秦　偉

(廣州供電局有限公司，廣東 廣州 510620)

據(jù)國家能源局統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2017年上半年，全國發(fā)生電力人身傷亡責任事故29起，死亡(失蹤)37人，重傷1人。其中，電力建設(shè)人身傷亡事故9起，死亡(失蹤)17人，造成重大社會影響和人身財產(chǎn)損失。電力建設(shè)傷亡事故主要集中在觸電、高處墜落、起重機械傷害、物體打擊和坍塌等事故[1-2]。面對嚴峻的電力建設(shè)安全生產(chǎn)形勢，要實現(xiàn)安全生產(chǎn)，需全面系統(tǒng)分析輸變電工程安全生產(chǎn)影響因素與風險評價方法。因此，探索出簡單有效的輸變電工程安全評價方法顯得尤為重要。

國內(nèi)施工安全評價研究主要集中在建筑施工安全上，而輸變電工程施工安全風險評價研究相對較少。在風險評價指標體系方面，黃世國等[3]從人、機和環(huán)境3個維度構(gòu)建了施工安全評價指標體系。張健等[4]用分叉樹對施工現(xiàn)場進行分析，結(jié)合層次分析法確定指標權(quán)重。王朋等[5]在構(gòu)建三級施工安全風險指標基礎(chǔ)上，用變精度粗糙集與層次分析法確定指標權(quán)重。在施工風險評價方面，倪明楊[6]利用物元理論構(gòu)建施工風險評價模型。林陵娜等[7]采用調(diào)查研究法篩選施工安全關(guān)鍵因素，構(gòu)建基于系統(tǒng)動力學理論的施工安全狀態(tài)識別模型。黃國忠等[8]針對施工現(xiàn)場安全因素的灰色特性，建立灰色歐幾里德理論安全評價模型。楊莉瓊等[9]對施工安全進行定量分析，構(gòu)建二元決策圖安全風險評價模型。翟越等[10]用BIM虛擬施工技術(shù)構(gòu)建多維數(shù)字化施工安全評價模型。王友國等[11]在大型工程項目中用Gray-Shapley理論構(gòu)建施工安全評價模型。安磊等[12]構(gòu)建故障樹風險評價模型。姚俊偉等[13]用層次分析法對輸變電工程進行安全性后評價。潘華等[14]建立輸變電工程三角模糊綜合評價模型。高楊楊等[15]結(jié)合三角模糊數(shù)，構(gòu)建輸變電工程安全評價云模型。

上述施工安全風險評價模型較少考慮施工安全風險較強的非線性、模糊性及定性指標偏多等問題。鑒于此，筆者結(jié)合變精度粗糙集(VPRS)與層次分析法(AHP)確定指標權(quán)重，運用灰色系統(tǒng)理論構(gòu)建輸變電工程施工安全風險多層次灰色評價模型；并結(jié)合輸變電工程施工實例對安全風險進行綜合分析評價，以驗證模型的科學合理和可操作性。

1　評價指標體系的建立

輸變電工程施工現(xiàn)場條件復雜多變，各安全風險因素相互影響，評價指標的合理選擇直接影響施工安全風險評價的科學性與準確性。施工現(xiàn)場具有人員流動性大，施工技術(shù)條件和環(huán)境復雜，露天作業(yè)、高空作業(yè)、特種作業(yè)多等特性。在大量文獻資料研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合施工實例和電力施工安全檢查標準，遵循安全風險的全面系統(tǒng)性、層次科學性和可操作性原則，采用事故致因與人機工程學理論分別從人員因素、設(shè)備因素、技術(shù)因素、環(huán)境因素和管理因素5個維度對施工安全風險因素進行歸納總結(jié)，構(gòu)建輸變電工程施工安全風險評價指標體系，如圖1所示。

圖1　輸變電工程施工安全風險評價指標體系

2　指標權(quán)重的確定

2.1　變精度粗糙集理論

變精度粗糙集是在粗糙集上經(jīng)過預置近似精度因子β(0.5<β≤1)擴充得到，有利于消除施工安全指標在專家打分決策時的分類誤差，有效解決屬性間不確定性關(guān)系或無函數(shù)的數(shù)據(jù)分類問題。設(shè)條件屬性集為C，決策屬性集為D，有C,D?A，A為有限屬性集。當所有評分對象集合為U時，若集合Z與集合P分別隸屬于集合U與集合C，則可將Z劃分3個區(qū)間：

(1)

(2)

(3)

其中，E(P)為基于P的條件類，表示等價類集合。令打分的對象(施工項目)數(shù)量為card(U)，則P相對于D的變精度粗糙集分類質(zhì)量(quality of classification)QoC為：

(4)

QoC的數(shù)值在一定程度上體現(xiàn)了條件屬性間的重要性，可以用來構(gòu)建判斷矩陣以確定施工風險指標在施工安全中的重要度。γβ(P,D)為P在正確分類率β條件下，劃入決策屬性D的數(shù)量，其數(shù)值大小同D對于P的重要度成正比。因此，QoC可用于表示條件類P相對決策屬性D的重要性。

2.2　變精度粗糙集模型

針對施工安全評價指標，采用變精度粗糙集理論構(gòu)建指標權(quán)重確定模型。令Pi表示指標體系中第i(i=1,2,…,n)個指標，且各指標間相對獨立；群決策Pki相對于Dk的重要性可以通過專家對各樣本及相關(guān)指標打分得到，即：

(5)

構(gòu)造層次分析的矩陣集合B={B1,B2,…,Bm}，其中Bk為判斷矩陣，取決于第k個專家的打分。

(6)

其中，bkij為第k個專家確定出的指標體系Pi相對于Pj的重要程度，即：

由于bkij×bkjh=bkih，所以Bk是完全一致判斷矩陣。變精度粗糙集計算過程中的判斷結(jié)果可以有效解決判斷矩陣不一致的問題。條件屬性Pki特征值可以通過幾何平均法得到：

(8)

(9)

歸一化處理后可得出判斷矩陣Bk中指標權(quán)向量為：

(10)

(11)

在群決策表的基礎(chǔ)上，結(jié)合層次分析法與變精度粗糙集理論對輸變電施工安全指標從主觀和客觀兩方面進行評價，設(shè)對應(yīng)權(quán)重分別為Ok和Sk。B表示m個專家判斷矩陣的集合；Bk跟其他判斷矩陣之間相似性反映出第k個專家的客觀權(quán)重大小，相似性越低則專家權(quán)重越低。

bkj=(bk1j,bk2j,…,bknj)

(12)

vec(Bk)=(bk1,bk2,…,bkn)

(13)

那么專家i*與專家j*之間的相似性定義為：

(14)

其中，0

(15)

因此，將第k個專家的客觀權(quán)重定義為：

(16)

(17)

3　多層次灰色評價模型的構(gòu)建

灰色系統(tǒng)研究的是不確定性以及“部分信息缺失”的小樣本數(shù)據(jù)系統(tǒng)。多層次灰色評價模型綜合定量計算與定性分析，能有效解決系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)缺乏和定性指標偏多的問題，采用變精度粗糙集模型確定指標權(quán)重，再運用灰色系統(tǒng)理論來確定安全風險指標的白化權(quán)矩陣和白化權(quán)向量，最后對施工安全風險進行綜合評價。

3.1　確定評分標準及層次指標權(quán)重

對于定性指標采用專家打分法進行評分，評分值為1～5。然后采用集對分析模型確定施工安全指標權(quán)重，其權(quán)重集用A來表示，即一級指標權(quán)重集為A=(a1，a2，a3，a4，a5)，二級指標權(quán)重集為Al=(Al1，Al2，…，Aln)，其中l(wèi)=1,2,…,5。

3.2　確定指標灰色評價權(quán)向量

(1)建立評價樣本矩陣。有P位專家對施工安全定性評價指標打分，且第W位專家對指標Pij的打分為dijw，則構(gòu)建評價樣本矩陣為D。

(18)

(2)確定評價對象灰類。根據(jù)評價等級將評價灰類劃分為5類，相應(yīng)灰數(shù)和白化權(quán)函數(shù)為：

第一灰類“低風險”，灰數(shù)設(shè)定為?1∈[0,1,2]，對應(yīng)白化函數(shù)f1(dijw)的表達式為：

(19)

第二灰類“較低風險”，灰數(shù)設(shè)定為?2∈[0,2,4]，對應(yīng)白化函數(shù)f2(dijw)的表達式為：

(20)

第三灰類“中等風險”，灰數(shù)設(shè)定為?3∈[0,3,6]，對應(yīng)白化函數(shù)f3(dijw)的表達式為：

(21)

第四灰類“較高風險”，灰數(shù)設(shè)定為?4∈[0,4,8]，對應(yīng)白化函數(shù)f4(dijw)的表達式為：

(22)

第五灰類“高風險”，灰數(shù)設(shè)定為?5∈[0,5,10]，對應(yīng)白化函數(shù)f5(dijw)的表達式為：

(23)

(3)灰色評價系數(shù)計算。定性指標Pij的第e個評價灰類的灰色評價系數(shù)xije為:

(24)

那么評價項目各個評價灰類的總灰色評價系數(shù)xij為：

(25)

(4)確定指標灰色評價權(quán)向量。記評價指標Pij的第e個灰色評價權(quán)為rije，則:

rije=xije/xij

(26)

那么評價指標Pij的灰色評價權(quán)向量rij為：

rij=(rij1,rij2,rij3,rij4,rij5)

(27)

3.3　確定指標灰色評價權(quán)矩陣

全部指標灰色評價權(quán)矩陣Rk為：

3.4　多層次綜合評價

(1)設(shè)Gk表示指標Pk屬于各灰類灰色評價權(quán)向量，gke(e=1,2,…,5)表示指標Pk的第e個灰類的灰色評價權(quán)，則有：

Gk=Ak·Rk=(gk1,gk2,…,gk5)

(29)

(2)依據(jù)Pk的綜合評價結(jié)果Gk得到Pk屬于各評價灰類灰色評價權(quán)矩陣R：

G=A·R=(g1,g2,…,g5)

(30)

按最大隸屬度原則，ge所得最大值即為Pk的評價灰類。為完善評價結(jié)果，將低風險、較低風險、中等風險、較高風險、高風險5個風險等級賦值為1、2、3、4、5，得到各評價灰類等級值化向量C=(1,2,3,4,5)，最終得到施工安全風險評價等級Z為：

Z=G×CT

(31)

4　實例應(yīng)用

4.1　工程實例背景

廣東某220 kV輸變電工程本期新建主變壓器2×240 MVA，規(guī)劃220 kV出線4回，110 kV出線6回，10 kV出線20回， 無功補償容量電容器2×(6×10 020) kvar，主接線采用雙母線接線。根據(jù)所構(gòu)建的輸變電工程施工安全評價指標體系，邀請5位經(jīng)驗豐富的電力建設(shè)工程專家對施工安全風險指標進行打分，具體評分值如表1所示。

表1　施工安全風險指標評價值

4.2　確定指標權(quán)重

根據(jù)變精度粗糙集模型確定指標權(quán)重的步驟，先由專家組現(xiàn)場對施工安全指標進行打分，依據(jù)打分值構(gòu)建要素評價決策表，其中近似精度因子β取值0.2，經(jīng)計算得到一級指標權(quán)重A=(0.272 8,0.150 5,0.196 9,0.167 5,0.222 2)，詳細計算過程可參考文獻[5]。

同理，計算得到施工安全二級指標權(quán)重，分別為A1=(0.364 0,0.323 3,0.232 8)；A2=(0.385 4,0.320 9,0.340 9)；A3=(0.362 1,0.331 1,0.360 1)；A4=(0.310 4,0.323 6,0.347 5)；A5=(0.374 0,0.275 0,0.340 2)。

4.3　多層次灰色評價

根據(jù)專家評分數(shù)據(jù)和多層次灰色評價模型的計算步驟，得到施工安全風險指標的灰色評價權(quán)向量矩陣R：

二級灰色綜合評價：

G1=A1×R1=(0.364 0,0.323 3,0.232 8)×

(0.047 4,0.168 9,0.228 5,0.250 0,0.225 2)

G2=A2×R2=

(0.000 0,0.199 0,0.313 5,0.309 2,0.225 5)

G3=A3×R3=

(0.028 7,0.243 1,0.313 5,0.260 0,0.208 0)

G4=A4×R4=

(0.052 7,0.202 6,0.281 5,0.247 0,0.197 6)

G5=A5×R5=

(0.117 8,0.275 1,0.239 2,0.198 4,0.158 7)

一級灰色綜合評價：

G=A×R=

(0.056 3，0.224 3，0.272 6，0.249 8，0.201 8)

Z=G×CT=3.33

在輸變電工程施工安全風險五大影響因素中，從一級指標權(quán)重角度來分析，可以看出人員因素最為重要，說明在施工中要重視人的安全影響因素。結(jié)合變精度粗糙集與層次分析法確定一級指標重要度排序結(jié)果為：人員因素>管理因素>技術(shù)因素>環(huán)境因素>設(shè)備因素，與文獻[9]一致，驗證了權(quán)重模型的科學性與有效性。

依據(jù)風險等級劃分，根據(jù)評價結(jié)果得出輸變電施工安全風險，風險評價結(jié)果為3.33主要集中在中等風險。由此可以判斷該輸變電工程項目施工安全風險等級為中等偏高，施工過程中應(yīng)加強安全風險控制，重點加強施工現(xiàn)場人員管控，做好安全交底、技術(shù)交底和任務(wù)交底，防范高空作業(yè)和人員觸電事件，保障輸變電工程施工安全。

5　結(jié)論

施工安全風險評價指標權(quán)重的確定，結(jié)合了變精度粗糙集與層次分析法，使施工安全指標權(quán)重更加貼合實際，提高了輸變電工程施工安全風險評價結(jié)果的準確可靠性。筆者綜合變精度粗糙集與層次分析法，利用灰色多層次綜合評價模型，對輸變電工程施工項目實例進行評價分析，得出項目施工安全風險等級為中等偏高，人員因素對施工安全影響最大，驗證了模型的可操作性與科學合理性。

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