一种基于变权理论模型的煤矿安全状态评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于变权理论模型的煤矿安全状态评价方法，该方法包括步骤：1)确定经典域、节域及物元矩阵；2)对经典域物元、待评物元进行规格化处理；3)确立各评价指标权重；4)贴进度计算；5)等级评判。本发明专利技术在引用物元可拓方法对煤矿安全状态进行综合评判的基础上，运用变权理论确定指标权重以减少人为主观因素对评价结果的影响，结合采用贴近度替代最大隶属度准则构建基于变权物元可拓的煤矿安全状态评价模型，基于该模型对煤矿安全状态进行综合评判，经过敏感性分析指出了评价对象对权重和评价结果的影响并得出煤矿安全综合评价指标的敏感性，评价精确性高。

A Coal Mine Safety State Assessment Method Based on Variable Weight Theory Model

【技术实现步骤摘要】
一种基于变权理论模型的煤矿安全状态评价方法
本专利技术涉及一种基于变权理论模型的煤矿安全状态评价方法，属于煤矿安全评价

技术介绍
煤炭作为不可再生资源，具有能源、工业原料双重属性。当前，我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，2015年我国煤炭消费量仍占国内能源消费总量的64％，煤炭作为我国主导能源的地位短期内不会改变。我国粗放型的煤炭产业发展，使其在支撑国民经济快速发展的同时，也付出了沉重的代价，发生了许多重大人员伤亡事故，生态环境破坏严重。因此，有必要对矿井的安全状态进行阶段性评价，从而提高煤矿的本质安全化程度和管理水平，实现煤炭行业健康可持续发展。同时，在工程实际中，需要对矿井安全等级进行排序并以此来进行决策与计划。因此，需要建立一种客观、合理的综合方法对煤矿安全进行评价分析。随着科学技术理论的发展，如概率评价法、模糊评价法、层次分析法、灰色关联法、神经网络法等理论被广泛应用于煤矿安全综合评价中，并取得了丰富的研究成果，但这些理论在评价过程中容易忽略指标内部差异性对评价结果的影响，且其可操作性及客观性有待进一步完善。变权理论是在常权权重的基础上实现变权化处理，是由汪培庄教授于20世纪80年代最先提出来的一种动态建模原理，强调指标权重应随指标取值状态的变化而变化，以应对常权权重给实际决策造成的偏差。90年代，李洪兴教授基于因素空间理论的角度对变权理论进行了系统的研究，首次引入了变权的公理化定义，讨论了状态变权向量与均衡函数之间的关系，使得变权理论更趋于完善。李博等最先将变权理论引入煤层底板突水评价领域，建立了煤层底板突水预测评价模型，取得了较为满意的结果。王洪德等开创性提出基于改进变权物元可拓模型的围岩稳定性评价法，进一步提高评价的可操作性和准确性。基于变权理论的评价过程中，指标权重及关联度的确定对综合评价结果的准确性至关重要。通常使用常权或一些简单的关联函数计算权重，缺乏体现评价对象在评级体系中的动态参与；采用最大隶属度准则进行等级评定，无法客观反映被评价对象自身界限的模糊性，容易损失信息，使得评定结果产生偏差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于变权理论模型的煤矿安全状态评价方法，以解决上述现有技术中存在的问题。本专利技术采取的技术方案为：一种基于变权理论模型的煤矿安全状态评价方法，该方法包括以下步骤：(1)确定经典域、节域及物元矩阵经典域物元Rj表示为：式中：Nj表示第j个评价等级；Ci表示第i个评价事物的特征；Vij是Nj对应Ci的取值范围，即为经典域；aij和bij分别为Vij的上下限。j＝1，2，…，m；节域物元Rp表示为式中：Np为标准事物全体；Vpi是Np对应Ci的取值范围，api和bpi表示安全评价等级全体所对应评价指标量值区间内的最小值和最大值，即为节域；物元矩阵表示为式中：R0为待评价物元；N0为某一具体的评价对象；Ci表示N0的n个特征；i＝1,2…,n，为待评物元的指标数；Vi是N0对应Ci的实际值；(2)规格化处理对经典域物元Rj，待评物元R0进行规格化处理，可得：(3)确立各评价指标权重为减少确定评价指标权重时的主观因素，依据层次分析法对各指标权重进行初步确定，并使用变权理论对各指标权重进行修正，对因素常权变量做一致化处理，以突显各指标在评价中的均衡性。同时，利用评价指标的实测数据和其对应节域来确定状态变权向量，以体现评价对象在综合评价中的动态参与，根据因素空间理论，设因素状态变量X＝(x1，x2，...，xn)，因素常权变量W＝(w1，w2，...，wn)，状态变权向量S(X)＝(S1(X)，S2(X)，...，Sn(X))，则变权向量W(X)＝(w1(X)，w2(X)，...，wn(X))可由因素常权向量W和状态变权向量S(X)的Hadamard乘积确定，变权向量wi(X)公式为式中：wi由层次分析法计算得出，dimax＝max[|vi-api|，|bpi-vi|]；dimin＝min[|vi-api|，|bpi-vi|]，其中，α为变权因子，取α＝-1；(4)贴进度计算采用贴近度替代最大隶属度准则计算得出评价对象与等级集合的符合程度，贴近度计算公式为式中：N为贴近度；D为距离；wi为权重，待评物元对应于各等级的贴近度为式中，Dj(v′i)表示待评物元与经典域规格化后的距离，a′ij、b′ij分别为经典域规格化后各指标上、下界；(5)等级评判由Nj′(p0)＝max[Nj(p01)]计算知，待评价物元属于j′级，令式中，式中，j*为待评价物元的等级变量特征值，表示评价对象与该等级集合的符合程度，同时指示偏向临近等级的程度，其中，m表示安全等级个数。本专利技术的有益效果：与现有技术相比，本专利技术在引用物元可拓方法对煤矿安全状态进行综合评判的基础上，运用变权理论确定指标权重以减少人为主观因素对评价结果的影响，结合采用贴近度替代最大隶属度准则构建基于变权物元可拓的煤矿安全状态评价模型，基于该模型对煤矿安全状态进行综合评判，经过敏感性分析指出了评价对象对权重和评价结果的影响并得出煤矿安全综合评价指标的敏感性，评价精确性高。附图说明图1是三种权重方法的比较；图2是权重随单指标值的变化情况；图3是随单指标值的变化情况；图4是等级变量特征值随各指标值的变化情况。具体实施方式下面结合附图及具体的实施例对本专利技术进行进一步介绍。实施例1：一种基于变权理论模型的煤矿安全状态评价方法，该方法包括以下步骤：(1)确定经典域、节域及物元矩阵经典域物元Rj表示为：式中：Nj表示第j个评价等级；Vij是Nj对应Ci的取值范围，即为经典域；aij和bij分别为Vij的上下限，j＝1，2，…，m；节域物元Rp表示为式中：Np为标准事物全体；Vpi是Np对应Ci的取值范围，即为节域；物元矩阵表示为式中：R0为待评价物元；Ci表示N0的n个特征；i＝1,2…,n，为待评物元的指标数；Vi是N0对应Ci的实际值；(2)规格化处理对经典域物元Rj，待评物元R0进行规格化处理，可得：(3)确立各评价指标权重为减少确定评价指标权重时的主观因素，依据层次分析法对各指标权重进行初步确定，并使用变权理论对各指标权重进行修正，对因素常权变量做一致化处理，以突显各指标在评价中的均衡性。同时，利用评价指标的实测数据和其对应节域来确定状态变权向量，以体现评价对象在综合评价中的动态参与。根据因素空间理论，设因素状态变量X＝(x1，x2，...，xn)，因素常权变量W＝(w1，w2，...，wn)，状态变权向量S(X)＝(S1(X)，S2(X)，...，Sn(X))，则变权向量W(X)＝(w1(X)，w2(X)，...，wn(X))可由因素常权向量W和状态变权向量S(X)的Hadamard乘积确定，变权向量wi(X)公式为式中：wi由层次分析法计算得出，dimax＝max[|vi-api|，|bpi-vi|]；dimin＝min[|vi-api|，|bpi-vi|]，其中，α为变权因子，α的取值表明对因素均衡性的考虑，为了确保评价结果的准确性及可行性，要求各指标具有一定的均衡性，取α＝-1；(4)贴进度计算采用贴近度替代最大隶属度准则计算得出评价对象与等级集合的符合程度，贴近度计算公式为式中：N为贴近度；D本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于变权理论模型的煤矿安全状态评价方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)确定经典域、节域及物元矩阵经典域物元Rj表示为：

【技术特征摘要】
1.一种基于变权理论模型的煤矿安全状态评价方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)确定经典域、节域及物元矩阵经典域物元Rj表示为：式中：Nj表示第j个评价等级；Ci表示第i个评价事物的特征；Vij是Nj对应Ci的取值范围，即为经典域；aij和bij分别为Vij的上下限。j＝1，2…，m；节域物元Rp表示为式中：Np为标准事物全体；Vpi是Np对应Ci的取值范围，api和bpi表示安全评价等级全体所对应评价指标量值区间内的最小值和最大值，即为节域；物元矩阵表示为式中：R0为待评价物元；N0为某一具体的评价对象；Ci表示N0的n个特征；i＝1，2…，n，为待评物元的指标数；Vi是N0对应Ci的实际值；(2)规格化处理对经典域物元Rj，待评物元R0进行规格化处理，可得：(3)确立各评价指标权重设因素状态变量X＝(x1，x2，...，xn)，因素常权变量W＝(w1，w2，...，wn)，状态变权向量S(X)＝(S1(X)，S2(X)，...，S...

【专利技术属性】
技术研发人员：李希建，华攸金，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52