（油气储运工程专业论文）基于神经网络的油库安全评价技术研究.pdf

目录 s u b j e c t ：s t u d yo ns a f e t ye v a l u a t i o nf o ro i ld e p o tb a s e do na r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k s p e c i a l i t y ：e n g i n e e r i n g o fo i la n d g a s t r a n s p o r t a t i o na n ds t o r a g e n a m e ：l i r u i ( s i g n a t u r e ) 丝笸速 i n s t r u c t o r ：d e n gz h i a n ( s i g n a t u r e ) a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fs c i e n c et e c h n i q u ea n dm o d e m i n d u s t r y , s a f e t ye v a l u a t i o n b e c o m e sa ni m p o r t a n tl i n ki nm o d e ms a f e t y p r o d u c t i o na n dm a n a g e m e n t t h em e t h o d s e l e c t i o ni st h ek e yp o i n to fs a f e t ye v a l u a t i o nw o r k s ，w h i c h d i r e c t l yr e l a t e st ot h ed e p t ha n d a c c u r a c yo fe v a l u a t i o n ，a n di m p a c t se v a l u a t i o nr e s u l t s d e m a n d so fm e a n sa n dm e t h o d sf o r s a f e t ye v a l u a t i o ni n c r e a s em u c hh i g h e r t h es t u d yo nn e we v a l u a t i o nm e t h o d st oi m p r o v et h e q u a l i t yo ft h es a f e t ye v a l u a t i o ni so fg r e a ts i g n i f i c a n c et on o w a d a y ss a f e t yp r o d u c t i o n a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k ( a n n ) t e c h n o l o g yh a sas t r o n gn o n l i n e a rm a p p i n ga b i l i t y , s e l f - a d a p t i v ea n ds e l f - l e a r n i n ga b i l i t y , e s p e c i a l l ya p p l i c a b l et os o l v et h en o n - d e t e r m i n i s t i c r e a s o n i n g ，j u d g m e n t s ，p r e d i c t i v ea n dc l a s s i f i c a t i o ni s s u e si nc o m p l e xc a u s a lr e l a t i o n s h i p t h e o b j e c to fs a f e t ye v a l u a t i o ni sac o m p l e xs y s t e mi n t e g r a t e da n db l e n d e db ym a n yq u a l i t a t i v e f a c t o r s ，w h i c hi n c l u d e sb o t hc e r t a i na n du n c e r t a i nf a c t o r s n e u r a ln e t w o r kc a nb ea p p l i e d e x a c t l yi ns a f e t ye v a l u a t i o nb yl e a r n i n gf r o mt h ee x i s t i n gs a f e t ys y s t e ma n di t se v a l u a t i o n r e s u l t ，g e t t i n gi n t u i t i v et h o u g h ts u c ha sh u m a n se x p e r i e n c e ，k n o w l e d g ea n dv i e w so nt h e i m p o r t a n c eo fv a r i o u sf a c t o r s o n c eu s e dt oe v a l u a t e ，t h en e t w o r kw i l lb ea b l et or e p r o d u c e t h ee x p e r i e n c e ，k n o w l e d g ea n dt h i n k i n g ，a n dm a k er e a s o n a b l ej u d g m e n t so nc o m p l i c a t e d i s s u e s t h i sp a p e ri n t r o d u c e sb a s i ct h e o r yo fs a f e t ye v a l u a t i o nf o ro i ld e p o ta n da r t i f i c i a ln e u r a l n e t w o r k , p o i n t e so u tt h ec h a r a c t e r i s t i c sa n da d v a n t a g e so fn e u r a ln e t w o r km e t h o d ，i n t r o d u c e s t h ea n n t h e o r y i n t o s a f e t ye v a l u a t i o nw o r kf o ro i ld e p o t ，a f t e rc o m p a r a t i v e l yf u l l y c o n s i d e r e dt h ev a r i o u sf a c t o r st h a te f f e c td e p o ts a f e t y , e s t a b l i s h e sab e t t e re v a l u a t i o ni n d e x s y s t e ma n da r t i f i c i a l n e u r a ln e t w o r km o d e lo fh i e r a r c h i c a ls t r u c t u r ef o ro i ld e p o ts a f e t y e v a l u a t i o n ，t h e nd e v e l o p sam o d e lp r o g r a mb yv i s u a lb a s i c ，a f t e rr u n n i n gt h ep r o g r a ma n d c a l c u l a t i o n ，a n a l y s i st h es t a n d a r de r r o ro fb pn e u r a ln e t w o r ke v a l u a t i o nm e t h o d u s et h e w e i g h tt oc a r r yo u tp r e - e v a l u a t i o no fs a f e t y , a f t e rs p e c i a l l ya n a l y s i st h ew e i g h t ，g o tad e p o t s a f e t yi m p r o v e m e n tp r o g r a m ，f u l l yp r o v e dt h a tt h ea p p l i c a t i o no fa n nt e c h n o l o g yi n o i l d e p o ts a f e t ye v a l u a t i o ni sat o p i ct h a th a st h e o r e t i c a ls t u d ya n dp r a c t i c a la p p l i c a t i o nv a l u e k e y w o r d s ：s a f e t ye v a l u a t i o n ，a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k ，o i ld e p o t ，s t a n d a r de r r o r , w e i g h t t h e s i s ：f u n d a m e n ts t u d y 学位论文创新性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做 了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：日期：2 0 0 ，g - 2 0 学位论文使用授权的说明 本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、 公开阅览、借阅以及申请专利等权利，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录 到中国学位论文全文数据库并通过网络向社会公众提供信息服务。本人离校后发表 或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大 学。 论文作者签名： 导师签名： 注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出( 含解密年限等) 。 缉微 第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究的目的和意义 随着科技的进步和经济的发展，尤其是安全生产法的颁布实施，国家、社会和 企业对于安全生产的要求也愈来愈高。作为安全系统工程的重要组成部分，安全评价不 仅成为现代安全生产的重要环节，而且在安全管理的现代化、科学化中也起到了积极的 推动作用。 1 1 1 研究的目的 油库是国家和军队储存与供给油料的重要能源基地和中转站。对油库安全状况进行 科学与客观的评价，有助于油库管理层总结经验教训，及时发现隐患，找出不足，采取 措施，预防事故等，不断提高油库安全水平，从而指导今后的工作；有助于调动工作人 员的安全积极性和主动性，增强安全责任感和安全意识【i j 。 安全评价也称风险评价和危险度评价，是以实现系统安全为目的，应用安全系统工 程原理和方法，对系统中存在的危险因素、有害因素进行辩识与分析，判断系统发生事 故和职业危害的可能性及其严重程度，从而为制定防范措施和管理决策提供科学依据。 开展安全评价工作，是贯彻落实“安全第一，预防为主 方针的重要手段，是企业实施 科学化、规范化安全管理的工作基础。科学、系统地开展安全评价工作，不仅直接起到 了消除危险有害因素、减少事故的发生，有利于全面提高企业的安全管理水平，而且有 利于系统地、有针对性地加强对不安全状况的治理、改造，最大限度地降低安全生产风 险，进一步提高有安全保障的生产能力。因此，安全评价是预防事故的重要技术手段之 一。随着科学技术和现代工业的高速发展，安全评价技术也得到了迅速发展，安全评价 已在当今现代企业管理中占有优先地位。随着科技的进步，特别是计算机技术和信息技 术的发展，将对安全评价工作产生巨大的推动作用。与之相结合的安全评价技术将会在 得到越来越广泛的应用【2 1 。 随着社会和科学技术的发展，安全与风险问题越来越多地成为人们必须面对的问题 之一。安全评估的理论和方法主要对引起事故的有害因素进行识别和分析，判断事故发 生的可能性及其造成危害的大小，为制定安全措施提供依据。油料是易燃、易爆、易挥 发的液体，在火、静电、雷电等外部激励的作用下极易引发意外伤亡事故。对油库安全 状况进行科学、客观的评价，历来都是油库安全管理的重要工作内掣3 1 。 1 1 2 研究的意义 油库工作中客观存在的安全问题，不仅仅是解决事故发生之后的“事后分析”和对 当事人的处理问题，更重要的是研究事故发生的因果关系、影响因素以及它们之间的相 互联系。加强安全管理，实现过程的动态安全评价，将安全管理建立在科学、系统、完 两安石油人学颂：i ：学位论文 善的评价理论之上。 近年来，国内外对油库安全综合评价已做了大量的研究工作，提出了多种安全评价 方法，如故障类型和影响分析( f m e a ) 、故障树分析( f t a ) 、事件树分析( e t a ) 等。以上 方法对单方面的评价有效，但从整体上对油库进行安全评价则显得力度不够1 4 】。国内已 有学者提出了利用模糊综合评价法对油库进行安全综合评价。模糊综合评价法的核心是 建立隶属函数，而模糊隶属度的确定带有很强的主观性和随意性，操作难度较大【5 】。由 于人工神经网络具有人脑神经某些相似的特性，如自学习、自组织、非线性等动态处理、 分布式知识存储和联想记忆等功能。由于油库安全性的因素不仅多，而且相互间的关系 复杂，数据间的相关性、测度也难以确定等方面正是人工神经网络所具有的特点和优势 所在。因此，鉴于神经网络技术在其他相关领域成功应用的经验，提出了用人工神经网 络法进行油库安全评价的基本思想。该方法能克服传统安全评价法的一些缺陷，可以快 速、准确地得到安全评价的结果。这为油库安全生产管理与控制提供快捷而科学的决策 信息，从而及时了解油库安全状况，并预测、控制事故，减少事故损失【6 l 。 为进一步提高安全评价工作的质量，为管理部门提供量化的决策依据，本文将人工 神经网络技术与油库安全评价相结合，用于对油库安全状况进行动态分析及科学的预 测，提高企业安全管理水平，预防事故发生，减少人员和财产损失。 1 2安全评价的研究现状 1 2 1国外安全评价技术的发展及现状 安全评价技术起源于2 0 世纪3 0 年代，是随着保险业的发展需要而发展起来的。保 砬公司为客户承担各种风险，必须收取一定费用，而收取费用的多少是由承担的风险大 小决定的。因此，就存在一个衡量危险程度的问题，这个衡量风险程度的过程即是当时 美国保险协会所从事的风险评价。 安全评价技术在2 0 世纪6 0 年代得到很大的发展，首先应用于美国军事工业。1 9 6 2 年4 月美国公布了第一个有关系统安全的说明书空军弹道导弹系统安全工程，以此 对与民兵式导弹计划有关的承包商提出了系统安全的要求，这是系统安全理论的首次实 际应用。1 9 6 9 年美国国防部批准颁布了最具有代表性的系统安全军事标准系统安全 大纲要点( m i l s t d 8 2 2 ) ，对完成系统在安全方面的目标、计划和手段，包括设计、 措施和评价，提出了具体要求和程序，该标准对系统整个寿命周期中的安全要求、安全 工作项目都作了具体规定。 m i l s t d 8 2 2 系统安全标准从一开始实施，就对世界安全 和防火领域产生了巨大影响，迅速为日本、英国和欧洲其他国家引进使用。此后，系统 安全工程方法陆续推广到航空、航天、核工业、石油、化工等领域，并不断发展、完善， 成为现代系统安全工程的一种新的理论、方法体系，在当今安全科学中占有非常重要的 地位。 系统安全工程的发展和应用，为系统安全评价工作奠定了可靠的基础。安全评价的 2 第章绪论 现实作用又促进了许多国家政府、生产经营单位加强对安全评价的研究，开发自己的评 价方法，对系统进行事先、事后的评价，分析、预测系统的安全可靠性，努力避免不必 要的损失。 1 9 6 4 年美国道( d o w ) 化学公司根据化工生产的特点，首先开发出“火灾、爆炸危 险指数评价法”，用于对化工装置进行安全评价，该法已修订6 次，1 9 9 3 年已发展到 第七版，它是以单元重要危险物质在标准状态下发生火灾、爆炸而释放出危险性潜在能 量的可能性大小为基础，同时考虑工艺过程的危险性，计算单元火灾爆炸指数，确定危 险等级，并提出安全对策措施，使危险降低到人们可以接受的程度。由于该评价方法科 学、合理、切合实际，因此在世界工业界得到了一定程度的应用，引起各国的广泛研究、 探讨，推动了评价方法的发展。 1 9 7 4 年英国帝国化学公司蒙德( m o n d ) i y 。研究开发部在道化学公司评价方法的基 础上引进了毒性概念，并发展了某些补偿系数，提出了“蒙德火灾、爆炸、毒性指标评 价法”。 1 9 7 4 年，美国原子能委员会在没有核电站事故先例的情况下，应用系统安全工程 分析方法，提出了著名的核电站风险报告( w a s h 1 4 0 0 ) ，并被以后发生的核电站事 故所证实。 1 9 7 6 年日本劳动省颁布了“化工厂安全评价六阶段法”，该方法采用了一整套系 统安全工程的综合分析和评价方法，使化工厂的安全性在规划、设计阶段就能得到充分 的保证，并陆续开发了“匹田法”等评价方法。由于安全评价技术的发展，安全评价已 在现代生产经营单位管理中占有重要的地位。 2 0 世纪7 0 年代以后，全球范围内发生了许多震惊世界的火灾、爆炸及有毒物质的 泄漏事故。例如：1 9 7 4 年英国夫利克斯保罗化工厂发生的环己烷蒸气爆炸事故，导致 2 9 人死亡，1 0 9 人受伤，直接经济损失达7 0 0 万美元；1 9 7 5 年荷兰国营矿业公司乙烯 装置中的烃类气体逸出，发生蒸气爆炸，导致1 4 人死亡，1 0 6 人受伤，大部分设备毁 坏；1 9 7 8 年西班牙巴塞罗那市和巴来西亚市之间的通道上，一辆满载丙烷的槽车因充 装过量发生爆炸，当时正有8 0 0 多人在风景区度假，烈火浓烟造成1 5 0 人被烧死，1 2 0 多人被烧伤，1 0 0 多辆汽车和1 4 幢建筑物被烧毁；1 9 8 4 年墨西哥城液化石油气供应中 心站发生爆炸，事故中约有4 9 0 人死亡，4 0 0 0 多人受伤，另有9 0 0 多人失踪，供应站 内所有设施损毁殆尽；1 9 8 8 年英国北海石油平台压缩间因天然气大量泄漏而发生大爆 炸，在平台上工作的2 3 0 余名工作人员只有6 7 人幸免于难，使英国北海油田减产1 2 。 恶性事故造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失，促使各国政府、议会颁布法规，规定 工程项目、技术开发项目都必须进行安全评价，并对安全设计提出明确的要求。日本劳 动安全卫生法规定由劳动基准监督署对建设项目实行事先审查和发放许可证制度：美 国对重要工程项目的竣工、投产都要求进行安全评价；英国政府规定，凡未进行安全评 价的新建生产经营单位不准开工；欧共体1 9 8 2 年颁布关于工业活动中重大危险源的 两安石油人学颂上学何论文 指令，欧共体成员国陆续制定了相应的法律；国际劳工组织也先后公布了1 9 8 8 年的重 大事故控制指南、1 9 9 0 年的重大工业事故预防实用规程和1 9 9 2 年的工作中安 全使用化学品实用规程，对安全评价提出了要求。2 0 0 2 年欧盟未来化学品白皮书中， 明确将危险化学品的登记注册及风险评价作为政府的强制性指令。 由于安全评价在减少事故，特别是减少重大恶性事故方面取得的巨大效益，许多国 家政府和经营单位投入巨额资金进行安全评价。据统计，美国各公司共雇用了3 0 0 0 名 左右的安全专业评价和管理人员，美国、加拿大等国就有5 0 余家专门从事安全评价的 “安全评价咨询公司”。近年来，为了适应安全评价的需要，世界各国开发了包括危险 辨识、事故后果模型、事故频率分析、综合危险定量分析等内容的商用化安全评价计算 机软件包。随着信息处理技术和事故预防技术的进步，新型实用的安全评价软件不断地 推向市场。计算机安全评价软件的开发研究，为安全评价的应用研究开辟了更加广阔的 空间【7 1 。 1 2 2国内安全评价技术的发展及现状 2 0 世纪8 0 年代初，安全系统工程引入我国，受到许多大中型生产经营单位和行业 管理部门的高度重视。通过吸收、消化国外安全检查表和安全分析方法，机械、冶金、 化工、航空、航天等行业开始应用安全分析评价方法，如安全检查表( s c a ) 、故障树分 析( f t a ) 、故障类型及影响分析( f m f a ) 、事件树分析( e t a ) 、预先危险分析( p h a ) 、危险 与可操作性研究( h a z o p ) 、作业条件危险性评价( l e c ) 等，有许多生产经营单位将安全 检查表和事故树分析法应用到生产班组和操作岗位。此外，对石油、化工等危险性较大 的生产经营单位，应用道化学公司火灾、爆炸危险指数评价方法进行了安全评价，许多 行业和地方政府有关部门制定了安全检查表和安全评价标准。 为推动和促进安全评价方法在我国生产经营单位安全管理中的实践和应用，1 9 8 6 年原劳动人事部分别向有关科研单位下达了机械工厂危险程度分级、冶金工厂危险程度 分级等科研项目。1 9 8 7 年原机械电子部首先提出了在机械行业内开展机械工厂安全评 价，并于1 9 8 8 年1 月1 日颁布了第一个部颁安全评价标准机械工厂安全性评价标准， 1 9 9 7 年进行了修订，颁布了修订版。该标准的颁布执行，标志着我国机械工业安全管 理工作进入了一个新的阶段。机械工厂安全评价标准分为两部分：一是危险程度分级， 根据机械行业1 0 0 0 多家重点生产经营单位3 0 余年事故统计分析结果，用1 8 种设备( 设 施) 及物品的拥有量来衡量生产经营单位固有的危险程度，并作为划分危险等级的基础； 二是机械工厂安全性评价，包括综合管理评价、危险性评价、作业环境评价三个方面， 主要评价生产经营单位安全管理绩效，采用以安全检查表为基础、打分赋值的评价方法。 由原化工部劳动保护研究所提出的化工厂危险程度分级方法，是在吸收道化学公司 火灾、爆炸危险指数评价方法的基础上，通过计算物质指数、物量指数和工艺参数、设 备系数、厂房系数、安全系数、环境系数等，得出工厂的固有危险指数，进行固有危险 性分级，用工厂安全管理的等级修正工厂固有危险等级后，得出工厂的危险等级。 4 第章绪论 我国有关部门还颁布了石化生产经营单位安全性综合评价办法、电子生产经营 单位安全性评价标准、航空航天工业工厂安全评价规程、兵器工业机械工厂安全性 评价方法和标准、医药工业生产经营单位安全性评价通则等。 1 9 9 1 年国家“八五”科技攻关课题中，将安全评价方法研究列为重点攻关项目。 由原劳动部劳动保护科学研究所等单位完成的“易燃、易爆、有毒重大危险源识别、评 价技术研究”，将重大危险源评价分为固有危险性评价和现实危险性评价。固有危险性 评价主要反映物质的固有特性和危险物质生产过程的特点以及危险单元内、外部环境状 况，分为事故易发性评价和事故严重度评价；现实危险性评价是考虑各种控制因素，反 映了人对控制事故发生和事故后果扩大的主观能动作用。易燃、易爆、有毒重大危险源 的识别、评价方法，填补了我国跨行业重大危险源评价方法的空白，在事故严重度评价 中建立了伤害模型库，采用了定量的计算方法，使我国工业安全评价方法的研究从定性 评价初步进入定量评价阶段。 1 9 8 8 年国内一些较早实施建设项目“三同时”的省市，根据原劳动部【1 9 8 8 1 4 8 号 文的有关规定，在借鉴国外安全性分析、评价方法的基础上，开始了建设项目安全预评 价实践。1 9 9 6 年1 0 月原劳动部颁发了第3 号令，规定六类建设项目必须进行劳动安全 卫生预评价。原劳动部第1 0 号令、第l l 号令和部颁标准建设项目( 工程) 劳动安全 卫生预评价导则( l d t 1 0 6 19 9 8 ) 等法规和标准对进行预评价的阶段、预评价承担单位 的资质、预评价程序、预评价大纲和报告的主要内容等方面作了详细的规定，规范和促 进了建设项目安全预评价工作的开展。 2 0 0 2 年6 月2 9 日颁布了中华人民共和国安全生产法，规定生产经营单位的建 设项目必须实施“三同时”，同时还规定矿山建设项目和用于生产、储存危险物品的建 设项目应进行安全条件论证和安全评价。2 0 0 2 年1 月9 日国务院第3 4 4 号令发布了危 险化学品管理条例，在规定了对危险化学品各环节管理和监督办法等的同时，提出了 “生产、储存、使用剧毒化学品的单位，应当对本单位的生产、储存装置每年进行一次 安全评价；生产、储存、使用其他危险化学品的单位，应当对本单位的生产、储存装置 每两年进行一次安全评价”的要求。中华人民共和国安全生产法和危险化学品管 理条例的颁布，进一步推动了安全评价工作向更广、更深的方向发展。国家安全生 产监督管理局陆续发布了安全评价通则及各类安全评价导则，对安全评价单位资质 重新进行了审核登记，并通过安全评价人员培训班和专项安全评价培训班，对全国安全 评价从业人员进行培训和资格认定，使得安全评价工作更加有章可依，从业人员素质大 大提高，为新形势下的安全评价工作提供了技术和质量保证。 2 0 多年来，我国的安全评价从无到有、从小到大，期间经历了许多曲折。它的发 展，吸取了环境影响评价、管理体系认证等其他类似工作的很多经验和教训。国家安全 生产监督管理总局已将安全评价体系作为安全生产六大技术支撑体系之一，安全评价体 系将为保障我国的安全生产工作发挥巨大的作用【8 1 。 西安石油人学颂l 学位论文 1 3神经网络理论的发展及应用 1 3 1神经网络的发展 人工神经网络的研究从二十世纪4 0 年代初至今已有半个多世纪的历史。1 9 4 3 年， 心理学家w s m c c u l l o c h 和数学家w a p i t t ，首先提出了一种简单的人工神经元模型 ( 简称m p 模型) ，开创了神经网络理论研究的先河。1 9 4 9 年，d o n a l do l d i n gh e b b 提 出了调整神经网络连接权值的h e b b 规则，它至今仍在各种神经网络模型中起着重要的 作用。5 0 年代开始对人工智能的网络系统进行研究，著名的感知机模型( p e r c e p t r o n ) 和 自适应线性网络。这是神经网络研究的第一次高潮。1 9 6 9 年，m m i n s k y 和s p a p e r t 共同发表了感知器一书，指出单层感知器只能用于线性问题的求解，一度使神经网 络研究处于低潮。7 0 年代，人工神经网络的理论研究进展缓慢，但并没有停顿。许多 神经网络模型都是在这一时期提出的。1 9 8 2 年，美国加州理工学院生物物理学家j o h nj h o p f i e l d 提出的反馈模型，引发了神经网络研究的又一次热潮。在此后的l o 余年中， 神经网络的理论研究取得了许多重大的进展，提出了不少有效的人工神经网络模型计算 理论，j o h nj h o p f i e l d 博士在1 9 8 2 年和1 9 8 4 年提出的h o p f i e l d 网络模型中引入了网络 能量的概念，并给出了网络稳定性判据。h o p f i e l d 网络不仅在理论分析与综合上均达到 了相当的深度，最有意义的是该网络很容易用集成电路来实现。尽管早期的h o p f i e i d 网络还存在一些问题，但不可否认的是由于h o p f i e l d 的研究掀起了神经网络研究的热 潮。1 9 8 6 年美国的d a v i de r u m e l h a r t 和j a m e sl m c c l e l l a n d 及其研究小组提出并行 分布式处理( p a r a l l e ld i s t r i b u t e dp r o c e s s i n g ，简称p d p ) 网络思想，尤其是他们提出的 误差反向传播算法，即b p 算法，已成为至今影响最大、应用最广的一种网络学习算法。 2 0 世纪8 0 年代中期以来，神经网络的应用研究取得了很大的成绩，涉及面非常广泛， 进入发展高潮期。为了适应人工神经网络的发展，1 9 8 7 年6 月，美国圣地亚哥召开了 第一届国际神经网络会议，在会上成立了国际神经网络学会( i n t e r n a t i o n a ln e u r a l n e t w o r ks o c i e t y ，简称i n n s ) 。此后，神经网络技术的研究始终呈现出蓬勃活跃的局面， 理论研究不断深入，应用范围不断扩大。尤其是进入2 0 世纪9 0 年代，随着i e e e 神经 网络会刊的问世，各种论文专著逐年增加，有关神经网络的商业应用专利也在增加，在 全世界范围内逐步形成了研究神经网络前所未有的新高潮p j 。 1 3 2 神经网络的应用 人工神经网络是以计算机网络系统模拟生物神经网络的智能计算系统。网络上的每 个结点相当于一个神经元，可以记忆( 存储) 、处理一定的信息，并与其它结点并行工 作。求解一个问题是向人工神经网络的某些结点输入信息，各结点处理后向其它结点输 出。其它结点接受并处理后再输出，直到整个神经网工作完毕，输出最后结果。在人工 神经网络中以加权值控制结点参与工作的程度。正权值相当于神经元突触受到刺激而兴 奋，负权值相当于受到抑制而使神经元麻痹直到完全不工作。如果通过一个样板问题 6 第章绪论 “教会”人工神经网络处理这个问题，即通过“学习”而使各结点的加权值得到肯定， 那么，这一类的问题它都可以解。好的学习算法会使它不断积累的知识，根据不同的问 题自动调整一组加权值，使它具有良好的自适应性。人工神经网络通过样板的“学习和 培训”，可记忆客观事物在空间、时间方面比较复杂的关系，具有以任意精度逼近任意 非线性连续函数的特性( 自组织，自学习，自适应) 。因此，神经网络很适合处理非线 性数据和含有噪声的数据，特别适合于解决各类预测、分类、评估匹配、识别等问题。 所以，人工神经网络在人工智能、模式识别、数据分析、经济分析、市场预测、金融趋 势、化工最优过程、航空航天器的飞行控制、医学、环境保护等领域都有广泛的应用【i 。 1 4本课题研究的主要内容及创新点 本论文根据油库安全评价工作的实际需要，在对安全评价技术、人工神经网络等理 论深入研究的基础上，较充分考虑影响油库安全生产的各种因素后建立了较完善的评价 指标体系，研究基于b p 神经网络的油库安全评价模型并编制了v i s u a lb a s i c 模型程序， 运行程序计算后分析了b p 神经网络评价方法的标准误差，应用所得权值进行了安全评 价预测试，并针对某油库情况，进行权值分析得出了油库安全整改方案。 本文的创新点主要有以下三点： 1 ) 以油库安全评价的影响因素集为输入层，通过一个隐层得出安全度评分即输出 层，将油库安全评价神经网络简化成为一个； 2 ) 使用v i s u a lb a s i c 编制了神经网络计算软件，更方便企业进行实际应用； 3 ) 应用神经网络软件计算训练，可通过分析运算计算结果预评价油库安全度，并 分析影响因素提出油库安全整改方案，具有良好的实际应用价值。 论文的章节结构如下： 第一章“绪论”主要介绍了课题的提出背景、国内外的研究现状和发展趋势以及课 题研究的主要内容和意义； 第二章“安全评价技术”介绍了安全评价技术的原理、作用，分析了油库安全评价 的主要方法，提出以神经网络为基础的安全评价方法的优点及必要性； 第三章“神经网络的基本原理”介绍了神经网络的基本原理，b p 神经网络的网络 结构、b p 神经网络模型、学习方法，算法推导和b p 算法的编程实现步骤； 第四章“神经网络模型研究和程序设计”介绍了应用运用神经网络理论结合油库安 全评价影响因素建立神经网络模型，并采用v i s u a lb a s i c 语言编制应用程序过程，包括 网络的结构设计，训练以及应用； “结论 总结说明了神经网络在油库安全评价拓展应用的可行性、优越性。 两安石油人学硕f ：学何论文 第二章安全评价技术 2 1 安全评价的基本概念 ( 1 ) 安全和危险 安全和危险是一对互为存在前提的术语。 危险是指系统处于容易受到损害或伤害的状态，常指危险或危险因素。 安全是指系统处于免遭不可接受危险伤害的状态。安全的实质就是防止事故，消除 导致死亡、伤害、急性职业危害及各种财产损失事件发生的条件。例如，在生产过程中 导致灾害性事故的原因有人的误判断、误操作、违章作业，设备缺陷、安全装置失效、 防护器具故障、作业方法不当及作业环境不良等。所有这些又涉及设计、施工、操作、 维修、储存、运输以及经营管理等许多方面，因此必须从系统的角度观察、分析，并采 取综合方法消除危险，才能达到安全的目的。 ( 2 ) 事故 事故是指造成人员死亡、伤害、职业病、财产损失或其他损失的意外事件。意外事 件的发生可能造成事故，也可能并未造成任何损失。对于没有造成死亡、伤害、职业病、 财产损失或其他损失的事件可称之为“未遂事件”或“未遂过失”。因此，事件包括事 故事件，也包括未遂事件。 事故是由危险因素导致的，危险因素导致的人员死亡、伤害、职业危害及各种财产 损失都属于事故。 ( 3 ) 风险 风险是危险、危害事故发生的可能性与危险、危害事故严重程度的综合度量。衡量 风险大小的指标是风险率( r ) ，它等于事故发生的概率( p ) 与事故损失严重程度( s ) 的乘 积，即 r = p s ( 2 - 1 ) 由于概率值难以取得，因此常用频率代替概率，这时上式可表示为 = 警瓣= 警 陋2 ， 式中，时间可以是系统的运行周期，也可以是一年或几年；事故损失可以表示为死 亡人数、损失工作日数或经济损失等；风险率是二者之商，可以定量表示为百万工时死 亡事故率、百万工时总事故率等，对于财产损失可以表示为千人经济损失率等。 ( 4 ) 系统和系统安全 系统是指由若干相互联系的、为了达到一定目标而具有独立功能的要素所构成的有 机整体。对生产系统而言，系统构成包括人员、物资、设备、资金、任务指标和信息等 第二章安全评价技术 六个要素。 系统安全是指在系统寿命期内，应用系统安全工程和管理方法，识别系统中的危险 源，定性或定量表征其危险性，并采取控制措施使其危险性最小化，从而使系统在规定 的性能、时间和成本范围内达到最佳的安全程度。因此，在生产中为了确保系统安全， 需要按系统工程的方法，对系统进行深入分析和评价，及时发现固有的和潜在的各类危 险和危害，提出相应的解决方案和途径。 ( 5 ) 安全评价 安全评价，国外也称为风险评价或危险评价，它是以实现工程和系统的安全为目的， 应用安全系统工程的原理和方法，对工程和系统中存在的危险及有害因素等进行识别与 分析，判断工程和系统发生事故和职业危害的可能性及其严重程度，提出安全对策及建 议，制定防范措施和管理决策的过程。 安全评价既需要安全评价理论的支撑，又需要理论与实际经验的结合，二者缺一不 可。 ( 6 ) 安全系统工程 安全系统工程是以预测和防止事故发生为中心，以识别、分析、评价和控制安全风 险为重点，开发出来的安全理论和方法体系。它将工程、系统中的安全问题看作一个整 体，应用科学的方法对构成系统的各个要素进行全面的分析，判明各种状况下危险因素 的特点及其可能导致的灾害性事故，通过定性和定量分析，对系统的安全性做出预测和 评价，将系统事故发生的可能性降至最低。危险识别、风险评价、风险控制是安全系统 工程方法的基本内容【l l 】。 2 2 安全评价的内容和分类 2 2 1 安全评价的内容 安全评价是一个利用安全系统工程原理和方法，识别和评价系统及工程中存在的风 险的过程。这一过程包括危险危害因素及重大危险源辨识、重大危险源危害后果分析、 定性及定量评价、提出安全对策措施等内容。 ( 1 ) 危险危害因素及重大危险源辨识 根据被评价对象，识别和分析危险危害因素，确定危险危害因素的分布、存在的方 式，事故发生的途径及其变化的规律；按照国家重大危险源辨识标准g b l 8 2 1 8 2 0 0 0 进 行重大危险源辨识，确定重大危险源。 ( 2 ) 重大危险源危害后果分析 选择合适的分析模型，对重大危险源的危害后果进行模拟分析，为企业和政府监督 部门制定安全对策措施和事故应急救援预案提供依据。 ( 3 ) 定性及定量分析 划分评价单元，选择合理的评价方法，对工程、系统中存在的事故隐患和发生事故 9 西安石油人学硕士学何论文 的可能性和严重程度进行定性及定量评价。 ( 4 ) 提出安全对策措施 提出消除或减少危险危害因素的技术和管理对策措施及建议。 2 2 2 安全评价的分类 通常根据工程及系统的生命周期和评价目的，将安全评价分为安全预评价、安全验 收评价、安全现状评价和专项安全评价四类 1 2 - 1 4 1 。 ( 1 ) 安全预评价 安全预评价实际上就是在项目建设前，应用安全评价的原理和方法对该项日的危险 性、危害性进行预测性评价。安全预评价以拟建设项目作为研究对象，根据建设项目可 行性研究报告的内容，分析和预测该建设项目可能存在的危险及有害因素的种类和程 度，提出合理可行的安全对策措施及建议。 经过安全预评价形成的安全预评价报告，将作为项目报批的文件之一，同时也是 项目最终设计的重要依据文件之一。安全预评价报告主要提供给设计单位、建设单位、 业主及政府管理部门。在设计阶段，必须落实安全预评价所提出的各项措施。 ( 2 ) 安全验收评价 安全验收评价是在建设项目竣工验收之前、试生产运行正常之后，通过对建设项目 的设施、设备、装置实际运行状况及管理状况的安全评价，查找该建设项h 投产后存在 的危险、有害因素，确定其程度，提出合理可行的安全对策措施及建议。 安全验收评价是为安全验收进行的技术准备，最终形成的安全验收评价报告将作为 建设单位向政府安全生产监督管理机构申请建设项目安全验收审批的依据。另外，通过 安全验收，还可检查生产经营单位的安全生产保障，确认安全生产法的落实情况。 ( 3 ) 安全现状评价 安全现状评价是针对系统及工程的安全现状进行的安全评价，通过评价查找其存在 的危险和有害因素，确定其程度，提出合理可行的安全对策措施及建议。 对在用生产装置、设备、设施，储存、运输及安全管理状况进行的全面综合安全评 价，是根据政府有关法规或生产经营单位职业安全、健康、环境保护的管理要求进行的。 ( 4 ) 安全专项评价 据政府有关管理部门的要求，对专项安全问题进行的专题安全分析评价，如危险化 学品专项安全评价、非煤矿山专项安全评价等。 安全专项评价一般是针对某一项活动或某一个场所，如一个特定的行业、产品、生 产方式、生产工艺或生产装置等存在的危险及有害因素进行的安全评价，目的是查找其 中存在的危险及有害因素，确定其程度，提出合理可行的安全对策措施及建议。 2 3 安全评价的程序 安全评价程序主要包括：准备阶段、危险危害因素识别与分析、定性及定量评价、 l o 第章安全评价技术 提出安全对策、形成安全评价结论及建议、编制安全评价报告等。 ( 1 ) 准备阶段 明确被评价对象和范围，收集国内外相关法律法规、技术标准及工程和系统的技术 资料。 ( 2 ) 危险危害因素识别与分析 根据被评价的工程和系统的情况，识别和分析危险危害因素，确定危险危害因素存 在的部位、存在的方式、事故发生的途径及其变化的规律。 ( 3 ) 定性及定量评价 在危险危害因素识别和分析的基础上，划分评价单元，选择合理的评价方法，对工 程和系统发生事故的可能性和严重程度进行定性及定量评价。 ( 4 ) 提出安全对策措施 根据定性、定量评价结果，提出各种消除或减弱危险、危害因素的技术和管理措施 及建议。 ( 5 ) 形成评价结论及建议 简要的列出主要危险和有害因素的评价结果，指出工程、系统应用重点防范的重大 危险因素，明确生产经营者应重视的重要安全措施。 ( 6 ) 编制安全评价报告 依据安全评价的结果编制相应的安全评价报告。 2 4 安全评价的依据 安全评价是政策性、技术性很强的一项工作，必须依据中国的现行法律、法规、相 关的技术标准和委托单位的技术、管理资料以及现场勘察情况进行工作，以保障被评价 项目的安全运行，保证劳动者在劳动过程中的安全与健康。 安全评价日前所依据的主要法律法规： 中华人民共和国劳动法； 中华人民共和国安全生产法； 中华人民共和国矿山安全法； 国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监督局( 安监管技装字 2 0 0 2 1 4 5 号) 关于加强安全评价机构管理的意见； 国家安全生产监督管理局安全评价通则及不同安全评价的导则 2 5 安全评价的原则 安全评价工作不仅具有较复杂的技术性，而且还有很强的政策性。因此，要做好这 项工作，必须以国家有关安全生产的法律、法规和技术标准为依据，以被评价项目的真 实情况为基础，用严肃的科学态度，认真负责的精神，全面、仔细、深入地开展和完成 西安石油大学硕i ：学位论文 评价任务。在工作中必须白始至终遵循合法性、科学性、公正性和针对性原则。 2 6 安全评价原理 虽然安全评价的领域、种类、方法、手段繁多，而且评价系统的属性、特征及事件 的随机性千变万化，各不相同，但其所遵循的基本原理是基本一致的。可以归纳为以下 4 个基本原理，即：相关性原理、类推原理、惯性原理和量变到质变的原理。 2 7 油库安全评价方法的分类 油库是储存油料的基地，油料具有易燃、易爆、易挥发等特点，这些潜在危险因素 可能给油库工作人员、用户和周围环境造成一定风险和危害，如何消除和减轻这些风险 和危害，如何建立科学的油库安全评判系统，历来是油库安全研究和管理的重要工作。 对油库安全状况进行科学与客观的评价，有助于油库