一种火灾环境下液化气储罐爆炸危险性评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种储罐安全评价方法，尤其涉及一种火灾环境下液化气储罐爆炸危 险性评价方法。
【背景技术】
[0002] 液化石油气（LPG)属于一种含有少量碳原子的碳氢化合物，在石油精炼过程中可 以获得LPG，LPG属于一种重要的燃料和化学物质。一般情况下，LPG的爆炸极限范围仅为 1. 5%到9. 5%之间，LPG具有易燃易爆性，在储存和运输过程中具有极大的爆炸危险性，火 灾环境下LPG储罐的火灾爆炸事故有许多影响因素，因此，有必要寻求一种有效的评估方 法来评价火灾环境下LPG储罐的爆炸危险性。火灾爆炸危险性的评价法有许多，例如，图 表核查法、事故树分析法等等，传统的评价方法可以发现火灾环境下LPG储罐的潜在危险， 但是，无法定量描述影响火灾环境下LPG储罐爆炸的全部因素。火灾环境下LPG储罐的安 全性属于一种复杂的多因素、多尺度的人机系统，因此，应该寻找一种有效的评价方法，这 样火灾环境下LPG储罐的爆炸危险性评价的准确性才能提高，并且能够为制定火灾环境下 LPG储罐预防措施提供有利的理论依据。
【发明内容】
[0003] 本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供一种利用渔夫捕鱼算法和灰色关联 分析的火灾环境下液化气储罐爆炸危险性评价方法，能够提高火灾环境下液化气（LPG)储 罐爆炸危险性评价的准确性，降低火灾环境下储罐爆炸的危险程度。
[0004] 本发明评价步骤如下：
[0005] 步骤1 :根据实际情况，确定火灾环境下LPG储罐爆炸危险性的评价指标体系；
[0006] 步骤2 :评价指标权重的确定；
[0007] 步骤2-1，利用熵评价法确定客观权重；
[0008] (1)假设有m个评价对象和η个评价指标，根据收集的评价指标的定量值确定标准 数据矩阵X 1,，然后第j个指标的信息熵根据如下公式进行计算：
[0009]
[0010] 其中，
'如果Plj= 〇,令Inp U= 0,然后每个评价指标的权重根据如下 的公式进行计算：
[0011]
m
[0012] (2)根据层次分析法确定客观权重，构建判断矩阵，如下所示：
[0013]
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[0014] (3)在行与行之间对矩阵的每行元素求积，通过正交化处理对行向量进行处理，相 应的表达式如下所示：
[0015]
:(4)
[0016] 权值根据如下的公式进行计算：
[0017]
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[0018] 对
：进行一致性检验，
其中CI为一致性指标， RI为平均随机指标，当CR < 0. 01，判断矩阵满足一致性要求；
[0019] 步骤2-2,渔夫捕鱼操作区域被定义为有限封闭区域，定义为如下的形式：D = D1XD2X…XDn，表示控制变量组的取样率，渔夫的位置状态变量定义为X = (Xl，X2，…，xn)， 在D中的鱼群密度函数定义为f (X)，t_表示任务的最小完成时间；寻求鱼群的最大密度和 相应位置的问题转换为求解最小任务和状态变量求解的优化问题；
[0020] (1)移动搜索：初始位置由K个渔夫在捕鱼区域中任意地选择，第i个鱼夫的位置 表达为如下的形式：
[0021]
(6)
[0022] 鱼夫i构建以if初始为中心的立方体，在立方体的周围撒网，相应的网点集可以 定义为Ω〗1，相应的数学模型如下所示：
(7)
[0024] 其中，
表示移动因子，0 < β < 1，当移动 搜索结束后，第i渔夫重复以上的操作，最终能够获得优化目标；K个渔夫发现f (X)的极值 占 .
[0025] (2)收缩搜索
[0026] 当m次移动搜索结束以后，渔夫i构建以目前位置为中心的立方体，网点集表示为 如下的形式：
m
[0028] 如果
立方体存在鱼群最大密度的点，然后渔夫 从第m个位置移动到第m+1位置^11，再次构建捕鱼的立方体；然后渔夫i开始进行收 缩搜索策略，第m+1个网点集表示为如下的形式：
[0029]
(9)
[0031] 步骤3 :评价指标的灰色关联度分析
[0032] 灰色关联度分析可以获得火灾环境下LPG储罐爆炸危险性各个影响因素之间的 数值关系，按如下的步骤执行：
[0033] (1)进行行标准化处理，每个数据都处理为0和1之间的标准化数据，以参考序列 为参考点；
[0034] (2)计算关联系数；对于参考序列X。有若干个比较序列X i，X2，…，Xn，任意时刻比 较序列和参考序列之间的关联系数ε (k)根据如下的计算公式计算：
[0035]
(14)
[0036] 其中，P表示求解系数，0 < P < 1 ;
[0037] (3)计算关联度：为了进行整体比较，将每个评价指标设置为相应的数值，因此评 价指标的平均权值作为关联度，利用如下的公式进行计算：
[0038]
(15)
[0039] 其中，ω、表示优化权值。比较两个关联度，确定火灾环境下LPG储罐的安全性。
[0040] 所述的步骤2-2中，渔夫i在m时刻捕鱼时采用收缩策略，当收缩时间达到了预先 设定的临界值并且无法达到最大鱼群密度的位置时，渔夫i进入了局部最优区域；根据此 问题，设置了渔夫的加速跳出机制，当渔夫i在位置的搜索时间达到临界值并且满足如 下条件时：
(10) Π !)
[0043] 此时，渔夫i不能发现由他自己构建的立方体中渔群密度大的点，这样渔夫i迅速 地跳出了目前的问题。重新初始化一个捕鱼区域的点，再次执行移动和收缩策略，如果满足 如下的条件时：
[0044]
(.12) (13)
[0046] 然后渔夫i的位置为全局最优，每个评价指标的权重可以依据渔夫捕鱼算法获 得。
[0047] 本发明的优点效果如下：
[0048] 渔夫捕鱼算法能够优化火灾环境下LPG储罐爆炸危险性所有影响因素的权值，该 算法是依据渔夫捕鱼过程提出的一种优化算法，在寻优空间选择若干个点，然后以每个点 为中心构建立方体，通过独立的移动和收缩搜索能够获得全局最优解，因此，渔夫捕鱼算法 能够应用于权值优化中。灰色关联分析可以用于求解火灾环境下LPG储罐安全性各个影响 因素之间的关联度，从而能够避免主观判断的影响。能够提高火灾环境下液化气（LPG)储 罐爆炸危险性评价的准确性，降低火灾环境下储罐爆炸的危险程度。
【具体实施方式】
[0049] 实施例
[0050] 本发明评价步骤如下：
[0051] 步骤1 :根据实际情况，确定火灾环境下LPG储罐爆炸危险性的评价指标体系；
[0052] 步骤2 :评价指标权重的确定；
[0053] 步骤2-1，利用熵评价法确定客观权重；
[0054] (1)假设有m个评价对象和η个评价指标，根据收集的评价指标的定量值确定标准 数据矩阵X 1,，然后第j个指标的信息熵根据如下公式进行计算：
[0055]
⑴
[0056] 其中，
^如果Plj= 〇,令Inp 0,然后每个评价指标的权重根据如下 的公式进行计算：
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[0058] (2)根据层次分析法确定客观权重，构建判断矩阵，如下所示：
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:(3)
[0060] (3)在行与行之间对矩阵的每行元素求积，通过正交化处理对行向量进行处理，相 应的表达式如下所示：
[0061]
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[0062] 权值根据如下的公式进行计算：
[0063]
(5)
[0064]
进行一致性检验，
其中CI为一致性指 标，RI为平均随机指标，当CR < 0. 01，判断矩阵满足一致性要求；
[0065] 步骤2-2,渔夫捕鱼操作区域被定义为有限封闭区域，定义为如下的形式：D = D1XD2X…XDn，表示控制变量组的取样率，渔夫的位置状态变量定义为X = (Xl，X2，…，xn)， 在D中的鱼群密度函数定义为f (X)，t_表示任务的最小完成时间；寻求鱼群的最大密度和 相应位置的问题转换为求解最小任务和状态变量求解的优化问题；
[0066] (1)移动搜索：初始位置由K个渔夫在捕鱼区域中任意地选择，第i个鱼夫的位置 表