机电设备评估论文

写论文没有思路的时候，经常查阅一些论文范文，小编为此精心准备了《机电设备评估论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。摘要：中国的市场经济在不断的发展着，我国的船舶行业也在飞快的发展着并取得了一定的成就，相应的船舶机电设备也是种类繁多。在展开对船舶机电设备的管理的工作中，对各种机电设备的状态能够有较为准确的评估显得尤为重要，同时对管理水平的提升也具有较大的促进作用，本篇论文就船舶机电设备的评估做简单分析研究。

第一篇：机电设备评估论文

配电网设备状态评估方法探讨

【摘要】文中对配电网设备状态评估框架进行构建，分析配电网状态评估的特征，并对配电网中重要设备的状态信息进行描述，提出设备状态量评估标准和配网设备状态评估方法，为配电网状态维修决策提供参考依据。

【关键词】状态评估;配电网;维修决策;在线监测

1.引言

传统的定期检修不但影响供电的连续性，而且容易因突发故障检修不及时造成停电事故。状态检修便是在这样的背景下提出。状态检修即根据设备的状态安排检修计划，使得检修更加合理。设备状态评估作为联系状态检修两个主要部分——信息处理与决策的桥梁，如何使用设备检测的各项数据对设备当前所处状态做出即时、准确、符合下一步决策要求的综合评价在整个状态检修工作中显得尤为重要。

配电网是电力系统的基础，直接与电力用户联系，配电网的安全稳定运行与广大人民群众息息相关。然而配电网结构复杂，运行过程中面临的不确定性因素很多，因此，配电网是电力系统中最容易发生故障的部分。对配电设备合理地安排检修计划是提高配电网设备运行可靠性的非常重要的措施。配电网设备种类繁多，数量庞大，要对配电网中设备进行准确的状态评估存在许多困难，然而随着在线监测技术和通讯技术的发展，使得对庞大的配电网络进行状态评估成为可能。本文对配电网设备的状态评估方法进行探讨，希望能对配电网状态评估技术的发展提供帮助。

2.配电网设备状态评估框架

现有的DMS系统、SCADA系统、配网GIS系统等均含有部分设备的状态信息，为便于状态信息的采集、查询、分析、统计，需建立配电网状态信息平台。状态信息平台数据统一采用IEC61850通信协议。配电网状态评估和辅助维修决策平台旨在建立一个规范的变电设备状态评估方法体系，针对不同的数据类型，采用不同的状态评估方案，使状态评估的结果更加合理。图1给出了配电网状态评估系统物理结构图。

配电网设备状态评估需要包含以下几个过程：1)状态信息获取，包括设备制造信息、投运前信息、运行中信息如检修信息、带电检测信息以及在线监测信息等;2)状态信息管理，由于状态信息繁多冗杂，需要对这些信息进一步进行分类整理，提取满足当地实际情况的状态信息作为状态评估指标依据;3)评估算法，根据整理所得数据，针对不同设备采取相应的评估算法，以获得正确的评估结果;4)评估结果验证，利用长期收集的案例组成的知识库，验证评估结果的正确性。具体的配电网设备评估系统框图如图2所示。

根据配电网本身的特性，对配电网实施状态评估的过程有以下两个特点：

(1)配电网设备种类繁多，数量庞大，分散面广。设备的型号、规格、容量和数量也随着用户及负荷的不同而变化。同一类型设备的故障率因安装和使用情况的差异而有所不同。因此，配电网设备和元件的特性数据和原始参数必须通过长期的、连续的统计才能反映其真实规律。

(2)要优先对配电网中最主要，发生故障最能对系统供电可靠性造成重大损失的设备实施状态评估，要分清主次抓重点，逐步实现整个系统的设备状态评估。

3.配电网主要设备的状态信息

配电网中最主要的设备有变压器、开关柜、配线电路、避雷器、容性设备和电气接地装置等。庞大的状态信息中，设备的制造信息、投运前信息的统计和整理均较为完善;定期检修由于在国内已实行多年，其信息也比较完整，也具有比较统一的数据报告，比如预防性试验报告等，这里不作详细描述。本文主要介绍不同设备应用最为广泛的在线监测数据信息。

3.1 变压器

变压器的功能是将某一电压等级转变为频率相同的另一电压等级，是配电网中最主要的设备之一。变压器分为许多种类型，我国的配电变压器主要为油浸式变压器，主要由铁芯和绕组构成，并放置在装有变压器油的油箱内。变压器的在线监测状态信息主要包含以下几种：

(1)变压器油中溶解气体监测。绝缘油在热和电的作用下，会分解出H2、CO、CO2以及多种低分子烃类气体，当充油电气设备存在内部故障是，会产生的气体种类、气体的含量和气体产气率均不相同[1]，即不同的故障类型有着不同的特征气体。油中溶解气体的在线监测技术已相当成熟，其在线监测原理可参考文献[2]。

(2)局部放电监测。局部放电是造成高压电器设备最终发生绝缘击穿的主要原因，变压器内部的局部放电产生、发展直至击穿需要一定的时间，因此局部放电监测应以破坏性放电监测为主。变压器局部放电在线监测主要方法有超声波法、电脉冲法、超高频法、光测法等[3]。

(3)变压器绕组变形监测。绕组是发生故障较多的部件之一，变压器在承受短路冲击后绕组容易发生机械变形。绕组变形的在线监测通常通过监测变压器短路电抗实现，具有实时、判据明确等特点。

(4)热点温度监测。对98℃以上，140℃以下的低温过热，油中不能分解出可燃气体和糠醛，因此无法用气相和液相色谱法来分析，而这种温度又会影响变压器的寿命，因此测量绕组的热点温度是十分必要的。

3.2 容性设备

容性设备包含耦合电容器、电容式套管、电容式电压互感器和电流互感器等。容性设备在线监测示意测量在相电压作用下流过绝缘介质的电流为基础的，目前常用的方法有不平衡补偿法、电桥法、过零检测法、数字波形分析法等[4]。通过检测流过绝缘介质的电流以及电流与相电压之间的相角差，可以获得介质损耗角正切以及电容量等信息。

3.3 配电线路

电力线路按结构可分为架空线路和电缆线路两大类。架空线路由导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等构成。电缆线路由导线、绝缘层、包护层等构成。架空线路的导线和避雷线都架设在空中，要承受自重、风力、冰雪荷载等机械力的作用和空气中有害气体的侵蚀，同时还受温度变化的影响，运行条件相当恶劣。由于配电网络线路现场状况复杂，难以做到全面的在线监测，大部分线路仍以巡查检修为主。配电架空线路的在线监测主要为10kV架空线路的在线监测，昆明供电局安装的架空线路在线监测装置能够实现线路负荷检测、单相接地故障和相间短路故障监测、过负荷报警、缺相运行报警等功能[5]。

电缆线路的造价比架空线路高，虽然检修电缆线路费工耗时，但电缆线路不需在地面上假设杆塔，占地面积少，供电可靠性高，安全性高。目前电力电缆在线监测技术使用最广泛的是接电线电流在线监测[6]，另外还有带电检测如电缆头测温、宽频局放检测等。

3.4 其它设备

如避雷器的泄漏电流、开关柜的温度监测等，这里不作详细介绍。

4.配电网设备状态评估算法

电气设备状态评估的算法多种多样，最理想的状态评估算法应该能够提供量化的评估结果，便于工作人员的审查和检修决策的制定。文献[7]针对农村配网设备状态评估作出探讨，对不同的配网设备作出状态评分，然而该文章缺点在于仅采用常规巡检参数作为评估的状态信息，缺乏实时性。本文也采用状态评分方法，主要分为单一状态量评分和综合评分两种。

4.1 单一状态量评分

对于结构简单，故障状态量明显的配电网设备，单一的检测方法所取得的数据往往便能获得设备的运行状态，比如容性设备的介质损耗角正切、氧化锌避雷器的泄漏电流、电缆的接地电流等，这些参数可采取单一状态量评分法。计算公式如式(1)所示：

4.2 综合评分

对于结构复杂的配电设备，比如变压器，单一的状态量往往难以反映设备的总体状态或者某个部件的运行状态，因而需要对多个状态量进行综合。综合评分首先也要根据式(1)对单一量进行评分，并联合多个能够共同反映设备同一部件或同一故障形式的量作为综合评分的状态信息。比如绕组短路阻抗、绕组绝缘介损、绕组电容量和油中溶解气体H2含量均能反映绕组故障，便可将这四个状态量作为变压器绕组的综合评分状态信息。综合评分的计算公式如式(2)所示：

其中，xi为综合量中的第i个单一状态量的评分;wi为第i个单一量占综合量评分的权重;m为该综合量中单一量的个数;X为综合评分值。综合评分的关键在于单一量权重的确定，这同样需要大量的数据统计和学习过程。

根据设备的评分值判断设备的运行状态，并制定相应的检修策略。按照百分制，配电网设备运行状态与评分值之间的关系如表1所示。

5.结束语

本文对配网设备的状态评估方法进行探讨，提出配网设备的状态评估框架和思路，对配电网重要设备的状态信息和评估算法进行介绍。然而本文仅仅是对配网状态评估作出了一定的探索和实践，许多问题仍需进一步研究，比如在线监测量的警示值、综合量的各分量权重等需要大量的数据统计、挖掘确定;评估结果需要根据已有案例对所采用的算法进行验证等。

电力行业目前正经历着供销体系的重大变革，即电力市场化运营。无论发电公司还是电网都会在确保可靠性前提下充分考虑电力运行的经济性。配网设备的可靠性正是设备监测与检修的首要目的。配网运行的经济性则对设备检修的合理性、经济性提出了更多的要求。准确的状态评估使得检修计划的制定更加合理，以减少维修过程造成的资源浪费。

参考文献

[1]GB/T7252-2001，变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].

[2]王友元，廖瑞金，陈伟根等.基于油色谱分析的变压器故障在线预测方法[J].重庆大学学报(自然科学版)，2005， 28(7)：34-37.

[3]王东升，丁立健，于龙滨.变压器局部放电在线监测技术[J].东北电力技术，2007(3)：34-37.

[4]梁静，申文栋.容性设备在线监测方法综述[J].电气开关，2011(3)：13-17.

[5]叶亮.配电线路故障在线监测系统的研发及应用[J].科技兴电，2009(4)：39-40.

[6]罗华煜，关根志，易小羽.基于接地线电流发的电力电缆绝缘在线监测[J].高电压技术，2005，31(11)：63-65.

[7]李禾.农网配电线路设备状态评估方法的探讨[J].重庆电力高等专科学校学报，2012，17(3)：74-76，94.

作者简介：

王彤(1976—)，男，助理工程师，主要从事电力城区配网线路的运行检修与抢修工作。

苏柯(1982—)，男，助理工程师，主要从事电力城区配网线路的运行检修与抢修工作。

张帆(1986—)，男，助理工程师，主要从事电力城区配网线路的运行检修与抢修工作。

侯慧萍(1987—)，女，助理工程师，主要从事电力城区配网线路的运行检修与抢修工作。

作者：王彤等

第二篇：简析船舶机电设备状态的评估

摘要：中国的市场经济在不断的发展着，我国的船舶行业也在飞快的发展着并取得了一定的成就，相应的船舶机电设备也是种类繁多。在展开对船舶机电设备的管理的工作中，对各种机电设备的状态能够有较为准确的评估显得尤为重要，同时对管理水平的提升也具有较大的促进作用，本篇论文就船舶机电设备的评估做简单分析研究。

关键词：船舶机电;状态;评估

我国的造船工业是典型的外向型产业，每年都会出口大量的船舶，至今为止，我国已晋升为全球第二大造船国，近年来，我国的船舶工业的出口值及总产值都保持着高速增长的趋势，同时我国地方造船企业也飞速发展，无论是手持船舶订单，还是新承接船舶订单都有所大幅度的提升，但在全球竞争市场的大背景下，我国的船舶行业依然面临着严峻的挑战，强化船舶机电设备状态的评估工作是非常必要的，本文就主要对船舶机电设备管理工作中的设备状态的评估予以简单的研究和分析。

1 船舶机电设备评估的主要内容及重要性

我国船舶行业的不断发展，而船舶机电设备的广泛的应用以及各种技术水平的不断提升对于船舶行业起到了至关重要的作用，因此对船舶机电设备的评估也是相当重要的。但是因为船舶机电设备的种类非常的多，如果想要全面的对机电设备进行评估的话，就必需借助多个类型的传感器来进行数据的采集，以相应的测量物理量来来表达，这些物理量包括电压、电流等电气量;还包括速度、时间等机械量。但仅仅依靠这些最基本的物理量依然不能准确的对机电设备进行评估，因为这些大数据不能放在一起进行比较，而且设备与设备之间、项目与项目之间的相关性难以准确的表达出来，所以这是就需要我们建立一个有效的评估模型来对船舶机电设备进行全面的评估。评估模型能够做出综合性的评估，得出有效且实际的评估结论，为船舶机电设备的管理工作提供了重要的依据。虽然目前中国是世界上第二大造船国，但同时中国船舶行业依然面对这危机：严重的同质化竞争、融资困难等多方面的困难，在这种背景下，就要求强化船舶机电设备的评估工作，来保障船舶机电设备的管理工作，所以船舶机电设备的评估工作的好坏与否关乎着我国造船企业的竞争水平。

2 船舶机电设备状态的评估指标

2.1 设备的优劣度

设备的优劣度的含义是指设备的状态对于设备的满足程度，而表示这种程度有两种计算模型：第一种是阈值型，其含义为船舶设备中自带的说明书的标准值或是极限值做出了规范的标记，并且这一种模型是根据现有的数据进行计算;第二种就是统计型，统计型的概念是当运行这些项目的标准值和极限值发生改变时，那么我们就要运用设备的历史数据进行计算了这种统计型模型必须要谨慎选择置信水平(可靠度)，当历史数据显示设备具有优良特性时置信水平可以稍低;同理，当历史数据表明设备项目状态不佳时，就要相应提高置信水平。而在应用阈值模型对设备开展计算时，主要是应用设备现有的状态数据来开展计算，在计算的过程中明确设备当前的状态信息。两种不同的计算模型针对不同的状态信息都能很好的计算出设备的优劣度。

2.2 设备可用性评估

設备的可用性评估的含义是指设备能够立刻完成指定任务的一种概率，不同的工作状态会出现不一样的设备可用性，例如：当设备运行状态处于最佳的情况下，可用性就好，相反设备的运行状态较差时可用性就差，当然也有特殊情况，就是如果设备处于重大故障停用期，设备的维修时间将无限扩大，那么其可用性就为零。因此，在实际应用的过程中，想要提高船舶机电设备的可用性能，就要尽可能的减少设备维修和后勤保障所消耗的时间，所以，设备的可用性指标不仅仅与设备的好坏有关、也与维修和后勤等软实力有关。后勤工作对设备的可用性指标的影响不可忽视，强化后勤保障工作、缩短维修时间至关重要。

3 如何全面且有效的对机电设备做出评估

应用各种机电设备对于船舶完成相关任务具有非常重要的促进作用，所以在对机电设备进行评估的过程中不能单一，仅仅局限于某个单独的设备或是设备上的某个部件上，并且也要谨慎考虑船舶机电设备运行的动态特点，因为，船舶机电设备、装置或者是机电系统的运行状态会随着船舶运行的时间与运行状态的变化而变化，因此，所有的船舶机电设备的评估方法不能只是静态的评估，还要考虑动态的因素，综合的考虑各种因素便于实现船舶设备的全面评估。

每个小设备之间，每个小系统之间存在这并联和串联的关系。串联关系是指在整个大的设备或系统中有一个小设备或系统一旦出现故障，那么整个设备或系统就会瘫痪;反之，并联关系是某个小设备或小系统出现问题对于整个大设备或大系统是没有任何影响的。有效的运用并联和串联关系能够完整的将各个设备或系统之间的关系清晰的展现出来，然而在同一种设备运行不同的项目的时候，想要简洁的描述他们的关系是比较困难的，遇到这种情况。通常会应用灰色关联、模糊隶属、权重倾斜等关系来描述。对于这些关系的具体应用效果和方法的研究目前有很多，并且取得了优异的成绩，有大量的研究经验和成果值得学习和借鉴。

4 总结

我国作为船舶制造大国。每年的船舶出口量非常大，伴随着市场竞争的日益激烈，船舶行业在面临机遇和挑战的时候，就要求船舶制造企业在提高船舶制造技术的同时也要强化对船舶机电设备的管理，积极且有效的对船舶进行有效的评估。船舶机电设备的评估既是一项系统性的工作，又是一项具有技术性的工作，所以一定要谨慎仔细，可以通过两项评价指标进行判断，一个是设备的优劣度;另一个就是机电设备的可用性指标。不管是哪一种指标它们都是通过数据来进行判断的，两者之间的主要区别就是，通过设备的优劣性进行评估有时需要利用历史数据进行判断。而无论是历史数据还是现在已有的数据，它们都是评价评价指标的判断依据。重要的一点是数据必须保证是客观而又准确的，只有符合实际的数据，才能实现对船舶机电设备的全面评估。实事求是的对船舶机电设备进行有效的评估，是对船舶行业健康发展的最有力的保障。所以一定要对船舶机电设备的管理工作进行严格的把关，确保万无一失。

参考文献：

[1]杨小军，易宏，张裕芳，梁晓锋.船舶机电系统可靠性评估方法研究[J].造船技术.2006(04)

[2]喻浩，彭凌，刘自程，鹿婷.异型同步发电机并联运行控制策略仿真研究[J].中国舰船研究.2014(06)

[3]何金平.带隔离变压器的船用数字逆变电源输出电压控制研究[J]. 船电技术.2016(09)

[4]郑恒持，蒋丁宇，任光，陈龙.专家控制技术在船舶机舱监测报警系统中的应用研究[J].计算机测量与控制.2016(09)

[5]张平.船舶机电设备状态的评估思路刍议[J].科技与企业.2014(18)

[6]费太军.船舶机电设备状态的评估[J].电子制作.2016(20)

[7]金家善，严华，谭猛泉，孙丰瑞.舰用设备技术状态综合评估的结构完整性模型[J].船舶工程.2003(06)

[8]马红涛.船舶机舱状态监测与安全评估方法的探讨[D].上海海事大学.2003

作者：李涛

第三篇：特种设备作业人员安全能力评估预警体系研究

摘 要：从保证特种设备作业人员作业安全的角度出发，基于特种设备作业人员不安全行为产生的原因，本文提出了特种设备作业人员安全能力评估预警体系的总体技术路线。根据安全能力的定义，以桥式起重机司机和叉车司机为切入对象，通过对不同作业项目的作业人员进行安全素质能力评估、行为表现评估、所从事相应岗位的作业风险评估，建立一套基于安全能力与岗位作业相匹配的人员安全能力评估预警体系，实现特种设备作业人员的安全能力与不安全行为动态评估与预警。最后依据上述评估预警体系，对30名叉车司机的安全能力进行实证研究，并以其中2名具有代表性学员为例进行详细评估过程与结果展示，验证了体系的可行性。

关键词：特种设备作业人员 安全能力 岗位作业风险 评估预警

特種设备广泛用于国民生产和人民生活，因其具有较大危险的特性，一旦发生事故可能会造成严重的人身伤亡及重大财产损失。多年来，国家通过健全特种设备法规体系，加大监管力度，强化企业主体责任等多种举措加强风险防控和隐患治理，有效防范和坚决遏制了重特大事故发生。参考全国特种设备安全状况通报(2009—2018)，对10年的安全状况数据进行统计分析，全国万台特种设备死亡率从2009年的0.76下降到了2018年的0.22。虽然特种设备总体安全形势较平稳，但事故造成的社会影响常使其处于舆论的风口浪尖。

据统计，接近80%的事故发生在使用环节，作业人员违章操作、违规使用、管理不善等是造成事故的主要原因。近5年来，起重机械和场(厂)内专用机动车辆的事故起数和死亡人数在所有特种设备种类中占比最大，且在进行操作时人机交互频繁。因此，以桥式起重机司机和叉车司机为切入对象，进行特种设备作业人员安全能力评估预警体系研究，对于掌握作业人员安全状态、降低事故发生率具有重要意义。

为科学评估相关岗位作业人员的安全能力，国内外众多学者展开了系列研究。周鹏等[1]指出从业人员的安全能力与岗位要求相匹配的重要性，由此设计出从业人员安全能力的评估系统;Liu Q L等[2]在充分研究风险因素和安全控制能力对应关系的基础上，利用安全熵安全木桶理论建立了指标模型;冯云晓等[3]基于“情景—任务—能力”的规划分析过程，建立了事故应急准备能力评估指标体系;刘玉等[4]基于能岗互交原则，提出保持系统的稳定运行的前提是保证员工内在特质与其作业任务需求相匹配，并构建了电力企业作业人员安全能力评价体系。为实现作业人员安全预警，兰国辉等[5]明晰了环境因素对员工安全行为表现的主要影响地位，并针对环境建立测量平台实施动态预警;撒文齐等[6]引入物联网技术，搭建施工信息平台，实现环境数据的实时动态采集、传输和判断;S.U.Han等[7]基于视觉监控，评估了一种运动分类方法检测特定运动数据，提供对工人行为的预警以及确定适当的矫正。

上述文献为本次安全能力的研究提供了一定的理论基础和实践指导，然而在安全能力方面，人岗之间的匹配关系较模糊，关于人的因素的安全预警不够。且就特种设备行业而言，研究多针对设备安全进行评估[8-11]，涉及人员安全的研究较少。本文从特种设备作业人员不安全行为产生的原因出发，建立安全能力与岗位作业风险相匹配的安全能力评估预警体系，采用多种测量方式进行科学测评，最终实现特种设备作业人员安全能力与不安全行为的动态评估与预警。

1 特种设备作业人员安全能力评估预警体系构建

特种设备作业人员安全能力评估预警是指从内在因素与外在行为表现对各作业项目的人员安全能力和岗位的作业风险进行科学的量化评估后，结合二者匹配结果和不安全行为的记录与评估情况，对作业人员的安全能力胜任情况和操作过程中不安全行为进行动态监控及预警，体系如图1所示。

1.1 特种设备作业人员安全能力评价体系

本文通过研究众多学者对安全能力的定义、涉及的研究对象及学科范围，结合特种设备作业内容、特点及事故成因，重点从特种设备作业人员的不安全行为产生的原因出发进行系统分析，将特种设备作业人员安全能力定义为：在作业现场，通过运用自身的知识技能、良好的生理素质及心理素质完成作业任务，并将不安全行为发生的概率降到最低的能力。根据定义，为更好量化评估，从作业人员的内在因素即安全素质能力和外在行为表现这两个维度进行安全能力的评估。

1.1.1 安全素质能力评价指标体系

通过对特种设备作业人员的人因事故进行统计和分析，在参考相关研究文献的基础上，结合不同作业项目工作内容，初步确定指标库;成立由特种设备行业专家、监察人员、有多年实操经验的培训教师组成的10人专家团队(后文均称为专家团队)，采用专家打分法来表征各指标的必要程度和重要程度，经过分析归纳，最后确定特种设备作业人员安全素质能力的评价指标体系A如图2所示。安全素质能力体系由生理素质B1、心理素质B2、知识及技能素质B3等3个一级指标、38个二级指标组成。

1.1.2 行为表现评价体系

本文的行为表现主要指作业人员在作业过程中安全行为表现，即对作业人员在作业过程中出现的不安全行为进行记录并评估。通过对国内连续8年的典型特种设备事故进行统计分析，参考众多学者的研究结果，结合实地调研记录，根据专家团队意见，确定关键不安全行为;统计各类事故发生频率及事故发生的后果，结合专家打分法确定的各不安全行为风险值及等级，最终形成行为表现评价体系。

1.2 特种设备作业人员岗位作业风险评价指标体系

本文中特种设备作业人员岗位作业指作业人员从事对应作业项目的全部作业内容。对作业人员的相关事故进行统计分析，并采用系统分析法对指标进行筛选、归类，最后采用调查问卷法对专家进行调研分析剩余指标，最终得出作业人员岗位作业风险评估体系X如图3所示

2 特种设备作业人员安全能力评估预警模型构建

2.1 安全能力评估

特种设备作业人员安全能力S是对作业人员的内在因素即安全素质能力A和外在行为表现B进行评估，如式(1)：

其中，s为作业人员的安全能力得分，a为作业人员的安全素质能力测试得分，b为作业人员的行为表现得分;α和β分别为安全素质能力和行为表现权重，且α+β=1。

2.1.1 安全素质能力的确定

采用专家打分法综合确定安全素质能力各指标权重，根据作业人员各指标测评得分，可以根据加权平均法计算出作业人员的安全素质能力A，如式(2)：

式中，a为作业人员的安全素质能力测试得分，δ、ε、γ分别为安全素质能力各一级指标(即生理素质、心理素质和知识技能素质)权重，且δ+ε+γ=1;mij表示第j个一级指标下第i个二级指标的权重，nij表示第j个一级指标下第i个二级指标的得分，且。

2.1.2 行为表现的评判及量化

根据不安全行为的危险程度，将不安全行为等级划分为五级，设置評判集V={ν1，ν2，ν3，ν4，ν5}，其中ν1、ν2、ν3、ν4、ν5分别对应可接受风险不安全行为、一般风险不安全行为、较大风险不安全行为、重大风险不安全行为和特别重大风险不安全行为，不同风险等级对应不同的扣分标准。

由于不安全行为的考核较为细微，数目较多且扣分标准分值较重，难以用百分制进行考核，因此确定行为表现B得分为得分占总分的百分占比，如式(3)：

式中，b为特种设备作业人员的行为表现得分;假设该作业项目有n种不安全行为，qi表示第i种不安全行为的标准扣分分值，fi表示第i种不安全行为在实测中的出现次数。

2.2 岗位作业风险评估

特种设备岗位影响因素复杂，具有不确定性、难以精确描述的特点。集对分析法能有效考虑事物确定与不确定性之间相互关系，可较好判断岗位作业风险等级[12-14]。

2.2.1 集对分析法原理

集对分析法的基本理论是两个集合Z和P建立集对H(Z，P)，在这两个集合的特性上是进行同异反的分析比较，联系度μ表示为

式中，N为集对H共有的特性;为集对H相同的特性个数;β为集对H相对立的特性个数;为集对H中既不相同又不相对立的特性个数;i为差异度系数，;j为对立系数，一般取-1。

2.2.2 基于集对分析法的岗位作业风险评价模型

结合岗位作业风险指标体系，基于集对分析方法，建立岗位作业风险评价模型，确定岗位作业风险等级。

(1)岗位作业风险评价集。

为满足各岗位作业风险评价的需要，依据作业风险程度，将风险等级划分为五级，设置评价集，其中ω1、ω2、ω3、ω4、ω5分别对应可接受风险、一般风险、较大风险、重大风险和特别重大风险。

(2)集对模型的构建。

由于研究建立了岗位作业风险评价指标体系X和评价集W，设集合表示各指标评价值集合，集合P表示各指标所对应的评价等级标准的集合，根据集对分析基本理论，建立两集合的集对H(Z，P)，其中：

(3)联系度的确定。

确定准确的联系度是决策结果可信的关键。具体构造方法为当作业风险指标处于级别范围内时，则认为是同一，联系度1;若作业风险指标处于相隔的级别中，则认为是对立，联系度为-1。

(4)确定加权平均联系度。

由上述(8～12)式，可得到求出各指标各等级的联系度矩阵μij后，结合专家打分法确定的评价指标权重向量，确定评价对象的综合联系度矩阵μj，即评价对象整体与各评价等级的联系度。

(5)确定风险等级。

对于联系度矩阵μj，依据μp=maxμj，1≤j≤5，p∈{1，2，…，5}取矩阵中的最大值，则该值对应的评价等级为作业风险评价等级wp。

2.3 预警的实现

在对作业人员的安全能力和岗位的作业风险评估进行科学的量化评估后，结合二者匹配结果和不安全行为的记录与评估情况，对作业人员的安全能力胜任情况和操作过程中不安全行为状态进行动态监控及预警。为安全管理人员做出相应决策提供依据。预警体现在如下两方面：

(1)对作业人员的安全能力是否能胜任岗位安全需求进行预警。将各作业项目对应的岗位作业风险等级ω与作业人员安全能力水平s进行匹配，当实际安全能力得分未达到岗位作业风险等级所要求的安全能力得分时，则判断为不匹配，并进行及时预警。

(2)对作业人员出现的不安全行为进行预警。根据作业人员日常生产过程中出现的不安全行为及其等级ν，对较大风险不安全行为ν3等级及以上的不安全行为进行预警，预警内容实时更新。

3 案例分析

3.1 案例背景

为了验证安全能力评估预警体系的准确性和合理性，我们在重庆选取了准备参加叉车司机取证考试的30名学员进行应用研究。通过实验测量、量表测量及实作测量的方式，对其安全能力进行量化评价。根据评价结果，年龄较小、学历较高、实际工作经验较丰富的人安全能力较高，他们均能达到岗位的安全胜任力要求。由此可见，对叉车司机安全作业能力的量化评价，较为全面客观地反映了不同层次人员的安全能力水平，且通过各指标的实际得分和作业过程中的不安全行为记录结果，证明所设计的特种设备作业人员安全能力评估预警体系可用于特种设备作业人员的安全能力和不安全行为的评估预警。为了直观地介绍评估过程和输出结果，现选取6号和10号测试者的成绩为例进行分析。其中6号测试者36岁，学历为本科，实际工作经验较丰富;10号测试者46岁，学历为初中，实际工作经验较少。

3.2 评估过程

3.2.1 安全能力评估

(1)安全素质能力评估。

由专家打分法确定安全能力各级指标权重，其中素质能力指标权重α为0.5028，行为表现权重β为0.4972。通过实验法、量表测量法对测试者进行指标打分，其中对测试成绩建立五级评价集Z={优秀(z1)，良好(z2)，中等(z3)，一般(z4)，较差(z5)}，使用等差打分法对每个等级赋值分别为95、85、75、65、55，结果详见表1。

(2)行为表现评估。

采用LSR评价法和专家打分法确定叉车司机各不安全行为的风险值，根据实作扣分标准对不同风险等级的不安全行为进行赋分，叉车司机不安全行为总分为690分，其扣分标准如表2所示。对6号和10号测试者进行实操评估，记录其出现的不安全行为及次数如表3和表4所示。

根据以上测评结果，按照式(1)～(3)可得6号和10号测试者的安全能力得分分别为s6=85.22分和s10=74.16分。

(3)叉车司机作业风险评估。

采用专家打分法确定叉车司机作业风险体系X中15个指标的权重，得到对应权重集为：R={0.0841，0.0946，0.0517，0.0707，0.0767，0.0709，0.0779，0.0585，0.0686，0.0526，0.0594，0.0625，0.0607，0.0532，0.0579}。

评价指标体系多为定性指标，难以量化，为便于专家评判，指标采用将0～25按等级划分区间的方法进行专家赋值，且本研究中各指标评价标准相同，建立的叉车司机作业各指标风险等级评价标准如下表5所示，确定各指标的风险评价值如表6所示。

根据式(8)～(13)计算得到叉车司机作业风险各等级加权平均关联度如表7所示。

根据式，由此可以初步判定叉车司机作业风险等级为ω3级，为较大作业风险。

3.3 预警

由岗位作业风险评估结果可得叉车司机作业风险级等级为ω3级，根据安全能力与岗位作业风险等级匹配要求如表8所示，可判断两名叉车司机学员的安全能力水平是否达到安全胜任力最低要求。

分别对6号叉车司机和10号叉车司机做出如下预警：

(1)6号叉车司机。

①安全能力得分s6为85.38分，达到岗位做作业的安全能力最低要求。

(2)10号叉车司机。

①安全能力得分s10为74.3分，未达到岗位作业的安全能力最低要求。需时刻注意自身的血压情况，多锻炼自己的色觉辨别能力，有意识训练和提高自身的速度知觉、手指灵活性、手脚协调性、双臂协调能力、应急能力及操作能力和沟通协调能力。避免省能心理、单独一个人在一起。多参加专业知识及技能的培训，强化实际操作。

②将表4中的较大风险不安全行为ν3等级及以上的不安全行为进行显示并发出需进行不安全行为矫正的预警。

4 结语

(1)针对特种设备作业的特点，系统分析了影响作业人员不安全行为的众多因素，从安全素质能力和行为表现出发，以桥式起重机司机及叉车司机为切入对象，较全面地建立了特种设备作业人员安全能力评估指标体系。

(2)针对不同作业项目的特种设备作业人员，借鉴“人-机-环境-管理”系统工程理论，以桥式起重机司机及叉車司机为切入对象，梳理了岗位作业风险指标，结合集对分析法对岗位作业风险进行等级评价，建立了特种设备作业各岗位作业风险评估模型，充分考虑了各子系统评判的客观性，解决了指标模糊性的问题。

(3)基于“安全能力-崗位作业”相匹配的设计思路，结合作业人员安全能力和岗位作业风险等级，实现了特种设备作业人员的安全能力与不安全行为的动态评估与预警。

(4)研究重点在安全能力评估预警指标体系、模型的建立以及信息化实现，而在数据自动采集和大数据分析方面，仅作初步探讨，未来需要深入研究。

参考文献

[1] 周鹏，张秀，陈萌萌.从业人员安全能力评估系统的设计与实验[J].林业劳动安全，2014，27(3)：43-48.

[2] Liu Q L ， Li X C . Modeling and evaluation of the safety control capability of coal mine based on system safety[J]. Journal of Cleaner Production， 2014(84)：797-802.

[3] 冯云晓， 李健， 江田汉，等.基于“情景—任务—能力”的危险化学品事故应急准备能力评估——以S市某港口为例[J]. 中国安全生产科学技术，2018，14(5)：5-11.

[4] 刘玉.电力企业作业人员安全能力评价研究[D].重庆大学，2017.

[5] 兰国辉，陈亚树，朱艳娜，等.复杂环境下矿工安全行为能力动态预警研究[J].煤矿安全，2016，47(7)：254-256.

[6] 撒文奇，张社荣， 张连明.基于物联网的大型地下洞室群施工期动态安全评价与预警方法研究[J]. 岩石力学与工程学报， 2014， 33(11)：2301-2313.

[7] Han S U ， Lee S H ， Pe A-Mora F . [American Society of Civil Engineers International Conference on Computing in Civil Engineering - Clearwater Beach， Florida， United States (June 17-20， 2012)] Computing in Civil Engineering (2012) - A Machine-Learning Classification Approach to Automatic Detection of Workers" Actions for Behavior-Based Safety Analysis[J]. 2012：65-72.

[8] 杨臣剑，王志荣，庄春吉，等.大型游乐设施风险评估与分级方法研究[J].安全与环境学报，2017，17(3)：845-849.

[9] 朱连滨，吴宪，陈辉.特种设备安全风险评估与控制对策研究[J].中国安全科学学报，2014，24(1)：149.

[10]胡静波，庆光蔚，王会方，等.基于模糊层次综合分析法的桥门式起重机分级评价[J].中国安全生产科学技术，2014(1)：187-192.

[11]陈文雄.起重机械的安全评价方法初探[J].中国设备工程，2018(10)：28-30.

[12]赵嶷飞，万俊强.基于集对分析的航空公司安全风险评估研究[J].安全与环境学报，2018(5)：1711-1755.

[13]张慧敏，卢明银，王苗.基于集对分析法的综采工作面安全隐患评价[J].矿业安全与环保，2018(2)：114-118.

[14]任艳玲，朱明放.基于集对分析的综合评价方法及其应用[J].微计算机信息，2007，23(36)：220-222.

作者：杨德屏 熊治 王桂素 汪晓 姜楠心