(SimAM)和去权重的双向特征融合金字塔网络(Bi-FPN),通过扩大预测特征图和特征感受野,提升多尺度检测性能;最后,针对训练中样本不均衡和障碍物边界框定位不精准问题,引入质量焦点损失函数(QFL)和可扩展的交并比损失函数(SIoU),将分类得分与位置的质量预测结合,提高对密集遮挡目标的定位精度。结果表明:改进方法能有效识别复杂背景下露天矿区非结构化道路障碍物,在实际应用中,检测精度达到91.88%,检测速度达到68.7 帧/s,相较于主流检测方法有着更好的小目标和多尺度检测性能,可满足露天矿区无人矿卡行进中的障碍安全检测要求。

煤层硫化氢含量测定装置及方法综述

邓奇根, 项思思, 周茵子, 李帅, 张哲铖

2024, 34(9): 99-106. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.0204

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为使煤层硫化氢含量测定朝着信息化、智能化、自动化方向发展,需革新测定装置及技术方法。首先通过分析硫化氢在煤层中的吸附特性,从硫化氢测定装置构造便捷性、精确性等方面总结近年来测定装置研发及应用方面取得的成果;然后阐述国内外煤层硫化氢含量测定方法的研究现状;最后基于煤层硫化氢测定装置及方法的局限性,展望未来煤层硫化氢测量技术的发展方向,提出完善煤层硫化氢损失量计算误差的技术体系,构建煤样井下一体化破碎解吸系统、解吸气体自动化计量系统、智能化监测与自动化数据分析处理系统等。结果表明:采用内外双钻杆的煤矿井下取样方法,可补偿钻进取样过程中硫化氢损失量;测定装置配备井下直接粉碎设备、过滤器、负压真空罐及传感器,可用于井下直接抽气,以提高煤层硫化氢含量测定的准确性。

滚装船载运的锂电池汽车仿真模拟研究

王彦富, 张浩然, 乔健, 熊梓迅, 邹丽

2024, 34(9): 107-113. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.1864

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为应对船舶运输中锂电池汽车火灾带来的严重后果,构建滚装船甲板上的锂电池汽车火灾仿真模型。首先,利用锂电池汽车全尺寸火灾试验数据,验证单辆和双辆锂电池汽车火灾仿真模型准确性。随后,应用经验证的仿真模型对滚装船甲板上的锂电池汽车火灾模拟仿真,分析不同车辆间距下火灾热释放速率、温度和辐射热等变化特征。结果表明:在锂电池汽车火灾初期,火焰会先蔓延至并排停放的车辆,特别是受到喷射火影响的一侧车辆,然后再扩展至前后两侧的车辆,且前方车辆遭受的火灾损毁程度明显大于后方车辆。同时,喷射火会加剧锂电池汽车火灾的蔓延和发展,有喷射火区域的温度显著高于无喷射火区域,而受到喷射火影响的邻近车辆则最先被引燃。通过数值仿真手段可有效模拟船舶载运锂电池汽车火灾发展及蔓延过程。

多火灾升温条件下超薄型钢结构防火涂料隔热性能研究

张佳庆, 黄玉彪, 蒋恭华, 何灵欣, 丁彦铭

2024, 34(9): 114-120. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.0647

摘要 ( 100 )

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为准确评估换流站钢结构的抗火性能,基于换流站中可能出现的标准、电力及碳氢火灾情况,通过耦合微尺度热重-红外光谱(TG-FTIR)联用热解试验与小尺度耐火试验炉隔热试验,同时在标准、电力及碳氢3种火灾升温条件下,研究超薄型钢结构防火涂料的热解机制以及对不同材质、不同截面形状系数钢构件的隔热性能。试验结果表明:火灾升温速率越快,防火涂料热解的质量损失速率峰值越大,且对应的峰值温度也更高;不同火灾升温曲线对防火涂料热解逸出的气体类型并无显著影响,但对逸出气体量和逸出峰值温度有影响;相比于电力和碳氢火灾升温曲线,标准火灾升温曲线下,防火涂料在750 ℃之前释放出更多热解气体,从而更好地发泡膨胀,更快地起到抗火隔热效果;进一步,超薄型防火涂料在碳钢和不锈钢基体以及多种截面形状系数下,其在电力和碳氢火灾升温下的耐火极限均明显低于标准火灾,隔热性能显著降低。

基于改进遗传算法的电厂粉尘监测节点覆盖控制研究

王博, 商宇航, 姚立超, 蒋永清

2024, 34(9): 121-130. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.0960

摘要 ( 95 )

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为有效降低粉尘环境监测中存在盲区和管控缺失的风险,优化火电厂粉尘环境监测系统的节点覆盖控制,延长无线传感器网络(WSN)寿命,提出一种基于改进遗传算法的节能优化方法。首先构建基于节点覆盖率、节点布设总能耗和节点通信传输总能耗的网络覆盖质量目标函数;然后针对传统遗传算法存在局部最优和编码重复的问题,提出整数编码的染色体组合方案、自适应调节交叉和变异概率的方法,以及精英保留策略;最后通过仿真对比分析,确定优化后的节点数量和分布方案。结果表明:改进的遗传算法显著提高了收敛速度,所需迭代次数减少至20次,适应度值优化52.18%;在节点部署和覆盖研究中,优化后的节点数量为42个,覆盖率达97.28%,节点休眠率为76.19%,有效提升了火电厂粉尘环境监测系统的节能效果。

海上平台含硫化氢气体泄漏事故后果分析

马晨波, 陆心怡, 宫景雯, 胡冬, 赵思奇, 曹杨

2024, 34(9): 131-137. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.0065

摘要 ( 93 )

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为评估海上平台含硫化氢伴生气的泄漏事故后果,采用ANSYS Fluent软件模拟平台分离器含硫化氢伴生气扩散的时空变化。根据含硫化氢伴生气扩散的发展过程,对比泄漏后未采取保护措施和采取应急保护措施2种情形下伴生气气云团的毒害范围;结合剂量反应模型定量评估含硫化氢伴生气泄漏后毒害的危险程度。结果表明:相对于泄漏后未采用保护措施的情况,采取应急关断措施50 s后,硫化氢质量浓度阈值为500~2 000 mg/m³的气云团体积减小20%~37.5%,水平扩散距离减小15.4%~47.6%;随后采取主动泄放措施后,毒害气云团体积和水平扩散距离进一步迅速减小。综合考虑硫化氢积聚浓度和暴露反应,采取应急关断+主动泄放的应急保护措施可大幅降低平台受到毒害的死亡率,泄漏孔附近3个监测点的死亡率分别由0.998、0.034、0.000 239降低至0.759、0.002 9、0.000 000 65;采用措施后平台中层甲板水平截面的不可接受区和合理接收区的面积较未采用措施分别降低63.7%和81.7%,显著降低伴生气泄漏毒害后果的危险程度。

纵向通风下锂离子电池热失控气体扩散特性

王志, 殷波, 史波波, 余先宇

2024, 34(9): 138-144. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.1816

摘要 ( 126 )

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为探究井下巷道中纵向通风对锂离子电池热失控气体扩散的影响,利用计算流体力学软件Fluent建立不同纵向风速下的二维扩散模型。结果表明:纵向通风抑制气体入口上风侧热失控气体的扩散,促进下风侧热失控气体的扩散;当纵向风速为3 m/s时,热失控气体扩散到出口边界所用时间约是无风时的0.4倍;在相同扩散时间内,随着纵向风速的增大,在计算域内形成的扩散范围越大;爆炸范围随着扩散时间的增大基本呈现先增大后减小的趋势;在0.25~3 m/s纵向风速下,最大爆炸范围随着纵向风速的增大而增大;纵向风速为0.75 m/s时最大危险范围最小,为6.79 m²;0.5~0.75 m/s范围内的纵向风速对巷道中热失控气体的稀释扩散效果最佳。

基于MISSA-CNN-BiLSTM模型的尾矿坝位移预测

刘迪, 杨辉, 卢才武, 阮顺领, 江松

2024, 34(9): 145-154. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.1091

摘要 ( 108 )

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为应对尾矿坝位移预测所面临的复杂情况和精度要求,提出一种基于多算法耦合的尾矿坝位移动态预测模型。首先,基于时间序列分解模型将累计位移分为趋势项和周期项,利用高斯回归时间序列预测模型预测趋势项位移;然后,运用不同Copula函数研究诱发因素与周期项位移的整体相关性,鉴于周期项位移影响因素多样性与强非线性的特点,采用多策略融合的改进麻雀搜索算法改进麻雀搜索算法(MISSA)-卷积神经网络(CNN)-双向长短期记忆(BiLSTM)模型预测周期项位移;最后,将高斯回归趋势项位移预测值和MISSA-CNN-BiLSTM周期项位移预测值叠加。结果表明:尾矿坝累积位移预测值与实测值基本一致,预测结果相关性系数R为0.996,均方根误差(RMSE)为0.13 mm,建立的 MISSA-CNN-BiLSTM多算法耦合模型预测精度较高,且能较好地预测尾矿坝位移的阶跃型变化。

超声波激励时长对煤体孔裂隙结构及渗透特性的影响

郝荷杰, 王瑞哲, 杨二豪, 仇悦, 张笑盈, 林海飞

2024, 34(9): 155-164. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.1234

摘要 ( 110 )

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为探究超声波激励作用下不同激励时长对煤体损伤的特性,利用超声波激励试验系统、核磁共振成像系统、体视显微镜、煤岩芯渗透率自动测试系统等,分析不同超声波激励时长下煤体孔隙结构、表面裂隙及渗透特性的变化特征。结果表明:随着超声波激励时长不断增加,煤体微小孔、中孔、大孔的T₂谱峰面积变化率和总孔隙率变化率、表面裂隙面积变化率、渗透率变化率均呈线性增大关系;超声波激励煤体30~150 min,微小孔、中孔、大孔的T₂谱峰面积变化率分别由14.60%、52.50%、24.90%增大至61.30%、145.50%、235.70%;总孔隙率变化率、表面裂隙面积变化率、渗透率变化率分别由5.04%、47.27%、41.67%增大至24.93%、127.91%、208.33%。在不同超声波时长激励下,煤体渗透率变化率与总孔隙率变化率、表面裂隙面积变化率均符合线性增大关系;随着超声波激励时长增加,煤体孔隙、裂隙改造效果提升,渗透率得以提高。

基于改进ISM-FRAM-AHP的有限空间作业过程风险防控

王涵宇, 谭钦文, 刘娟, 李爽露, 田忠伟, 陈超

2024, 34(9): 165-173. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.1313

摘要 ( 155 )

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为解决有限空间作业过程多层次、多环节、多功能交互关系模糊和不良耦合影响的问题,引入功能共振分析模型(FRAM),结合解释结构模型(ISM)和层次分析法(AHP)优化改进层次结构和判断方式,通过划分风险层次结构,将系统功能耦合变异性的影响进行定量化,并计算功能单元和层级结构的重要度,通过功能可变性和耦合损失度结果,确定上下游功能变化输入输出表型,理清系统功能要素间耦合作用影响机制。结果表明:应用基于改进ISM-FRAM-AHP的有限空间作业过程风险防控模型,能够得到23个功能单元和10层风险层级功能网络;功能可变性数值和耦合损失度最大值为4.36(外部环境F₂₃)和0.808 4(制定作业方案F₂),作业安全风险程度较高,功能变化主要表现为顺序、目标和控制,针对8条失效链路设置物理、象征、功能、隐形4种有效屏障措施。

基于混合因果逻辑的化工园区雷击储罐风险评估

杨震, 梁峻铭, 郭梨, 董晓斌

2024, 34(9): 174-182. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.0090

摘要 ( 141 )

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沿海化工园区的雷击事故时有发生,对园区生产安全构成严重威胁。为评估化工园区雷击储罐引发的Natech事故,提出一种基于混合因果逻辑(HCL)的风险评估方法。首先,采用事件序列图(ESD)和故障树分析法(FTA),定性分析雷击储罐导致Natech事故的演化路径,为阻断事故传递过程提供可视化基础;其次,采用贝叶斯网络(BN)定量解算人因失误概率,评估雷击储罐事故的混合因果关系;最后,采用混合因果逻辑方法,实现可视化解构雷击储罐Natech事故的复杂性和不确定性。研究结果表明:决策失误是人因失误模型的首要风险源;组织氛围、心理状态、工作环境不佳及监管不力是导致人因失误频繁的主要因素;防雷设施有效性缺失是雷击储罐事故链的诱因;降低风险场景的严重性需要重点加强对全液面火灾和池火灾的管控。

大型活动踩踏事故“态-势”情景构建与组合推演方法

刘艺, 李茂源, 王欣芝, 张辉

2024, 34(9): 183-190. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.0575

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为解决大型活动踩踏事故形成过程情景描述困难,决策者对大型活动踩踏事故情景演化不易掌握等问题,提出大型活动踩踏事故“态-势”情景构建与组合推演方法。首先,从影响大型活动形成的人、场地、管理、环境4因素提取大型活动踩踏事故情景要素,建立对大型活动研究的“态”“势”形式化表达方法;其次,基于马尔可夫模型,给出情景“态-势”转化的推演描述与计算方法;最后,以上海外滩事故为例进行实证分析。结果表明:提出的大型活动踩踏事故“态-势”情景构建与推演方法,能够提供情景结构化表达的统一方式和突发事件情景之间演化进程的重构还原。实证分析结果显示,推演结果与外滩事故实际发展过程基本一致,证明所提方法具有一定的科学性和有效性。

基于特征工程的S-FCN火灾图像检测方法

李海, 熊升华, 孙鹏

2024, 34(9): 191-201. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.2063

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针对复杂背景下火灾图像检测深度学习算法存在的计算复杂度高、检测实时性差等问题,提出一种基于特征工程的单隐层全连接网络(S-FCN)火灾图像检测方法。首先,从图像中提取多色彩空间颜色特征,并使用互信息量进行多色彩空间颜色特征降维;其次,简化深度学习模型的网络结构,将单隐层全连接网络作为其主干网络,其中,多色彩空间下的颜色特征能够更好地表征火灾烟雾与火焰,多色彩空间颜色特征降维能够有效降低输入特征的冗余度,单隐层全连接网络能够有效减少模型在传递过程中的参数数量;最后,将该方法在真实的复杂背景火灾图像数据集上进行试验评估。结果表明:所提方法取得的检测精度为93.83%,取得的检测实时性帧率为10 869帧/s,能够实现复杂场景下高精度、高速度的火灾图像检测。

相继故障下城市轨道交通系统韧性评估方法

陈津怡, 李铁柱, 郭竞文, 刘慧, 陈海波

2024, 34(9): 202-208. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.1963

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为确定城市轨道交通系统中的高风险节点,提升网络韧性和运营安全性,选取网络效率、平均最短路径长度和最大连通子图3个指标,构建评估网络韧性的性能函数模型,提出一种考虑拓扑结构和客流分布均衡性的运营关键站点评估方法,并以南京城市轨道交通系统为例,在无权和加权网络中,探究关键程度降序、介数中心性降序和随机顺序3种相继故障模式下差异性的韧性失效过程。结果表明:关键站点在工作日和周末差异较小;按照关键站点降序的相继故障前期,网络韧性性能下降最为迅速;与拓扑网络相比,客流加权网络在相继故障前期韧性指数下降更快。在网络相继故障未大面积扩散时重点强化关键站点的管控,有助于缩小网络韧性损失。

居民感知视角下城市公共安全韧性评估及提升路径研究:以南京市为例

李崔茜, 王义保, 刘志翔

2024, 34(9): 209-216. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.1879

摘要 ( 129 )

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为增强城市应对公共安全风险的能力,构建城市公共安全“空间韧性”一体化理论模型,确立居民感知视角下的城市公共安全韧性评价指标体系。并以南京市为例,运用熵权法综合评估其公共安全韧性水平。结果表明:南京市公共安全韧性总体得分为6.851 5,且三元空间之间韧性建设存在结构性失衡问题,即社会空间安全韧性>信息空间安全韧性>物理空间安全韧性。公共安全韧性治理整体性不足、基础建设与设备维护投入缺乏、社会环境风险监测体系不健全以及居民信息安全意识与素养薄弱是导致城市公共安全空间韧性发展失衡的重要原因。可从人本化理念、清晰化策略、系统化思维以及多元化合作等方面采取针对性措施。

城市动态灾害环境下多种类多目标路径优化算法

张盈斐, 李航, 齐玉亮, 王伟明, 张海林, 胡小兵

2024, 34(9): 217-224. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.1544

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为提高城市应对动态灾害的响应能力,针对动态灾害环境中应急车辆行驶路线的规划问题,考虑路径安全度为乘法权重,车辆行驶路径长度和通行时间为加法权重,首先,提出一种动态环境下可同时计算乘法与加法权重的多种类多目标路径优化问题(MCMPOP)的求解模型;其次,通过改进涟漪扩散算法(RSA)求解MCMPOP;然后,为验证算法的有效性,通过510组仿真试验,对比MCMPOP下非支配排序遗传算法(NSGA)-Ⅱ与改进RSA的计算时间与解的质量;最后,选取“7·20”郑州特大暴雨事件数据进行实例验证。结果表明:与NSGA-II相比,改进的RSA可以求解出完整的Pareto最优路径集合,有效保证算法的计算效率和Pareto最优解的质量;可在应急车辆可接受的安全范围内,筛选出行驶路线长度和时间成本较小的Pareto最优路径,为应急车辆提供更多可靠的行驶路线,提高城市的应急管理能力。

YOLOv5监测算法下轨道交通应急预警感知系统构建

雷斌, 闫浪浪, 余华, 温岩, 张亮, 李哲旭

2024, 34(9): 225-233. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.0120

摘要 ( 137 )

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为减少城市轨道交通站点中因大客流状态下应急预警系统的滞后性而发生的行人安全问题,选取YOLOv5算法预测客流信息,并利用人工神经网络(ANN)模型来构建城市轨道交通应急预警感知系统。首先,通过模型训练超参数优化和先验框参数优化改进YOLOv5算法;然后,通过预警指标选取、权重分析和阈值界定设计应急预警感知系统;最后,采用Matlab软件构建基于ANN的自组织竞争网络应急预警模型,将优化后的YOLOv5算法采集的数据通过计算代入应急预警感知系统中,通过试验验证应急预警感知系统。结果表明:优化后的YOLOv5算法相较原算法,城市轨道交通大客流状态下行人目标监测精确度提高7.04%;由优化后的YOLOv5算法所采集到的行人数据代入构建的应急预警感知系统后得到的判断结果与实际预警等级一致,证明了该系统的可实施性和有效性,有助于提高城市轨道交通应急预警水平。

森林环境文物建筑集中区域灭火救援能力评估

颜龙, 李琪, 郑佳欣, 徐志胜, 刘顶立

2024, 34(9): 234-240. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.0103

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针对森林环境文物建筑集中区域环境复杂,难以准确评估区域灭火救援能力等问题,基于层次分析法(AHP),提出耦合森林因素的单体文物建筑灭火救援能力评估方法,涵盖建筑材料、森林防火隔离带、消防水源等19个二级指标;在单体评估基础上,从区域视角建立一种基于变权法的森林环境文物建筑集中区域灭火救援能力评估模型;并引入惩罚占主导的混合型变权函数,设置评价策略,确定惩罚与激励区间,区分文物建筑保护等级,提出风险等级划分方法;通过实地调研和数据收集,结合定权法和变权法评价森林环境文物建筑集中区域(岳麓山风景名胜区)的灭火救援能力。结果表明:单体文物建筑评级为优、良、中、次、差的数量占比分别为12%、20%、32%、20%、16%。区域定权法得分为75.27(Ⅲ级,不需采取提升措施),变权法得分为69.97(Ⅳ级,需采取提升措施);建议采取增设电气火灾预警系统、增加森林防火隔离带等措施来提升灭火救援能力。

国家矿山救护队员职业损伤特征与风险因素筛查

吴放, 李庆, 杨三军, 高笛, 孟昀晨, 陈强盛

2024, 34(9): 241-247. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.09.0612

摘要 ( 188 )

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为预防国家矿山救护队员的职业损伤,筛查职业损伤的流行病学特征及损伤发生的风险因素。首先,通过实地调研、专家访谈与问卷调查相结合的方式,调查国家矿山应急救援大同队救护队员的损伤情况;然后,通过构建国家矿山救护队员损伤因果关系模型,筛选出矿山救护队员发生职业损伤的风险因素;最后,将所有风险因素代入二元Logistic回归方程进行复筛,确定其关键风险因素。研究结果表明:国家矿山救护队员职业损伤的发生率较高(54.9%),其中,以训练伤为主(80.3%),拉检力器(29.1%)、负重跑(15.2%)为损伤频发的训练项目;损伤部位主要集中在腰(37.2%)、膝关节(11.2%)、手(9.0%)和踝关节(7.6%);劳损(28.7%)、扭伤(25.1%)、拉伤(22.4%)为最常见的损伤类型;影响国家矿山救护队员职业损伤的内部风险因素主要为训练年限,外部因素为饮酒、周训练频率、带伤训练及睡眠不足;准备活动不充分、旧伤复发、错误的技术动作为损伤发生的主要诱导事件。

维护国家文化安全守护民族文化之根——评《国家文化安全治理》

黎月新

2024, 34(9): 248-248.

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突发事件下公共安全预警及处置研究——评《国家安全科学导论》

申雨

2024, 34(9): 249-250.

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蔡伟

2024, 34(9): 250-251.

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相关文章 | 多维度评价

安全光通信技术发展趋势思考——评《光编码安全光通信》

赵佳伟

2024, 34(9): 252-252.

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