矿井通风评价指标体系的构建

矿井通风评价指标体系的构建

1确定评价指标体系权重该井通风优化评价指标体系是一个整合了不同纵向和外部因素的综合系统。因此,在矿井通风优化指标权重确定过程中,单一指标或已不再适用。另外,评价指标体系中的权重,是指标体系的核心,也是优化工作的重要参考依据。目前可用于进行矿井通风优化评价指标体系权重确定的方法可分为两大类:主观法与客观法。基于客观赋权法的多目标决策法具有科学客观等优点,并且可减弱主观确定权重的决策者偏好影响。本文采用多目标决策法中的拉开档次法分析并确定矿井通风系统优化评价指标体系权重。2拉开文件法确定重量2.1多个被评价对象的信任度是一个显拉开档次法可构造系统评价函数及相应的评价模型。该法不具有继承性,但突出整体差异,具有客观、评价过程透明和保序性好等优点。从几何角度观察,n个被评价对象可以看作由m个评价指标构成的m维评价空间中的n个点(或向量)。从而寻求n个被评价对象的评价值(标量)就相当于将此n个点向某一维空间作投影。然后选择指标权系数,使得各被评价对象之间的差异尽量拉大,即按照m维评价空间构造一个最佳的一维空间,使各点在一维空间上的投影点分散程度最大。2.2状态向量xm取极大型评价指标x1,x2,…,xm的线性函数为系统综合评价函数。y=w1x1+w2x2+⋯wmxm=WTX(1)y=w1x1+w2x2+⋯wmxm=WΤX(1)式中,W=(w1,w2,…,wm)T是m维待定正向量(其作用相当于权重系数向量),X=(x1,x2,…,xm)T为被评价系统的状态向量。2.3确定权重系数向量的准则设第i个系统的m个标准观测值为xi1,xi2,…,xim,代入公式(1)得:Y=⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢y1y2⋮yn⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥=AW=⎡⎣⎢⎢⎢⎢x11x21⋮xn1x12x22⋮xn2⋯⋯⋯x1mx2m⋮xnm⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎡⎣⎢⎢⎢⎢w1w2⋮wn⎤⎦⎥⎥⎥⎥(2)Y=[y1y2⋮yn]=AW=[x11x12⋯x1mx21x22⋯x2m⋮⋮⋮xn1xn2⋯xnm][w1w2⋮wn](2)确定权重系数向量W的准则是最大限度地体现出各个系统的差异,即使指标向量的线性函数yi的取值分散程度或方差尽可能大。因此,n个被评价对象取值构成样本的方差为:s2=1n∑i=1n(yi−y¯)2=YTYn−y¯2(3)s2=1n∑i=1n(yi-y¯)2=YΤYn-y¯2(3)从而有ns2=WTATAW=WTHW,此时限定WTW=1,得:⎧⎩⎨⎪⎪maxWTHWs.t.WTW=1W>0(4){maxWΤΗWs.t.WΤW=1W>0(4)2.4ax对应的特征向量由公式(4)取W为H的最大特征值λmax对应的特征向量。将其归一化后,便得权重系数向量W=(w1,w2,…,wm)T,且∑j=1m∑j=1mwj=1。3使用示例以某矿为例,为进行矿井通风系统优化,构建矿井通风优化评价指标体系,利用标度法对各指标重要度进行评分,通过拉开档次法确定指标体系权重。3.1矿井通风系统指标体系综合文献,借鉴当前通风学者建立的矿井通风系统评价指标体系,建立以技术、经济、抗灾和管理四个方面为主的矿井通风系统指标体系,如图1所示。参照文献,结合重要度准则及1-9标度法,创建指标标度的专家打分表,将重要度分为五个层次,按重要程度予以分级,具体分数及含义如表1所示。3.2重要度值数据库确定权重的数据来源主要是各个评分专家对各项指标的重要度进行评判,利用专家问询方式,采集指标重要度数据。数据一共4组,分别由4位专家填写,使得各组样本具有独立性,避免样本之间的相互干扰。以通风方式合理性为例,参照表1,专家一认为其重要度在很重要与非常重要之间,故对其评分为8分,以此类推,最后将采集的数据汇合成表,为接下来的拉开档次法计算做准备,如表2-4所示。3.3确定综合权重根据拉开档次法计算公式(1)、(2)、(3)、(4),先确定最大特征值λmax,并将特征值对应的特征向量作标准归一化,乘上各自所在层次权重,得最终各指标权重及排序如表5所示。3.4技术方案的经济性及技术性指标由表5可知,在20项指标中,在指标层方面,权重值最大的指标是通风网络布局合理性,其次是通风设备购置费;在准则层方面,技术可靠性指标共有4项指标排名前十,比重约为31.7%,管理性指标总体比重约为16.8%。在四项准则层中,经济性指标在整个优化体系中约占33.67%,技术性指标仅次其后,两者共占65.4%。由此可见,经济性与技术性指标是矿井通风优化及控制的研究重点。其中,通风网络布局合理性、通风巷井工程费、通风巷道阻力合理性和吨煤通风电费等四项指标是研究重点的主要方面。4矿井通风评价指标体系单元的确定利用拉开档次法分析并确定矿井通风系统优化