基于證據(jù)理論的消防安全評價

1、基于證據(jù)理論的消防安全評價摘 要：消防安全管理在安全管理中占有極重要的地位。證據(jù)理論用于當(dāng)評價一個復(fù)雜系統(tǒng)的安全性時，底層因素由于缺少數(shù)據(jù)而必須采用主觀判斷時，如何評價一個系統(tǒng)的安全性問題。本文針對“勝利十號”消防安全評估過程中的諸多不確定因素，根據(jù)證據(jù)理論的思想和方法，提出了一種基于證據(jù)理論的消防安全評估方法。 關(guān)鍵詞： 消防安全評估；不確定性；證據(jù)理論abstract； fire safety management at the safety management occupies a very important position. evidence theory has been ap

2、plied when assessing a complex system of security, the underlying factors because of lack of data and subjective judgments must be used, how to evaluate a systems security issues. in this paper, aim at many uncertainties of “sheng li no.10”in the course of the fire security assessment, according to

3、evidence theory and methods, a theory based on evidence of the engine room fire safety assessment methods are put forward. key words: fire safety assessment; uncertainty; evidence theory引言伴隨著世界經(jīng)濟的全球化，世界各國對石油、天然氣等能源的需求不斷加大，人類開發(fā)海洋資源、利用海洋資源不僅已成為必然趨勢，而且在進入21世紀以來得到了飛速發(fā)展。世界范圍內(nèi)的油氣勘探與開發(fā)相應(yīng)地從陸地轉(zhuǎn)向遼闊的海洋，目前更是從近海

4、淺水區(qū)域向更為復(fù)雜、危險的深海區(qū)域發(fā)展。海洋油氣的開發(fā)必然對我國的海事安全產(chǎn)生越來越重要的影響。火災(zāi)一直是各類事故中最致命的一種，防止鉆井平臺機艙火災(zāi)除了要在設(shè)計建造階段將各種火災(zāi)隱患通過各種標準規(guī)范控制在最低程度外，更多的工作是投入作業(yè)后的消防安全管理,而機艙消防安全評價正是機艙消防安全管理的一個重要環(huán)節(jié)。但在評估過程中,存在評估標準不清晰、評估數(shù)據(jù)的缺乏、知識的不完備性、系統(tǒng)建模的不完整性以及危險識別的不充分性等等，這些不確定性都在一定程度上增加了安全評估的難度。證據(jù)理論憑借其能夠很好地表示“不確定性”和“未知”等認知學(xué)科上重要概念的優(yōu)點,被成功地應(yīng)用于諸如機器人、醫(yī)療診斷、決策分析、信息

5、融合等領(lǐng)域中,來解決不確定信息的處理問題.它無需預(yù)先知道先驗概率和條件概率,即可進行證據(jù)融合;符合人類決策的推理過程,而且推理形式簡單,用信任測度bel和似然測度pl刻畫其不確定性.一、系統(tǒng)安全分析模型圖1表示一個系統(tǒng)可分解成幾個子系統(tǒng),子系統(tǒng)又可細分為各部件(或下層子系統(tǒng)).系統(tǒng)的安全性由各子系統(tǒng)的安全性綜合而得,即各子系統(tǒng)為影響系統(tǒng)安全性的因素,子系統(tǒng)的安全性由其部件安全性綜合而得,部件為影響子系統(tǒng)安全性的因素.這個“綜合”過程采用證據(jù)理論的證據(jù)結(jié)合準則.對于每個底層因素的安全性在缺少數(shù)據(jù)的情況下,可由專家根據(jù)經(jīng)驗給出。例如：判斷i因素1的安全性屬于“較好”的相信度為0.3,屬于“好”的相

6、信度為0.6.這里將安全性等級分為“很好”“好”“較好”“一般”“較差”“差”“很差”.相信度0.3與0.6代表評價的不確定性,這里總的相信度為0.9,小于1,這是符合人們的直觀判斷的.在證據(jù)理論中,總的相信度可以小于等于1。系統(tǒng)子系統(tǒng)子系統(tǒng)子系統(tǒng)部件部件部件部件部件部件圖1系統(tǒng)安全分析圖二、證據(jù)理論與證據(jù)結(jié)合準則證據(jù)理論又稱為dempster-shafer(d-s)理論或信任函數(shù)理論。證據(jù)理論是經(jīng)典概率論的一種擴充形式。在證據(jù)理論中，證據(jù)指的不是實證據(jù)，而是經(jīng)驗和知識的一部分，根據(jù)這些證據(jù)建立一個信度的初始分配，即確定出證據(jù)對每一命題的支持程度。如果有一批證據(jù),則可根據(jù)d-s理論中的證據(jù)結(jié)合

7、準則，計算出它們共同作用對每一命題的支持程度。d-s證據(jù)理論是建立在一個非空集合d上的，它描述了構(gòu)成整個假設(shè)空間所有元素的集合(也稱為樣本空間)，要求其中各元素互相排斥。由d的所有子集構(gòu)成的冪集記為。下面給出與d-s證據(jù)理論有關(guān)的定義。定義1：設(shè)函數(shù)m0,1,且滿足=0=1則稱m是上的概率分配函數(shù)，稱m(a)為a的基本概率數(shù)(function of basic probability assignment)?；究尚艛?shù)反映了對a本身的信度大小。條件1反映了對于空集(空命題)不產(chǎn)生任何信度；條件2反映了給所有命題所賦的信度值的和等于1，即總信度為1。值得注意的是，如果m(a)=s， （)且d中其

8、它任何子集未分配可信度,則m(d)=1-s，即將剩余可信度分配給d，而不是a的補集。定義2：設(shè)和是2個概率分配函數(shù),則其正交和，為 其中：k表示2個證據(jù)體矛盾的程度,如果,則正交和也是一個概率分配函數(shù)；如果k=0,則不存在正交和,稱與矛盾。對于多個概率分配函數(shù),。，如果他們可以組合，也可以通過正交和運算將他們組合為一個概率分配函數(shù)，其定義如下：定義3 設(shè)，是個概率分配函數(shù)，則其正交和為： 其中，。這就是d-s證據(jù)結(jié)合準則。三、算 例以“勝利十號”鉆井平臺消防安全系統(tǒng)為例，說明如何使用證據(jù)理論，最后用證據(jù)結(jié)合準則對整個系統(tǒng)進行安全評估?！皠倮枴便@井平臺設(shè)有固定式水滅火系統(tǒng)、二氧化碳滅火系統(tǒng)泡

9、沫消防系統(tǒng)、。水滅火系統(tǒng)主要對平臺主體各艙室、主甲板、生活樓、鉆臺甲板等處消防。在鉆臺甲板井口區(qū)、鉆臺底部井口區(qū)和鉆臺節(jié)流管匯區(qū)設(shè)有水霧噴淋系統(tǒng)，其用水由消防泵供給；二氧化碳沒貨系統(tǒng)用于消防泥漿泵艙、泥漿加藥泵艙、左/右泵艙、主發(fā)電艙、變壓器艙、配電間、液壓站、乙炔瓶間、油漆間、應(yīng)急發(fā)電機房、中控室、蓄電池及充放電等圍壁處所的火災(zāi)；泡沫消防系統(tǒng)主要用于消防鉆臺甲板，主甲板泥漿凈化區(qū)、泥漿艙和直升飛機甲板。泡沫消防泵性能：流量：180m3/h揚程：80m功率：55kw1）確定評定分數(shù) 即安全評價等級h=很差,差,較差,一般,好,好,很好將這些評價分數(shù)量化為ph = - 1, - 0.8, - 0

10、.4,0,0.4,0.8,1 2）確定影響該系統(tǒng)安全的因素集=,=設(shè)備系統(tǒng),人員系統(tǒng)，消防管理式中:= =可能引發(fā)火災(zāi)的設(shè)備系統(tǒng)，滅火的設(shè)備系統(tǒng);= , =人員狀況，環(huán)境狀況，技術(shù)狀況;=, =消防組織制度，消防安全制度，消防檔案制度3）確定權(quán)重系數(shù),表示“優(yōu)先系數(shù)”(),它表明最關(guān)鍵因素在評價整個因素集時的重要程度 4）基本可信度分配表如表1所列：子系統(tǒng)下層子系統(tǒng)或設(shè)備評價分數(shù)設(shè)備系統(tǒng)可能引發(fā)火災(zāi)的設(shè)備0.10.20.50.1滅火的設(shè)備系統(tǒng)0.10.20.7人員系統(tǒng)人員狀況0.050.20.60.1環(huán)境狀況0.20.70.1技術(shù)狀況0.10.80.1消防系統(tǒng)消防組織制度0.080.210.6

11、0.08消防安全制度0.030.060.350.55消防檔案制度0.50.30.055）根據(jù)證據(jù)結(jié)合準則計算各層總的可信度配如表2表4所列。表2 設(shè)備系統(tǒng)總的可信度分配表基本可信度分配評價分數(shù)因素0.090.180.450.090.090.180.63總的可信度0.040.070.360.26表3人員系統(tǒng)總的可信度分配表基本可信度分配評價分數(shù)因素0.0450.180.540.090.0720.2520.0360.0540.4320.054總可信任度0.0010.1030.5010.082表4 消防管理系統(tǒng)總的可信度分配表基本可信度分配評價分數(shù)因素0.0270.0720.1080.540.072

12、0.0110.0220.1260.1980.270.1620.027總的可信任度0.0060.0240.050.1930.4150.309 表5 消防系統(tǒng)總的可信度分配表可信度分配評價分數(shù)因素0.050.300.180.030.270.060.010.0090.110.320.09總的可信度0.0560.520.26由表5得出：整個平臺消防安全系統(tǒng)的安全性屬于“一般”的相信度為0.056，屬于“較好”的相信度為0.52，屬于“好”的相信度為0.26，總的偏好度為0.403，整個平臺消防系統(tǒng)的安全性為較好。四、結(jié)束語由此可見, 針對評估過程中的一些不確定因素，由于證據(jù)理論的引入，不但發(fā)揮了綜合評判的作用，而且還盡量減小了個人主觀臆斷所帶來的弊端，從而為船舶機艙消防安全管理提供了一個科學(xué)的評價手段和方法，提高了評估的精度和有效性，同時使決策者在缺少數(shù)據(jù)的情況下，減少決策的盲目性和主觀性。參考文獻1樊紅，馮恩德.一種基于證據(jù)理論的船舶綜合安全評估（fsa）方法j.武漢理工大學(xué)學(xué)報（交通科學(xué)與工程版），2004，28（4）：546-549.2姜曉燕 敬標 守香 糊綜合評價方法在艦船機艙消防安