矿井通风系统健康指数综合评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种通风系统健康指数评价方法，特别是一种矿井通风系统健康指数 综合评价方法。
【背景技术】
[0002] 健康指数是一综合的无量纲指数，已经涉及到社会的各行各业，河流健康指数、海 洋健康指数、企业组织健康指数、计算机健康指数、国土资源健康指数与矿区生态系统健康 指数等等。在矿井通风系统方面，应用健康指数进行综合评价，实现对整个通风系统的实时 "体检"，以根据诊断出的通风系统异常及健康"体检"结果提前采取措施，方可避免或减少 煤矿事故的发生。
[0003] 及时，准确地对矿井通风系统进行"体检"，并采取相应对策，是防止和减少系统事 故发生，保障其稳定、可靠、经济、安全运转的关键，也是优化矿井通风设计、促进矿井安全 生产的一项重要任务。近年来，国内外矿井通风学者针对矿井通风系统评价指标与方法作 了大量的研究并提出许多评价体系与方法。在国外，美国、德国与波兰等国家煤炭开采条件 优越，地质赋存条件简单，井型大，机械化程度高，生产相对集中，所以矿井通风系统比较简 单，易于管理。因此，在这方面的研究投入不多。在国内的相关研究方法中，有些评价方法 有的过于简单，不能全面地反映矿井通风系统的质量优劣；有些指标体系虽然各指标间的 相对性较强，却有失全面性；有的比较全面，但其中或者个别指标可操作性差，或者个别指 标意义重叠。有的过于繁琐，无可比性，不能形成综合的、明确的概念。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是要提供一种矿井通风系统健康指数综合评价方法，解决现有评价 方法中不能全面地反映矿井通风系统的质量优劣、有失全面性或者个别指标意义重叠的问 题。
[0005] 本发明的目的是这样实现的：综合评价方法包括以下步骤：
[0006] (1)全面分析影响矿井通风系统健康指数的因素，构建一套包含一级指标、二级指 标和三级指标的矿井通风系统健康指数评价指标体系；
[0007] (2)引入序关系分析法，分别确定四方面矿井通风系统健康指数评价指标体系中 的指标权重；
[0008] (3)根据各项指标的定义特征不同，分别从定性与定量两方面构造各项指标的直 线型未确知函数；
[0009] (4)建立由指标层、因素层、目标层构成的矿井通风系统健康指数综合评价模型； 所述的指标层为单指标层；所述的因素层为多指标层；所述的目标层为综合层；
[0010] (5)获取在线数据，进行标准化，输入评价模型进行处理，即会得出矿井通风系统 的各项指标系数与综合健康指数，根据健康风险等级标准确定健康风险等级。
[0011] 所述的步骤（1)中，一级指标为通风系统物理组成、通风指标性质、人-机-环理 论和通风能力4项，每一项一级指标由多项二级指标构成；
[0012] 其中，所述的通风系统物理组成由通风动力、通风网络、通风质量、通风设施、通风 监测和通风管理6项二级指标构成；
[0013] 所述的通风指标性质由经济合理性、安全可靠性和技术可行性3项二级指标构 成；
[0014] 所述的人-机-环理论由通风环境、通风设备设施和通风管理3项二级指标构成；
[0015] 所述的通风能力由日常通风能力、抗灾救灾能力和监测监控能力3项二级指标构 成。
[0016] 所述的三级指标由35项基础指标构成，包括定性指标与定量指标；
[0017] 所述的定量指标包括极大型指标、极小型指标与中间型指标；
[0018] 所述的极大型指标包括通风机备用系数、主要通风机综合效率、局部通风机安全 装备合格率、等积孔、有效风量率、风速合格率、通风设施合格率、防灾设施合格率、第一学 历为通风安全专业比例、技术人员比例、通风系统图完善度；
[0019] 所述的极小型指标包括通风机吨煤通风电费、局部通风机无计划停风故障率、外 部漏风率、通风网络结构复杂度、不稳定角联分支数、采掘面串联通风率、回风段阻力比、巷 道失修率、采掘面瓦斯超限频率、有害气体污染度、采掘面粉尘超标率、作业点温度合格率、 网络分支平均通风设施数、风网调节合理度、安全监测漏检率、安全监测系统故障率；
[0020] 所述的中间指标为风量供需比；
[0021] 所述的定性指标包括主要通风机稳定性、矿井通风总阻力、多风机运行稳定性、通 风方式、通风方法、反风合格度、通风安全投入。
[0022] 所述的步骤（2)中的序关系分析法，即先对评价指标的相对重要性程度进行排 序，在建立了序关系的基础上，然后确定相邻的评价指标之间的相对重要性标度值rk，定义 评价指标1^的权重为w Λ评价指标Ik ^与I ^的重要程度之比w k 为
[0023] wk i*/wk*= r k(k = η, η-1, ... ,2)(公式 1)
[0024] 从而通过以下公式求出评价指标权重，
[0027] 所述的步骤（3)中，定量指标和定性指标的未确知函数构造方式不同，因此对其 分别进行构造。
[0028] 所述的步骤（4)中，指标层为35项基础指标，即单指标测度计算；因素层为求矿井 通风系统的健康指数，计算时需要考虑指标层和目标层的中间因素环节，即多指标测度计 算；目标层表示需要确定的矿井通风系统综合健康指数。
[0029] 所述的步骤（5)中，健康风险等级分为很健康、健康、亚健康、不健康、病态五个等 级。
[0030] 有益效果，本发明从4个角度，15个方面出发，以35项诊断指标为基础，提出了一 种全新的矿井通风系统健康指数评价指标体系，既全面综合又切合实际，解决了评价指标 片面单一或者指标意义重叠等问题。并应用健康指数、序关系分析法与未确知数学相关知 识，与煤矿监测监控系统相结合，实现了对矿井通风系统综合、实时的"体检"，既能定量评 价、又能定性评价，便于对不同区域的风险高低进行综合的横向比较分析，有利于管理部门 进行科学评价及制定科学的决策。
[0031] 优点：本发明从健康指数的概念出发，确定了一种全面、深入、细致的矿井通风系 统健康指数评价方法，为其运行效果评价提供了一种非常有效的技术管理工具，并在体检 矿井通风系统健康状态的同时，迅速、准确地识别事故诱因与隐患征兆，评价方法全面综 合，输出结果表达直观。
【附图说明】：
[0032] 图1为本发明矿井通风系统健康指数综合评价指标体系图。
[0033] 图2本发明极大型指标测度函数图。
[0034] 图3为本发明极小型指标测度函数图。
[0035] 图4为本发明风量供需比测度函数图。
[0036] 图5为本发明矿井通风系统健康指数的定性指标测度函数。
[0037] 图6为本发明所述的矿井通风系统健康指数综合评价方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0038] 综合评价方法包括以下步骤：
[0039] (1)全面分析影响矿井通风系统健康指数的因素，构建一套包含一级指标、二级指 标和三级指标的矿井通风系统健康指数评价指标体系；
[0040] (2)引入序关系分析法，分别确定四方面矿井通风系统健康指数评价指标体系中 的指标权重；
[0041] (3)根据各项指标的定义特征不同，分别从定性与定量两方面构造各项指标的直 线型未确知函数；
[0042] (4)建立由指标层、因素层、目标层构成的矿井通风系统健康指数综合评价模型； 所述的指标层为单指标层；所述的因素层为多指标层；所述的目标层为综合层；
[0043] (5)获取在线数据，进行标准化，输入评价模型进行处理，即会得出矿井通风系统 的各项指标系数与综合健康指数，根据健康风险等级标准确定健康风险等级。
[0044] 所述的步骤（1)中，一级指标为通风系统物理组成、通风指标性质、人-机-环理 论和通风能力4项，每一项一级指标由多项二级指标构成；
[0045] 其中，所述的通风系统物理组成由通风动力、通风网络、通风质量、通风设施、通风 监测和通风管理6项二级指标构成；
[0046] 所述的通风指标性质由经济合理性、安全可靠性和技术可行性3项二级指标构 成；
[0047] 所述的人-机-环理论由通风环境、通风设备设施和通风管理3项二级指标构成；
[0048]