安全等级特征量计算方法—工矿企业
摘 指出目前模糊评价法确定系统安全等级存问题足处分运模糊机变量理模糊集理提出安全等级模糊机特征量安全等级模糊特征量概念计算方法安全等级特征量安全等级变量均安全等级取值域模糊子集非确定点出安全等级绝性相性计算方法实例表明笔者提出安全等级特征量性计算方法科学合理
关键词 安全等级 评价 模糊机特征量 模糊特征量 性
Characteristic Quantity of Safety Grade and Its Calculation Method
Xu Kaili Chen Baozhi
（ School of Resource and Civil Engineering Northeast University)
Chen Quan
(Center for Accident Investigation and Analysis State Economic and Trade Commission)
Abstract Using the method of fuzzy evaluation existing problems and shortcomings are pointed out as the time of system safety grade being defined By using fuzzy random variable theory and fuzzy set theory the concept and its calculation method of fuzzy random characteristic quantity of safety grade are put forward Both characteristic quantity of safety grade and its variable are the value obtained from the fuzzy subset of safety grade on domain and are not a definite point Calculation method of absolute and relative possibility is also given System safety in future can be evaluated and forecasted in a definite condition by the calculation method of fuzzy random characteristic quantity of safety grade Examples demonstrate that calculation method of characteristic quantity of safety grade and the possibility pointed out in this paper are scientific and rational
Key words： Safety grade Evaluation Fuzzy random characteristic quantity
Fuzzy characteristic quantity Possibility
1 系统安全等级模糊性
评价系统安全水等级时常极安全十分安全十分危险极危险等确定性语言表达方式安全危险相两者具彼渡性质具模糊性准确客观描述系统安全等级十分困难评价结果符合客观实际原影响系统安全性素众复杂具模糊性例机械设备性安全理水高低环境条件优劣机配合差等等进行评价时获原始数具模糊性然排某系统中影响安全素具确定性安全等级具确定性情况根模糊集理确定性作模糊性机性特例系
统复杂性安全性均采模糊集理进行评价系统安全评价非模糊集方法包含模糊性例采概率评价法时终结果系统处安全危险状态概率概率值确定代表含义具模糊性等级系数法DOW化学公司火灾爆炸指数法评价结果具样性质见系统安全状态模糊性已成识说模糊集方法评价系统安全性方法采模糊集方法进行安全评价时结果应安全等级隶属度然隶属原评分法确定系统安全等级目前法存问题：①隶属原会丢失许信息［1］存着评价结果失真性②计算评分值时安全等级域U相应分数选取合理③确定总分值相空间中点模糊集合符合模糊集理时难反映系统实际安全状况评价结果高低实际安全等级笔者问题作初步研究探讨
2 安全等级特征量
系统安全评价分系统未状况系统现状安全评价系统未状况安全评价称作预评价分现实系统预评价建系统预评价文讨前种情况现实系统未安全性法控制条件偶然素系统运行结果准确预先掌握具机性安全身模糊概念系统未安全评价运模糊机变量理模糊机变量概念1978年HKwakernaak首次提出国外少学者模糊机变量进行研究［4～6］系统现状已发生事件具确定性掌握信息模糊安全身具模糊性系统现状评价模糊集理
21 安全等级模糊机特征量安全等级模糊特征量
系统安全等级安全状态宜分少宜失般性系统安全等级分成c级域U定义uii＝12…c着i增系统安全性增加危险性降低令ωi<ωi+1时相ωi越系统越安全域U相应取值域
Ω定义相反情况
系统进行模糊综合评价出安全等级隶属度量
（ΩAP）模糊机变量i＝12…c［4～6］
机区间
针Ω模糊集理构造称三角闭模糊数
称三角模糊数外三角函数型模糊数三角函数型模糊数
选称三角模糊数较符合惯计算方便应较
式（4）机区间
确定安全等级Ω集合称安全等级特征量根模糊机变量理考虑现实系统未状况安全等级变量模糊机性时安全等级模糊机特征量
α水集
α＝0时H0FR安全等级模糊机特征量支集特征量中值：
果安全等级模糊机变量方差存α∈（01］［6］
式中
系统现状进行安全评价时通常根隶属度量计算特征量加权均值［1］
式中X(ω′i)相空间中确定点
现模糊综合评价中文献X(ω′i)取值取安全等级应区间值限取中值隶属原区间宽度取值取值会导致计算结果安全等级存差安全等级高低实际安全等级系统现状进行安全评价时安全等级变量相空间中确定点具确定性具模糊性机区间定义安全等级模糊特征量
式（14）式（7）相似意义截然概率隶属度两量已知采称三角模糊数时安全等级模糊特征量
时100％握保证安全等级落该区间安全等级模糊特征量中值：
划分系统安全等级时规定述取值域取值愈系统安全等级愈高外时采ⅠⅡⅢ…安全等级划分方式时系统安全等级域U中着i增系统安全性降低危险性增加U相应取值域定义：
针Ω′计算安全等级特征量时利式（4）称三角模糊数式（5）三角函数型模糊数安全等级模糊机特征量α水集中值方差模糊特征量中值分式（6）～（16）进行计算
22 安全等级性
1) 现实系统预评价安全等级相性绝性
设α水安全等级模糊机特征量HαFR［HαFRHα+FR］定义现实系统预评价安全等级相性：
时安全等级等级相性πRi100绝性πAi1α
时安全等级级相性：
绝性：
等级相性：
绝性：
式中(ω)计算安全等级模糊机特征量时构造隶属函数
2) 系统现状评价安全等级性
系统现状评价安全等级存绝性存相性称安全等级绝性简称安全等级性
时安全等级等级性100％
时安全等级等级性：
+1等级性：
式中计算安全等级模糊特征量时构造隶属函数
23 安全等级确定
计算出安全等级特征量性根安全等级域取值域确定系统安全等级更加具体化等级分成中三等级果安全等级域Ω安全等级特征量计分值等级应区间均分设安全等级特征量越高系统越安全等级说等级等 +表示∈［(ωi+1+2ωi)3(2ωi+1+ωi)3］等级中等A0i表示∈［ωi(ωi+1+2ωi)3］等级等表示果安全等级取值域Ω′安全等级惯等级进行划分述类似方法确定安全等级相应区间分［ωiωi+13］ ［ωi+13ωi+113］ ［ωi+113ωi+1］
3 应实例
系统安全等级状态描述助层次分析中(1～9)级表度法系统安全状态分57等级考虑安全危险具互补性系统安全性危险性表述危险性安全性刻画结果完全等价外系统安全状态分成3等级显粗糙分成8等级烦琐分成46等级时数学意义安全危险满足互补性求语言表达方便某系统进行评价时果危险性般安全性般分成奇数等级更合适分成57等级中分成5等级安全等级域U7＝{极安全安全较安全安全性般较危险危险极危险} U5{安全较安全安全性般较危险危险}
1) 设某系统未处安全等级概率量P（032 030 016 022 0）令α＝020式（8）（9）知安全等级模糊机特征量α置信水中值分 H020FR［188268］H020MFR228式（17）（19）式（18）（20）安全等级2级3级相性绝性分πR29165πR3835πA27332πA3668见安全等级(188～268)级相惯228级式（18）～（20）方差D020()［00723501］
2) 南化纤厂评价结果例安全等级隶属度量(0190 0341 03720067 0030）式（15）（16）分安全等级模糊特征量［20542758］中值 2411式（21）式（22）安全等级2级3级性π2＝7493π3＝2507见安全等级2级偏相惯2411级低安全等级2758级3级范围列高恰2级安全等级模糊特征量确定低安全等级3级隶属原加权均法确定安全等级相致二者偏差原隶属原丢失许信息加权均法取值时带观意性致3级性仅2507见文提出方法更科学合理
3) 关文献系统安全等级分优良劣4级（0438037501250062）确定安全等级优文方法计算 ＝［1485 2135］＝181π1006π29994安全等级应181级良偏见结果偏高
4) 采模糊综合评价等级隶属度趋均化关文献认需该评价结果进行处理等级隶属度产生显著差实际处理会评价结果失真非种评价方法评价结果身产生显著差异该文献中评价结果［01520254025102130130］处理［00960866 0849 0555 0029］发生显著变化第2第3级隶属度然相差隶属原安全等级2级针式（15）式（16）分求＝［25213314］＝2918安全等级3级中等π3＝100％进行规化计算［2470 3158
］2814π′2＝021π′3＝9973见处理安全等级提高例说明安全等级模糊特征量计算确定评价结果趋均化安全等级方法然适非均化情况文献根安全等级隶属度量中隶属度安全等级取值区间间隔值确定安全等级会安全等级增高仅取安全等级隶属度量中较隶属度余视零规化重复次述步骤确定安全等级方法会导致评价结果失真中隶属度量＝［0132 0986 0893 0522 0］评价结果22级偏加规化文提出方法计算＝［2373 3053］＝2713安全等级2级性π2＝50％3级性 π3＝950．见文提方法计算结果更符合实际
5) 关文献煤层开采燃危险性预先分析隶属度量规化分μ1［0205 0248 0297 025］μ2＝［0337 0196 0256 0211］针μ1文方法计算＝［2198 2965］25822级性 π2＝29673级性π3＝7033高危险性等级约惯等级3级关文献隶属原危险性等级结致低危险等级约2级针μ2计算＝［1972 2710］2341π28739π3＝1261结果1级两者偏差较1级隶属度3级隶属度相差综合考虑信息文计算结果更合理
6) 文献污水处理厂理效果分成中差差五级旬中旬隶属度量分＝［043 034 011 009 002］＝［033026013009 019］计算＝［1566 2232］＝1899＝［21692931］ 255 π′2＝371π′3＝629知旬理效果中旬结致意义
4 结
系统安全身具模糊性适合模糊集理进行评价评价结果般安全等级相应隶属度量隶属原存评价结果失真文提出安全等级特征量计算方法合理确定系统安全等级适根隶属度量确定等级评价
1) 利模糊机变量理笔者提出安全等级模糊机特征量概念计算方法安全等级模糊机特征量α水集中值方差计算方法安全等级模糊机特征量集合非相空间中确定点利安全等级模糊机特征量现实系统未安全性进行预评价
2) 系统现状安全性确定事件具机性根模糊集理提出安全等级模糊特征量概念计算方法安全等级模糊特征量样集合系统现状进行安全性
评价评出系统高低安全等级
3) 根安全等级特征量安全等级取值域中模糊集相容程度定义安全等级绝性相性确定系统安全等级
4) 安全等级变量区间中取值根验选取谈验性取值理基础模糊集理
5) 安全等级隶属度量中隶属度趋均化方法产生显著差会丢失许评价信息导致评价结果失真
6) 安全等级应分成奇数等级中分成5等级
7) 利安全等级特征量α水集中值安全等级性等效确定系统安全等级实例表明文提出方法科学合理
*国家九五攻关项目（编号：969180102）
作者简介：许开立 副教授读博士研究生东北学青年骨干教师1990年毕业原东北工学院安全工程专业获硕士学位留校教直事安全环境工程专业教学科研工作获省发明奖1项参科研攻关项目项获省部级科技进步二等奖三等奖1项发表文约40篇参编著作5部
陈宝智教授博士导师院长
陈全高级工程师博士处长
作者单位：许开立 陈宝智（东北学资源土木工程学院 ）
陈 全（国家贸委安全科学技术研究中心）
作者址：沈阳市区文化路3号巷邮编：110006
参考文献
1 陈守煜系统模糊决策理应连：连理工学出版社1994：1～98
2 李洪兴汪 群段钦治等工程模糊数学方法应天津天津科学技术出版社199352～57
3 HKwakernaakFuzzy random variablesⅡAlgorithms and examples for the discrete caseInformSci197917253～278
4 张 跃模糊机变量哈尔滨建筑工程学院学报198922(3)12～20
5 Wang Guangyuan and Zhang Yue The theory of fuzzy stochastic processes Fuzzy Set and System 199251(2)161～178
6 王光远张 跃模糊机程贵阳贵州科技出版社1994156～230
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安全等级特征量计算方法—工矿企业
摘 指出目前模糊评价法确定系统安全等级存问题足处分运模糊机变量理模糊集理提出安全等级模糊机特征量安全等级模糊特征量概念计算方法安全等级特征量安全等级变量均安全等级取值域模糊子集非确定点出安全等级绝性相性计算方法实例表明笔者提出安全等级特征量性计算方法科学合理
关键词 安全等级 评价 模糊机特征量 模糊特征量 性
Characteristic Quantity of Safety Grade and Its Calculation Method
Xu Kaili Chen Baozhi
（ School of Resource and Civil Engineering Northeast University)
Chen Quan
(Center for Accident Investigation and Analysis State Economic and Trade Commission)
Abstract Using the method of fuzzy evaluation existing problems and shortcomings are pointed out as the time of system safety grade being defined By using fuzzy random variable theory and fuzzy set theory the concept and its calculation method of fuzzy random characteristic quantity of safety grade are put forward Both characteristic quantity of safety grade and its variable are the value obtained from the fuzzy subset of safety grade on domain and are not a definite point Calculation method of absolute and relative possibility is also given System safety in future can be evaluated and forecasted in a definite condition by the calculation method of fuzzy random characteristic quantity of safety grade Examples demonstrate that calculation method of characteristic quantity of safety grade and the possibility pointed out in this paper are scientific and rational
Key words： Safety grade Evaluation Fuzzy random characteristic quantity
Fuzzy characteristic quantity Possibility
1 系统安全等级模糊性
评价系统安全水等级时常极安全十分安全十分危险极危险等确定性语言表达方式安全危险相两者具彼渡性质具模糊性准确客观描述系统安全等级十分困难评价结果符合客观实际原影响系统安全性素众复杂具模糊性例机械设备性安全理水高低环境条件优劣机配合差等等进行评价时获原始数具模糊性然排某系统中影响安全素具确定性安全等级具确定性情况根模糊集理确定性作模糊性机性特例系
统复杂性安全性均采模糊集理进行评价系统安全评价非模糊集方法包含模糊性例采概率评价法时终结果系统处安全危险状态概率概率值确定代表含义具模糊性等级系数法DOW化学公司火灾爆炸指数法评价结果具样性质见系统安全状态模糊性已成识说模糊集方法评价系统安全性方法采模糊集方法进行安全评价时结果应安全等级隶属度然隶属原评分法确定系统安全等级目前法存问题：①隶属原会丢失许信息［1］存着评价结果失真性②计算评分值时安全等级域U相应分数选取合理③确定总分值相空间中点模糊集合符合模糊集理时难反映系统实际安全状况评价结果高低实际安全等级笔者问题作初步研究探讨
2 安全等级特征量
系统安全评价分系统未状况系统现状安全评价系统未状况安全评价称作预评价分现实系统预评价建系统预评价文讨前种情况现实系统未安全性法控制条件偶然素系统运行结果准确预先掌握具机性安全身模糊概念系统未安全评价运模糊机变量理模糊机变量概念1978年HKwakernaak首次提出国外少学者模糊机变量进行研究［4～6］系统现状已发生事件具确定性掌握信息模糊安全身具模糊性系统现状评价模糊集理
21 安全等级模糊机特征量安全等级模糊特征量
系统安全等级安全状态宜分少宜失般性系统安全等级分成c级域U定义uii＝12…c着i增系统安全性增加危险性降低令ωi<ωi+1时相ωi越系统越安全域U相应取值域
Ω定义相反情况
系统进行模糊综合评价出安全等级隶属度量
（ΩAP）模糊机变量i＝12…c［4～6］
机区间
针Ω模糊集理构造称三角闭模糊数
称三角模糊数外三角函数型模糊数三角函数型模糊数
选称三角模糊数较符合惯计算方便应较
式（4）机区间
确定安全等级Ω集合称安全等级特征量根模糊机变量理考虑现实系统未状况安全等级变量模糊机性时安全等级模糊机特征量
α水集
α＝0时H0FR安全等级模糊机特征量支集特征量中值：
果安全等级模糊机变量方差存α∈（01］［6］
式中
系统现状进行安全评价时通常根隶属度量计算特征量加权均值［1］
式中X(ω′i)相空间中确定点
现模糊综合评价中文献X(ω′i)取值取安全等级应区间值限取中值隶属原区间宽度取值取值会导致计算结果安全等级存差安全等级高低实际安全等级系统现状进行安全评价时安全等级变量相空间中确定点具确定性具模糊性机区间定义安全等级模糊特征量
式（14）式（7）相似意义截然概率隶属度两量已知采称三角模糊数时安全等级模糊特征量
时100％握保证安全等级落该区间安全等级模糊特征量中值：
划分系统安全等级时规定述取值域取值愈系统安全等级愈高外时采ⅠⅡⅢ…安全等级划分方式时系统安全等级域U中着i增系统安全性降低危险性增加U相应取值域定义：
针Ω′计算安全等级特征量时利式（4）称三角模糊数式（5）三角函数型模糊数安全等级模糊机特征量α水集中值方差模糊特征量中值分式（6）～（16）进行计算
22 安全等级性
1) 现实系统预评价安全等级相性绝性
设α水安全等级模糊机特征量HαFR［HαFRHα+FR］定义现实系统预评价安全等级相性：
时安全等级等级相性πRi100绝性πAi1α
时安全等级级相性：
绝性：
等级相性：
绝性：
式中(ω)计算安全等级模糊机特征量时构造隶属函数
2) 系统现状评价安全等级性
系统现状评价安全等级存绝性存相性称安全等级绝性简称安全等级性
时安全等级等级性100％
时安全等级等级性：
+1等级性：
式中计算安全等级模糊特征量时构造隶属函数
23 安全等级确定
计算出安全等级特征量性根安全等级域取值域确定系统安全等级更加具体化等级分成中三等级果安全等级域Ω安全等级特征量计分值等级应区间均分设安全等级特征量越高系统越安全等级说等级等 +表示∈［(ωi+1+2ωi)3(2ωi+1+ωi)3］等级中等A0i表示∈［ωi(ωi+1+2ωi)3］等级等表示果安全等级取值域Ω′安全等级惯等级进行划分述类似方法确定安全等级相应区间分［ωiωi+13］ ［ωi+13ωi+113］ ［ωi+113ωi+1］
3 应实例
系统安全等级状态描述助层次分析中(1～9)级表度法系统安全状态分57等级考虑安全危险具互补性系统安全性危险性表述危险性安全性刻画结果完全等价外系统安全状态分成3等级显粗糙分成8等级烦琐分成46等级时数学意义安全危险满足互补性求语言表达方便某系统进行评价时果危险性般安全性般分成奇数等级更合适分成57等级中分成5等级安全等级域U7＝{极安全安全较安全安全性般较危险危险极危险} U5{安全较安全安全性般较危险危险}
1) 设某系统未处安全等级概率量P（032 030 016 022 0）令α＝020式（8）（9）知安全等级模糊机特征量α置信水中值分 H020FR［188268］H020MFR228式（17）（19）式（18）（20）安全等级2级3级相性绝性分πR29165πR3835πA27332πA3668见安全等级(188～268)级相惯228级式（18）～（20）方差D020()［00723501］
2) 南化纤厂评价结果例安全等级隶属度量(0190 0341 03720067 0030）式（15）（16）分安全等级模糊特征量［20542758］中值 2411式（21）式（22）安全等级2级3级性π2＝7493π3＝2507见安全等级2级偏相惯2411级低安全等级2758级3级范围列高恰2级安全等级模糊特征量确定低安全等级3级隶属原加权均法确定安全等级相致二者偏差原隶属原丢失许信息加权均法取值时带观意性致3级性仅2507见文提出方法更科学合理
3) 关文献系统安全等级分优良劣4级（0438037501250062）确定安全等级优文方法计算 ＝［1485 2135］＝181π1006π29994安全等级应181级良偏见结果偏高
4) 采模糊综合评价等级隶属度趋均化关文献认需该评价结果进行处理等级隶属度产生显著差实际处理会评价结果失真非种评价方法评价结果身产生显著差异该文献中评价结果［01520254025102130130］处理［00960866 0849 0555 0029］发生显著变化第2第3级隶属度然相差隶属原安全等级2级针式（15）式（16）分求＝［25213314］＝2918安全等级3级中等π3＝100％进行规化计算［2470 3158
］2814π′2＝021π′3＝9973见处理安全等级提高例说明安全等级模糊特征量计算确定评价结果趋均化安全等级方法然适非均化情况文献根安全等级隶属度量中隶属度安全等级取值区间间隔值确定安全等级会安全等级增高仅取安全等级隶属度量中较隶属度余视零规化重复次述步骤确定安全等级方法会导致评价结果失真中隶属度量＝［0132 0986 0893 0522 0］评价结果22级偏加规化文提出方法计算＝［2373 3053］＝2713安全等级2级性π2＝50％3级性 π3＝950．见文提方法计算结果更符合实际
5) 关文献煤层开采燃危险性预先分析隶属度量规化分μ1［0205 0248 0297 025］μ2＝［0337 0196 0256 0211］针μ1文方法计算＝［2198 2965］25822级性 π2＝29673级性π3＝7033高危险性等级约惯等级3级关文献隶属原危险性等级结致低危险等级约2级针μ2计算＝［1972 2710］2341π28739π3＝1261结果1级两者偏差较1级隶属度3级隶属度相差综合考虑信息文计算结果更合理
6) 文献污水处理厂理效果分成中差差五级旬中旬隶属度量分＝［043 034 011 009 002］＝［033026013009 019］计算＝［1566 2232］＝1899＝［21692931］ 255 π′2＝371π′3＝629知旬理效果中旬结致意义
4 结
系统安全身具模糊性适合模糊集理进行评价评价结果般安全等级相应隶属度量隶属原存评价结果失真文提出安全等级特征量计算方法合理确定系统安全等级适根隶属度量确定等级评价
1) 利模糊机变量理笔者提出安全等级模糊机特征量概念计算方法安全等级模糊机特征量α水集中值方差计算方法安全等级模糊机特征量集合非相空间中确定点利安全等级模糊机特征量现实系统未安全性进行预评价
2) 系统现状安全性确定事件具机性根模糊集理提出安全等级模糊特征量概念计算方法安全等级模糊特征量样集合系统现状进行安全性
评价评出系统高低安全等级
3) 根安全等级特征量安全等级取值域中模糊集相容程度定义安全等级绝性相性确定系统安全等级
4) 安全等级变量区间中取值根验选取谈验性取值理基础模糊集理
5) 安全等级隶属度量中隶属度趋均化方法产生显著差会丢失许评价信息导致评价结果失真
6) 安全等级应分成奇数等级中分成5等级
7) 利安全等级特征量α水集中值安全等级性等效确定系统安全等级实例表明文提出方法科学合理
*国家九五攻关项目（编号：969180102）
作者简介：许开立 副教授读博士研究生东北学青年骨干教师1990年毕业原东北工学院安全工程专业获硕士学位留校教直事安全环境工程专业教学科研工作获省发明奖1项参科研攻关项目项获省部级科技进步二等奖三等奖1项发表文约40篇参编著作5部
陈宝智教授博士导师院长
陈全高级工程师博士处长
作者单位：许开立 陈宝智（东北学资源土木工程学院 ）
陈 全（国家贸委安全科学技术研究中心）
作者址：沈阳市区文化路3号巷邮编：110006
参考文献
1 陈守煜系统模糊决策理应连：连理工学出版社1994：1～98
2 李洪兴汪 群段钦治等工程模糊数学方法应天津天津科学技术出版社199352～57
3 HKwakernaakFuzzy random variablesⅡAlgorithms and examples for the discrete caseInformSci197917253～278
4 张 跃模糊机变量哈尔滨建筑工程学院学报198922(3)12～20
5 Wang Guangyuan and Zhang Yue The theory of fuzzy stochastic processes Fuzzy Set and System 199251(2)161～178
6 王光远张 跃模糊机程贵阳贵州科技出版社1994156～230
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