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DS证据理论在原油码头安全评价中的应用

文档作者：耿安杰邓宗竹纪文静刘进利宫宁宁文档来源： 1 陕西省天然气股份有限公司 2 西部钻探1 程有限公剐 3．北京兴油T 程项}j管理有限公司河北省分公司		点击数：	更新时间： 2022年04月27日
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2第014 2l年卷第I 11 月1 期 当 代 化 工
Contemporary Chemical Industry
Vo1．4i，No．i i
November，201 2
D—S证据理论在原油码头安全评价中的应用
耿安杰 ，邓宗竹 ，纪文静 ，刘进利 ，宫宁宁。
(1 陕西省天然气股份有限公司， 陕西咸阳710016；
2 西部钻探1 程有限公剐， 陕两榆林719000； 3．北京兴油T 程项}j管理有限公司河北省分公司，河北廊坊065000)
摘 要：原油码头安全状况是一个涉及很多因素和多层次结构的非线性系统。针对原油码头安全评价中存
在的不确定性问题，为此提m运用D—S证据理论对原油码头进行安全状况分析。通过分析影响原油码头安全的
因素，建立了原油码头安全评价指标体系和证据理论模型。实例表明，用D—S证据理论对原油码头进行安全评
价是有效的、可靠的。
关键词：原油码头；安全评价；D—S证据理论；可信度
中图分类号：TE 624 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460(2012)11—1226—03
Application of D．S Evidence Theory in Crude Oil
Terminal Safety Assessment
GENGAn-fie ，DENGZong-zhu ，JI Wen-jing ，LIUJin—li ，GONGNing—ning
(1．Shaanxi Provincial Natural Gas Co．，Ltd．，Shaanxi Xianyang 7 1 00 1 6，China：
2．Western Drilling Engineering Co．Ltd．．，Shaanxi Yulin 7 1 9000，China：
3．Beijing Xingyou Project Management Co．，Ltd．Hebei Branch，Hebei Langfang 065000，China)
Abstract：The crude oil terminal safety is a non．1inear systen that refers to many factors and multilayer structure．In
this paper,to solve the problem of uncertainty in crude oil terminal safety assessment，D—S evidence theory was used to
carry out the safety assessment of crude oil termina1．The safety evaluation index system of crude oil terminal and a
model based evidence theory were established through analyzing various safety factors．Application examples show
that the D—S evidence theory for crude oil termina1 safety assessment is effective and reliable．
Key words：Crude oil terminal；Safety assessment：Evidence theory；Credibility
随着“十二五”规划的实施和对石油的需求的增
加，为保证我同石油的战略储备量，从经济角度考虑，
原油水路运输费用最省，因此，国家加强了原油码头
的建设。而石油的装载主要依靠轮船，在石油的运输
过程中，石油具有泄漏和爆炸的危险，为保证航运安
全和水域不受污染，有必要对油码头进行安全评价研
究。本文从码头的环境、人员、管理、以及设备等方
面着手，综合考虑各因素的影响利用证据理论建立数
学模型，得到油码头的安全状况。
1967年，Dempster首先提出证据理论⋯，Sha r
在他的基础上，改进了证据理论 0。证据理论就是
把证据和整个问题分解为若干个子证据、子问题，
并根据D—s证据融合准则，将所有子证据进行融合，
就可以求得整个问题的解。目前证据理论主要用来
解决专家评判和风险评价等问题 。一。
1 原油码头安全评价体系的建立
原油码头的安全运行主要依靠科学的调度和
管理。鉴于原油码头的特点，本文按照系统工程理
论，将原油码头的安全状况由6个子系统的安全状
况得到。如图1所示，而子系统的安全状况各自的
影响因素综合得到。这个过程采用证据理论结合准
则来实现，底层因素的安全性由专家根据经验给出。
港 自然条
平面布置状况
交通流量
港 设施
安个 竹
他状况
水文气蒙影响
码头作业条
陆域布置
水域布置
码头设施
航标效能
防 涝措施
状况
图1原油码头安全评价指标体系
Fig．1 Safety assessment index system of crude oil terminal
本文将安全等级分为“优”“、良”、“、中”、
“及格”、“差”，在评价分数层中 为模糊评语，
记作 ㈣，⋯， }， ㈣= ，)，⋯，p( ))为
收稿日期：2012 06—29
作者简介：耿安杰(1 985一)，男，辽宁锦州人，助理工程师，2008年毕业于辽宁石油化工大学油气储运工程专业，研究方向：从事天然气输送技
术工作 E-mail：genganjie@1 26．corn。
通讯作者：邓宗竹(1 987 )，男，在读硕士研究生，主要从安全评价研究。E-mail：dzzl987628@tom．corn。
第4l卷第11期 耿安杰，等：D-S证据理论在原油码头安全评价中的应用 1 227
专家关于模糊评语集给出的模糊评价值，p㈣)(其中 —评价指标个数c
z=1，2，⋯，刀)为对应模糊评语 的模糊评价值，
其取值范围为0≤p( )≤1，且p(Hi)>p(Hi+1)(i=1，
2，⋯ ，n-1)。
2 基于证据理论的原油码头站安全评
价模型
在安全评价过程中，首先由专家确定影响因素
及其权重；对模糊评语集和底层各因素对模糊评语
集的确信度赋值，然后确定各层指标因素的基本概
率分配，再次通过D—s准则合成为总的概率分配，
最后可以得到整个系统的安全状况，从而确定评价
等级。证据理论评价模型如图2所示。
[ 索刈符评价等级的概率分布
J
l』一据合成总的概率分布l
图2 证据理论评价模型
Fig．2 The evaluation model of evidence theory
在证据理论中，将某个样本空问称为“识别框
架”，记作0，一个基本命题记作 其中q=l，2，⋯，
， 为0子集， l，2，⋯ ， 之间是相互独
立的。由此给出证据合成准则，据此对系统进行安
全评价。具体步骤如下：
(1)确定确信度。一般情况下由专家给出确定指
标的可信度 ，各指标隶属于评价等级的确信度可
以表示为：
= (届( )， (ei)，⋯ (ei)) (1)
式中： 一指标隶属等级的确信度；
f2)确定指标隶属各等级的概率分配。指标的基
本概率分配如式(2)。
lm (Ci)= !L ( )= ( )
：{ na ， (l =：l’， 2，‘⋯‘‘l’)J (2二 )
( )=l一Σm )
L 1
式中：m (e ) 指标隶属于各等级的概率；
m (e )一未分配的概率；
＆h 一权重最大的指标)的权重；
∞ 一非关键指标的权重；
口一优先系数，这里取0．9(0．9≤d≤1)
(3)根据证据合成准则。设有两个证据是完全
独立的，它们在识别框架oJ：的集函数表示分别为
ml和m2。则
fm ( )=0
Σ 枷：( (3)
【 ， ( J 2(y A
其中： ： Σ (X)m
2(y)
f )I I卅^(y)
它反映了证据的冲突程度。式(3)称为合成m
和m2的Dempsler证据合成准则，记为m J2= 1 0 m2。
(4)F}1公式S=Σ p( )得出原油码头安全
q=I
系统的量化值，该值为证据理论模型的输出。
3 实例分析
下面通过某个具体码头 。，来说明如何使用证
据理论来解决评价问题。
(1)确定评定分数
舴 ， ， ， ， }即安全评价等级 {优，
良，中，及格，差}将这些评价分数量化为p{ ={1，
0．8，0．6，0．4，0．2 o
(2)专家给出的权重和可信度如表1所示。
表1 各指标的权重及确信度
Table 1 The weight and creditability of each index
港区自然条件 ，O．14
平面布置状况＆0．22
油码头安伞性 交通流量自 0·2O
港区设施自0．17
安全监管 ， 0．12
其他情况 0．15
水文气象影响日．
码头作业条件
陆域布置
水域布置＆!
交通流量 ，
码头设施0
航标效能R
防旱涝措施B．
监管状况B
其他情况
(3)指标权重规范化 为突出各指标之间的相对重要性，必须对指标
化 工
权重进行规范化。由公式(2)，关键指标权重规范化
公式为 ： 旦： ×1： ；非关键指标权重规范化
f~O
m ax
公式为 ： 旦，其中 为关键指标的权重。指
q
标权重的规范化值，如表2所示。
表2 指标权重规范化值
Table 2 The normalized value of each index weight
(4)指标的概率分配
根据公式(2—3)的算法，分别得到单个指标
和多指标隶属各等级的概率分配，见表3一表7。
表3 自然条件因素概率分配
Table 3 Probability distribution of natural condition factors
表4 平面布置因素概率分配
Table 4 Probability distribution of layout elements
表5 港区设施因素概率分配
Table 5 Probability distribution port facility factors
表6 安全监管因素概率分配
Table 6 Probability distribution of safety regulatory factors
表7 系统子因素概率分配
Table 7 Probability distribution of sub-factors system
由表7得到整个原油码头站系统的可信度分
布。优、良、中、及格、差的可信度分别为0．003 6、
0．934 1、0．058 29、0．000 16、0．002 96。由算法步骤
f4)可得到整个系统安全等级为：
= Σ p(Hq)
q-t
= 0．002 96x0．2+0．000 16x0．4+0．058 29x0．6+
0．934 l x0．8+0．003 6x 1
= 0．786 5
0．6<0．7865<0．8，则油码头的安全状况介于中等
和良好之间，偏向于良好。．
4 结论
通过算例可以看出，在对某系统进行安全评价
时，可以根据层次分析法确定影响系统安全的各种
因素，依据专家的经验与历史统计数据，由专家估
计底层因素对评价结果的影响权重，最后运用D—s
证据理论的证据融合准则，考虑所有因素共同作用
后对整个系统的影响，最后得出整个系统的安全等
级。本文尝试性地将证D—s据理论应用到原油码头
的安全评价中，处理评价过程中的不确定性及多因
素问题，并建立了相应的数学模型，该模型具有可
行性与实用性。
参考文献：
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