基于网络层次分析法的煤矿应急救援能力评价.pdf

第 4 l 卷 第 3期 2 0 1 5年 3月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a nd M i n e Aut oma t i on V0 1 ． 41 NO ． 3 M a r ． 2 0 1 5 文章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 5 0 3 0 1 1 4 0 5 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X ． 2 0 1 5 ． 0 3 ． 0 3 0 杨力 ， 董一平， 刘程程． 基于网络层次分析法的煤矿应急救援能力评价[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 5 ， 4 1 3 1 1 4 1 1 8 基于网络层次分析法的煤矿应急救援能力评价 杨 力 ， 董 一平 ， 刘程程 安徽理 工 大学 经济 与管 理学 院 ，安徽 淮 南2 3 2 0 0 1 摘要 针 对煤矿 应 急救 援 能 力评 价指 标之 间相 互依存 和反 馈 的关 系， 构 建 了基 于网络层 次分 析 法和模 糊 综合 评价 法 的煤矿 应急救 援 能力评 价模 型 ； 对该模 型进行 实证研 究 ， 借 助超级 决策软件 和 专 家打 分制 实现 了 各评 价指 标 的赋 权 和评 分 ， 并据 此 对不 同煤矿 的应 急救援 能 力进行 评价 。实证 结果表 明 ， 该模 型 具有较 好 的 可行 性 和有 效性 ， 对煤 矿应 急救 援 能 力评 价研 究起 到 了一 定的借 鉴作 用。 关键 词 煤矿 ； 应 急救援 能力 ；评价 ；网络层 次分析 法 ； 超 矩 阵 中图分类 号 TD 7 7 1 文 献标 志码 A 网络 出版 时 间 2 0 1 5 0 2 1 2 l 6 0 6 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 5 0 2 1 2 ． 1 6 0 6 ． 0 3 0 ． h t ml Ev a l u a t i o n o f c o a I mi n e e me r ge n c y r e s c u e c a p a b i l i t y ba s e d o n a na l y t i c ne t wo r k pr o c e s s YANG Li ，DONG Yi p i ng，LI U Che ng c he ng Co l l e g e o f Ec o no mi c a n d M a na g e me nt ，Anhu i Un i ve r s i t y o f Sc i e nc e a nd Te c hno l o gy， H u a i n a n 23 2 0 01．Chi n a Ab s t r a c t Co a l mi n e e me r g e n c y r e s c u e c a p a b i l i t y e v a l u a t i o n mo d e l b a s e d o n ANP a n d f u z z y c o mp r e h e n s i v e e v a l u a t i o n me t h o d wa s e s t a b l i s h e d i n v i e w o f i n t e r d e p e n d e n c e a n d f e e d b a c k r e l a t i o n s h i p b e t we e n e v a l u a t i on i n de xe s ．Em p i r i c al r e s e a r c h on t h e m o d e l wa s c a r r i e d o ut by m e a ns o f Su pe r De c i s i ons s o f t wa r e a nd e x pe r t ma r ki ng s y s t e m t o r e a l i z e e mpo we r me n t a nd m a r ki ng 0 f e a c h i n de x．t he n e m e r g e n c y r e s c u e c a pa b i l i t y o f d i f f e r e n t c o a l mi ne s c a n be e va l u a t e d．Empi r i c a l r e s e a r c h r e s u l t s ho ws t ha t t he m o de l h a s g o o d f e a s i b i l i t y a n d e f f e c t i v e n e s s ， a n d h a s a c e r t a i n r e f e r e n c e f u n c t i o n t o r e s e a r c h o f c o a l mi n e e m e r g e nc y r e s c u e c a pa b i l i t y e v a l u a t i o n． Ke y wo r d s c o a l mi n e ；e m e r g e n c y r e s c u e c a p a b i l i t y；e v a l u a t i o n；a n a l y t i c n e t wo r k p r oc e s s；s u p e r ma t r i x 0 引 言 煤 炭行 业 作 为 我 国能 源 供应 的主体 行 业 ， 在 我 国 国民经济 发展 中有 着举 足 轻 重 的作 用 。然 而 ， 煤 矿 突发 事故 往往会 给 国 民经 济和 人 民生命 造成 巨大 的损失 。2 0 1 3年我 国煤矿百万 吨死亡率为 0 ． 2 9 3 。 虽 然历 史 上 首 次 降 到 0 ． 3以 下 ， 但 仍 然 是 美 国 的 1 0倍 ， 中 国煤炭 行 业 依 然 是 一 个 高 风 险 的行 业 ， 煤 矿事故仍居于高位。因此， 建立一套科学 、 合理 、 有 效 的煤矿 应急救 援 能 力 评 价体 系 ， 加 强 煤 矿 应 急救 援能力评价研究 ， 规范煤矿应急管理体系， 积极地应 对煤矿突发事故 ， 提高应急救援能力 ， 是煤矿安全生 产 亟待解 决 的重 大问题 。 目前 ， 对 我 国煤 炭 行业 应 急 救 援评 价 的研究 仍 处 于起 步 阶段 ， 还 未形 成 系统 的理论 ， 急需 进一 步开 展 相关研 究 。笔 者在 参 考 文献 E 2 ] 中构 建 丁 以煤 矿 应急救援能力为目标 ， 包括危险监测能力 、 应急准备 能力、 应急响应能力和事后恢复能力 4个一级指标 和 2 6个 二级指 标 的煤 矿 应 急 救 援 能力 评 价 指 标 体 系 ， 利 用熵 权法 进行 了煤 矿应 急救 援能力 综 合评 价 。 冯诊 等 从 制度 建设 、 组织 管理 、 人 力资源 和保 障系 统出发建立了煤矿应急救援能力评价指标体系， 进 收稿 日期 2 0 1 4 1 0 2 9 ； 修回 日期 2 0 1 4 1 2 1 0 ； 责任编辑 胡娴 。 基金项 目 国家 自然科学基金项 目 7 1 0 7 1 0 0 3 ， 7 1 3 7 1 0 1 4 ； 教育部人文社会科学研究项 目 0 9 Y J C 6 3 0 0 0 4 。 作者简介 杨力 1 9 7 2 一 ， 男 ， 安徽淮南人 ， 教授 ， 博士 ， 主要研究方 向为评价理论与方法 、 煤炭安全综合评 价等， E ma i l y 3 2 1 2 1 2 l 6 3 ． c o i n 。 2 0 1 5年 第 3期 杨 力等 基 于 网络 层 次分析 法 的煤矿 应 急救援 能 力评价 1 1 5 而采 用模 糊决 策 参数 法进 行评 价 。苗成林 等 从 事 前 、 事 中和事 后 3个 环 节 分 析 研 究 了评 价 指 标 之 间 的关 系 特征 ， 明确 了不 同评 价 指 标 对煤 矿 应 急 救 援 能 力 的影 响方 式 和 程 度 。1 9 9 6年 S AATY T L教 授 在 层 次 分 析 法 An a l y t i c Hi e r a r c h y Pr o c e s s ， AHP 的基础 上 加 以改 进 ， 提 出 了 网 络 层 次 分 析 法 An a l y t i c Ne t wo r k P r o c e s s ， ANP ， 它 能够充分考 虑 到各 元 素之 间 的相 互 依 存 和 反馈 关 系 ， 客 观地 去 描 述事 物 之 间的联 系 ， 从 而 有 效 地 解 决 了 非 独立 的 递 阶层 次 结构 问题 ] 。 考 虑 到影 响煤 矿应 急救 援能 力 的指标 之 间并不 是独立的， 而是一 个相互影 响、 互相依 存 的循环 系 统 ， 本 文 提 出了 基 于 ANP的煤 矿 应 急 救 援 能力 评 价模 型 ， 并借 助于 超级 决策 S u p e r D e c i s i o n s ， S D 软 件实 现算 法 ， 以期 能 科 学 、 客 观 、 定 量 地 评 估 煤 矿 应 急救援综合能力 ， 为预防煤矿突发事故的发生 ， 提高 煤 矿应 急救 援能 力提 供 了一定 的理 论依 据 。 1 基 于 AN P的煤矿 应急 救援 能力 评价模 型 1 ． 1评价 模 型的搭 建 基 于参 考 文献 [ 2 ] 中所 建 立 的 煤矿 应 急 救 援 能 力评 价指 标体 系 ， 考 虑 到评 价 指 标 在不 同煤 矿 的重 要程度存在差异， 同时为了降低数据采集的难度 ， 简 化 网络结 构 ， 在 不 影响评 价结 果 的前提 下 ， 采 用德 尔 菲法 从众 多 的二级 指 标 中选 取 1 8个 最 能反 映煤 矿 应急救援能力 的指标作为最 终评 价指标 ] 。根据 ANP的相关 原理 ， 以煤 矿 应 急 救 援 能 力 为 目标 层 ， 以事故预防能力、 应急准备能力 、 应急响应能力和灾 后恢 复 能力 4个 一 级指 标 为 准 则 层 ， 由 目标层 和准 则层 共 同构 成控 制层 ； 以 1 8个二 级 指标及 相互 间 的 相 互依 存 与 反 馈 关 系构 成 网 络 层 ， 共 同 构 建 基 于 ANP的煤矿 应 急救援 能力 评价模 型 ， 如 图 1 所 示 。 煤矿应急救援 能力 A 目 标层 A 事故预防能力B l l I 应急准备能力B 2 l I 应急响 应能力B 3 I J 灾后恢复能 力B 4 l准则层B C 1 l I l Cl 2 l I C l 3 l l C 2 l l l C 2 2 } l C 2 3 l l C 2 4 l I C 2 5 l l C 2 6 l I C 2 7 l lC 3 l l l C 3 2 l lC “l l C 3 4 l l C 4 1 l l C 4 2 l l C 4 3 l l C 3 4 l网络层c Cl 3 C4 3 Cll C21 CI1 C22 陲 C2 C22 C43 煤矿甲 l l 煤矿乙 I l 煤矿丙 方 案层 D c1 1 监测设 备； C z 安全检查 ； c 。 危险控制 ； C 2 l 相关规章制度 ； C2 2 人员培训 ； C z 。 应急预案 ； C 2 4 ～应急机构； C 2 5 应急装备及物资 C 2 6 ， 。 报警 系统； C 2 7 应急演练与总结 ； C 3 1 应急预案的启动 ； Cs 2 救援人员的响应 ； C 3 3 一 应急决 策指挥 ； C 3 4 技术 支持 ； C l 善后处理 C 2 恢 复生产 ； C 3 分析与总结 ； C 4 4 一应急预案的修订 图 1 基于 ANP的煤矿应急救援能力评价模 型 1 ． 2 基 于 ANP的指 标赋 权 计算 过程 评 价 模 型 建 立 之 后 ， 就 可 以 通 过 常 规 的 AN P 对不 同煤 矿 的应急 救援 能力 进行 评价 ] 。设 目标层 元素为 A， 准则层的元素为 B 一1 ， 2 ， 3 ， 4 ， 网络层 有 4 个 元 素组 C ， C 中有 元 素 C 其 中 一1 ， 2 ， ⋯ ， ， 为 网络 层 每 个 元 素 组 内 元 素 的 个 数 ， 则 基 于 ANP的指标 赋权 计算 过程 如下 1 构 建两 两 比较判 断矩 阵 。网络 层元 素 不 仅 与所在元素组 内的其他元素存在相互依存和反馈关 系 ， 与其 他元 素组 的元 素也 存在 相互 影 响 ， 故 根据 特 定 的标度 准则 ， 以准 则层 元 素 B 为 准则 ， 以元 素 C 为次 准则 ， 按 各元 素组 内元 素对 C 的影 响力 大 小 将 其进 行 间接优 势度 比较 ， 得 到两 两判 断矩 阵 。 2 确 定 超 矩 阵 。 由特 征 根 法 求 得 元 素 组 的排 序 向量 w ， 将 这 些 排 序 向量 组 合起 来 得 到 准则 层下 的超矩 阵 w， w 中 W 表示 元 素组 C 中各 元素对 C ，中各元素的重要程度排序向量组合 ， 4个 准则 层可 以得 到 4个 超矩 阵 。 W W1 4 W2 4 W 3 4 W4 4 1 3 确 定加 权超 矩 阵 。在 超 矩 阵 w 中 ， 列 向量 表示 不 同元 素组 内元 素对特 定元 素组 内元 素 的重要 程 度排序 ， 显 然它 不是 列归 一化 的 ， 无 法获 知不 同元 素组 内元素对次准则元 素 c 的重要程度 的大小。 2 0 1 5年 第 3期 杨 力等 基 于 网络 层 次分析 法 的煤矿 应急救 援 能 力评 价 1 1 7 2 ． 3各评价 指 标权 重 的确定 稳 定 的权重 ， 见 表 1 。 通过[ C o mp u t a t i o n s - ] [ P r i o r i t i e s ] 命 令 ， 可得 到 表 1 各评价 指标 权重 评价指标 相对权重 全局权 重 评价指标 相对权重 全局权重 监测设备 C 1 l 0 ． 3 9 0 5 7 0 ． 0 8 5 6 6 2 应急演练与总结 C 2 7 0 ． 2 4 3 4 9 0 ． 1 2 8 1 0 5 安全检查 C l 2 0 ． 0 6 1 3 1 0 ． 0 1 3 4 4 6 应急预案 的启动 C 3 l 0 ． 0 6 8 7 0 0 ． 0 3 6 1 4 6 危险控制 C l 3 0 ． 5 1 9 3 5 0 ． 1 1 3 9 0 7 救援人员 的响应 C 3 2 0 ． 0 4 1 6 7 0 ． 0 2 1 9 2 5 相关规章制度 C 2 1 0 ． 0 2 8 7 8 0 ． 0 0 6 3 1 2 应急决策指挥 C 3 3 0 ． 0 6 2 4 4 0 ． 0 3 2 8 5 0 人员培训 C 2 2 0 ． 2 0 4 2 5 0 ． 0 0 6 8 4 6 技术支持 C 3 4 0 ． 2 3 8 2 4 0 ． 1 2 5 3 4 2 应急预案 C 2 3 0 ． 5 1 0 6 5 0 ． 0 1 7 1 1 6 善后处理 C 4 1 0 ． 4 0 2 2 4 0 ． 0 8 8 9 0 7 应急机构 C 2 4 0 ． 2 8 5 1 0 0 ． 0 0 9 5 5 6 恢 复生产 C 4 2 0 ． 1 2 6 3 5 0 ． 0 2 7 9 2 7 应急装备及物资 C 2 5 0 ． 2 7 3 8 7 0 ． 1 4 4 0 9 2 分析与 总结 C 4 3 0 ． 2 2 4 9 5 0 ． 0 4 9 7 2 0 报警 系统 C2 6 0 ． 0 7 1 5 9 0 ． 0 3 7 6 6 5 应急预案的修订 C 4 4 0 ． 2 4 6 4 6 0 ． 0 5 4 4 7 6 由表 1 可得到一级指标权重 向量 A一[ o ． 0 3 3 5 ， 0 ． 5 2 6 1 ，0 ． 2 2 1 1 ，0 ． 2 1 9 3 ] ， 二 级 指 标 权 重 向量 B 1 一[ 0 ． 2 8 5 1 ， 0 ． 5 1 0 7 ，0 ． 2 0 4 2 ] ， B 2 一[ 0 ． 2 3 8 2 ， 0． 2 73 9，0 ．04 1 7， 0 ．07 1 6，0．06 8 7， 0 ．0 6 2 4， 0 ． 2 4 3 5 ] ， B 3一 [ 0 ．1 2 6 4 ，0 ．2 4 6 5 ，0 ．4 0 2 2 ， 0 ． 2 2 5 o - I ， J B 一[ O ． 0 6 1 3 ， 0 ． 0 2 8 8 ， 0 ． 3 9 0 6 ， 0 ． 5 1 9 4 。 从一级指标权重可看出， 应急准备能力的权重最大 ， 所 以 ， 其对 煤 矿 应 急救 援 能 力 的影 响 也最 大 。二级 指标 中权 重较 大 的有 人员 培训 、 应 急演练 与 总结 、 相 与总结等 ， 因此 ， 不管是在煤矿应急救援体系建设还 是评 价过 程 中 ， 这 些指标 都应 当重 点考 虑 。 2 ． 4模 糊 综合评 价 结果 对本 文 的评 价模 型 设 置量 化 评 价集 V一 4 ， 3 ， 2 ， 1 一 优 ， 良， 中 ， 差 。但 在实 际评 价过程 中 ， 最 终 量化 的评 价结 果往 往不 是整 数 ， 因此 ， 将 这 4个 等级 进行 区间划分 ， 令 优 ， 良， 中， 差 一{ [ 4 ， 3 ． 5 ] ， 3 ． 5 ， 2 ． 5 ] ， 2 ． 5 ， 1 ． 5 1 ， 1 ． 5 ， 1 ] 。 通 过专 家调 查 问 卷 的方 式 ， 对数 据 进 行 归一 化 关规 章 制度 、 应 急预案 的修 订 、 应 急 决策 指挥 和分 析 处 理 ， 得 到 3个煤 矿各 指标 的评 价结 果 ， 见 表 2 。 表 2 不 同煤矿各指标归一化 的专家 评价结果 1 1 8 工矿 自动 化 2 0 1 5年 第 4 1卷 以煤 矿 甲 的应 急 救 援 能 力 综 合 评 价 为 例 ， 由 表 2可 以得 到一 级指标 B 的模 糊综合 评 价矩 阵为 B 。 的综 合评 价 向量 F 一 B R 一[ 0 ． 1 4 3 5 ， 0 ． 5 0 8 1 ， 0 ． 3 4 3 0 ， 0 ] 。同理 可 以得 到 B 的综合 评 价向量 F 2 一B 2 R 2 一[ o ． 1 7 6 4 ， 0 ． 5 5 3 0 ，0 ． 2 7 0 7 ， 0 ] ； B 。的综 合 评 价 向量 F 。 一B 。 R 。 一 [ 0 ． 0 7 5 4 ， 0 ． 4 7 1 2 ，0 ． 4 0 0 7 ，0 ． 0 7 5 4 ] ； B 的综 合评价 向量 F 4 一B 4 R 4 一E o ． 0 9 6 1 ，0 ． 6 2 7 9 ， 0 ． 2 7 6 1 ， O ] 。 再 令 煤 矿 甲 应 急 救 援 能 力 的 综 合 评 价 向 量 D1 一A[ F l ， F 2 ， F 3 ， F 4 一 L 0 ．1 3 5 5 ， 0 ．5 4 9 8 ， 0 ． 3 0 3 0 ， 0 ． 0 1 6 7 ] ， 同理可 以计算煤矿乙、 丙的应急 救援 能力综 合评 价 向量为 D 一[ 0 ． 1 2 6 8 ， 0 ． 5 7 7 1 ， 0 ． 2 6 5 8 ，0 ． 0 3 0 3 ] ， D3 一 [ 0 ． 0 4 9 1 ，0 ．3 8 2 5 ， 0 ． 4 8 8 5 ， 0 ． 0 8 0 0 ] 。 2 ． 5 结 果分析 根据上文的评级准则， 将各等级对应分值与煤 矿应急救援能力综合评价 向量加权求和得到最终得 分 。煤 矿 甲最 终得 分为 2 ． 8 1 4 1 ， 煤 矿 乙最终 得分 为 2 ． 8 0 0 4 ， 煤 矿丙 最 终 得分 为 2 ． 4 0 0 9 。按 照 评 价 等 级 区 间的划 分原 则 ， 可 以判 定 煤 矿 甲和 乙 的应 急 救 援 能力 属 于 良好 水平 ， 煤矿 丙 的应 急 救援 能力 为 中 等 ， 说 明煤 矿丙需 要 进 一 步提 高 自身 的应 急救 援 能 力 ， 才 能适应 日常 生产 过 程 的事 故应 急 需 求 。接 下 来采用 同样 的方 法对 煤矿 丙 的 4个一 级指 标分 别进 行计 算 ， 得 到 B ， B ， ， B 的 综 合 得 分 分 别 为 2 ． 1 3 6 5 ， 2 ． 3 3 7 0 ， 2 ． 4 5 4 7 ， 2 ． 5 4 0 0 ， 可 以 看 出煤 矿 丙 的事故 预 防能力 、 应急 准备 能力 、 应急 响应 能力均 较差 ， 属 中等水 平 ， 其 中事 故 预防能 力得 分最 低 。因 此 ， 煤矿 丙在后 期 的应急 救援 体系建 设 中 ， 应 着重 提 高事故预防能力 ， 降低事故突发概率， 同时不断完善 应 急准备 能力 和应 急 响应 能力 ， 才 能 降低 煤 矿 突 发 事 故造 成 的生命 、 财产损 失 。 3 结 语 1 针对煤 矿应 急救 援能 力评 价 指标 之 间 的复 杂关 系 ， 提 出 了基 于 ANP的煤 矿 应 急 救 援 能 力 评 价模 型 。在前人 研 究基 础 上 引 入 了 ANP对 评 价指 标进 行科 学 的赋权 计 算 ， 并 结合 模 糊 综 合 评 价 法对 煤矿应急救援能力进行综合评价。ANP针对非独 立的递阶层次结构 ， 充分考虑 了指标问的相互依存 和 反馈 关系 ， 弥补 了 AHP的不 足 ， 能 够 有 效提 高 复 杂 问题 的赋 权精 度 。 2 利用 S D软件 有效 解 决 了 ANP计 算 量 大 、 运算复杂的难题 ， 且操作简便 ， 从而提高评价效率 。 利用 该软件 进行 指标 赋权 的关 键是 明确元 素组 内及 元素 组 间各指 标 的相 互影 响关 系 。采用 专家 打分 制 通过 直接 和 间接重要 性 程度对 比获 得元 素级 和元 素 组级 的两 两判 断矩 阵 。 3 实 证 研 究 表 明 ， 4个 一 级 指 标 权 重 从 大 到 小依 次 为应 急准备 能力 应 急响 应能力 事 后恢 复 能 力 事故 预 防能 力 。 因此 ， 煤 矿 应 急救 援 体 系 建 设 应按 照 以权 重 较 大 者 为 重 心 、 全 面 兼 顾 的原 则 。 通过 ANP评价模 型对甲、 乙、 丙 3个煤矿 的应急救 援 能力 的综 合评 价 结果 可 以看 出 ， 该 模 型 能够 较 准 确地 反映实 际状 况 ， 同时 从 评价 结 果 中也 能 够发 现 煤矿 存在 的缺 陷和 不 足 ， 为 煤 矿 的应 急 救 援 管 理提 供科 学依 据 。 参考文献 [ 1 ] 石钰． 基于 S E M 的煤矿企业应急救援能力评价模 型研 究 及应 用[ D ] ． 西安 西安科技大学 ， 2 0 1 2 9 - l 6 ． [ 2 ] 杨 力 ， 刘程程 ， 宋 利 ， 等． 基 于熵权法 的煤矿应 急救援能 力 评价E J ] ． 中国软科 学 ， 2 0 1 3 1 1 1 8 5 1 9 2 ． [ 3 ] 冯 珍 ， 郝 晶晶． 煤 矿企业应 急救 援能力评估 [ J ] ． 电子科 技 大 学 学 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