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煤矿工作面安全状态评价指标赋权策略研究

王猛 刘树林

王猛,刘树林. 煤矿工作面安全状态评价指标赋权策略研究[J]. 工矿自动化,2024,50(2):153-160.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18148
引用本文: 王猛,刘树林. 煤矿工作面安全状态评价指标赋权策略研究[J]. 工矿自动化,2024,50(2):153-160.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18148
WANG Meng, LIU Shulin. Research on weighting strategies for safety status evaluation indicators in coal mine working faces[J]. Journal of Mine Automation,2024,50(2):153-160.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18148
Citation: WANG Meng, LIU Shulin. Research on weighting strategies for safety status evaluation indicators in coal mine working faces[J]. Journal of Mine Automation,2024,50(2):153-160.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18148

煤矿工作面安全状态评价指标赋权策略研究

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18148
基金项目: 国家重点研发计划项目(2023YFC3009800)。
详细信息
    作者简介:

    王猛(1972—),男,河南郑州人,博士研究生,主要研究方向为煤矿安全、煤质分析等,E-mail:wmeng1128@163.com

  • 中图分类号: TD67

Research on weighting strategies for safety status evaluation indicators in coal mine working faces

  • 摘要: 煤矿工作面安全状态精准评价可促进矿井安全管理水平和防灾抗灾能力提升。以CH4浓度、CO2浓度、CO浓度、O2浓度、温度、风速6种工作面环境监测数据为评价指标,对工作面安全状态进行评价分析。为合理确定评价指标的权重,提高安全评价结果的准确性,采用模糊层次分析法(FAHP)计算评价指标的主观权重、G−GRITIC法计算指标的客观权重,通过基于改进博弈论(IGT)的组合赋权法将主观权重与客观权重结合,得出评价指标的组合权重,解决了决策过程中主客观信息不一致性问题。基于陕西黄陵二号煤矿有限公司209综采工作面安全监控系统采集数据,对基于IGT的组合赋权法进行实验验证,结果表明该方法有效避免了线性加权法、平均加权法的主观判断性,优化了基于博弈论(GT)的组合赋权法的偏差结果,得到的评价指标更加合理,可获得更加准确的煤矿工作面安全状态评价结果。

     

  • 图  1  不同主观权重法计算结果对比曲线

    Figure  1.  Contrast curves of calculated results of different subjective weighting methods

    图  2  不同客观权重法计算结果对比曲线

    Figure  2.  Contrast curves of calculated results of different objective weighting methods

    图  3  不同组合赋权法计算结果对比曲线

    Figure  3.  Contrast curves of calculated results of different combined weighting methods

    图  4  不同赋权方法计算的指标权重对比曲线

    Figure  4.  Contrast curves of calculated index weight by different weighting methods

    图  5  不同赋权方法计算结果的相对贴近度

    Figure  5.  Relative paste progress of calculated results of different weighting methods

    表  1  FAHP评分

    Table  1.   Grade of fuzzy analytical hierarchy process(FAHP)

    标度 定义 说明
    0.1 绝对不重要 指标i比指标j绝对不重要
    0.2 非常不重要 指标i比指标j非常不重要
    0.3 比较不重要 指标i比指标j比较不重要
    0.4 稍微不重要 指标i比指标j稍微不重要
    0.5 同等重要 指标i比指标j同等重要
    0.6 稍微重要 指标i比指标j稍微重要
    0.7 比较重要 指标i比指标j比较重要
    0.8 非常重要 指标i比指标j非常重要
    0.9 绝对重要 指标i比指标j绝对重要
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    表  2  工作面安全评价指标部分采样数据原始值

    Table  2.   Part original sample values of evaluation indexes for working face safety status

    时间 CH4体积分数/% CO2体积分数/% CO体积分数/10−6 O2体积分数/% 温度/℃ 风速/(m·s−1
    2022−06−01T00:00:00 0.402 1 0.102 1 8.046 0 20.023 4 23.520 0 1.615 2
    2022−06−01T00:00:30 0.450 1 0.092 2 14.059 0 20.521 2 23.550 0 1.704 1
    2022−06−01T00:01:00 0.451 0 0.020 3 12.212 0 20.812 0 23.430 0 1.702 2
    2022−06−01T00:01:30 0.460 3 0.060 5 10.263 0 20.112 3 23.610 0 1.656 0
    2022−06−01T00:02:00 0.500 4 0.024 8 8.185 0 20.503 0 23.560 0 1.705 8
    2022−06−01T00:02:30 0.450 4 0.071 2 9.492 0 20.184 5 23.010 0 1.727 0
    2022−06−01T00:03:00 0.401 2 0.032 6 11.563 0 20.512 7 23.530 0 1.684 1
    2022−06−01T00:03:30 0.385 6 0.015 8 12.451 0 20.502 6 23.500 0 1.707 8
    2022−06−01T00:04:00 0.384 2 0.091 1 13.459 0 20.905 8 23.970 0 1.752 6
    2022−06−01T00:04:30 0.353 1 0.090 5 12.458 0 20.954 4 23.800 0 1.724 6
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    表  3  各评价指标的Gini系数、信息系数、一般信息量

    Table  3.   Gini coefficient, information coefficient and general information coefficient of each evaluation index

    指标Gini系数信息系数一般信息量
    CH4浓度0.112 752 964.973 292 520.560 753 48
    CO2浓度0.057 725 474.958 896 510.286 254 61
    CO浓度0.125 007 334.973 873 110.621 770 60
    O2浓度0.088 813 384.965 361 510.440 990 54
    温度0.119 377 414.960 061 890.592 119 36
    风速0.121 954 454.966 484 910.605 684 93
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    表  4  各评价指标的组合权重

    Table  4.   Combined weight of each evaluation index

    指标 组合权重 指标 组合权重
    CH4浓度 0.179 O2浓度 0.156
    CO2浓度 0.155 温度 0.165
    CO浓度 0.172 风速 0.173
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    表  5  不同主观权重法计算结果

    Table  5.   Calculated results of different subjective weighting methods

    指标主观权重
    FAHPAHP优序图法G1法
    CH4浓度0.2450.3330.3060.332
    CO2浓度0.0960.0480.0280.067
    CO浓度0.2000.1980.1940.170
    O2浓度0.1010.0610.0830.087
    温度0.1540.1130.1390.122
    风速0.2050.2460.2500.222
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    表  6  不同客观权重法计算结果

    Table  6.   Calculated results of different objective weighting methods

    指标 客观权重
    G−CRITIC法 CRITIC法 变异系数法 熵权法
    CH4浓度 0.180 0.177 0.179 0.176
    CO2浓度 0.092 0.147 0.128 0.525
    CO浓度 0.200 0.167 0.179 0.129
    O2浓度 0.142 0.159 0.151 0.013
    温度 0.191 0.165 0.173 0.138
    风速 0.195 0.184 0.189 0.019
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    表  7  不同组合赋权法计算结果

    Table  7.   Calculated results of different combined weighting methods

    指标 组合权重
    基于IGT法 基于GT法 平均加权法 线性加权法
    CH4浓度 0.179 0.263 0.213 0.226
    CO2浓度 0.155 0.095 0.094 0.095
    CO浓度 0.172 0.197 0.200 0.200
    O2浓度 0.156 0.086 0.122 0.113
    温度 0.165 0.138 0.173 0.165
    风速 0.173 0.205 0.200 0.202
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-09-10
  • 修回日期:  2024-02-18
  • 网络出版日期:  2024-03-05

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