基于熵权的矿井通风系统灰色综合评价

ｌ（） Ｚ（ ） １ ｍ ２
ｌ（ ） ｎ
（） ５ 确定评价指标的熵权。信 息熵是随机变 量不确定度 的量度 ， 其计算 式是
三
日（ ＝ 一 ｙ１ｙ ， Ｏｎ 竹） ＃ ｏ ． ． ｌ ｎ Ｏ＆Ｏ
（） ３
式 中 ， 为评价对象 的个数 。 ｍ
综合评价 中各指标 的指 标 值 变 异 程 度 越 大 ， 息 熵 信 日（ ） ｙ 越小 ， 指标 提供 的信 息 量越 大 ， 指标 的权 重 也越 该 该 大； 反之 ， 该指标的权重就越小 。利用各指标 的信 息熵 ， 以 可 计算其熵权 。
何形状 的接近程度来 判断其 联 系紧密 程度 ， 一般 来说 ， 几何 形状越 接近 ， 变化趋势也就越接近 ， 关联度就愈大 ， 反之就愈
式中， ｝（） 『 Ｖ０ ｜为第． ）ｌ ｝ 个指标的第ｋ 个数据， ” ｋ为均值 Ｖ｝（）
化后第 － 『 个指标的第 ｋ 个数据 ， 为第 个指标所有指标值
图１ 矿井通风系统评价指标体系
表 １ 城郊 、 车集、 新桥煤矿的通风 系统原始数据
的平均 。
ｍ
，一
小 。灰 色综合评价利用灰 色关 联度作为测度 ， 计算参考数列 和比较数列 的灰色关 联度 ， 优势 分析 ， 进行 得到 评价 对象 的 优劣顺 序。
（） １确定评价指标 。评价 指标 反映 出评价对 象的多种属 性 和性 能 ， 是对评价对象进行 比较 的依 据 。
技术可行性ｌ
ｌ 经济合理性 Ｉ
主 矿 通 吨 通 井 风 煤 风 外 井 主 机 部 巷 通 效 漏 工 风 蛊 益 风 程 机 素 费 耗 电 量
ｌ 安全可靠性
抗 灾 能 力
∑ （ 一 （ｉ ｌ １ Ｈ ｙ ／ ｍ） ）ｎ
ｌ ／』（） ｉ ２ （ ）
（） ４
Ｌ， （） ） ５
灾能力等指标 的指标值通过相关领域专家打分获得。
矿 井通 风 系 统
计算第 个指标 的熵权 ａ： ｉ
口＝ 『 — — — — ＿ — — — 一 ＿ ，， ， ， — Ｊ ’ ３… ＇ 『 ’ ’ ：Ｉ ：ｌ２ｊ
ｒ ｐｌｄｔ ｓｌ ｅｗ ｉ ｔ ｆｅａ ａ ｏ ｎｅ ｎｔｅｍｏｄ ｏ ｅ ｏ ｒｈｎｉ ｖｌａｏ ｎ ｅｓｂ ｃｉｔ ｉ ａｃｒｉｉ ｅ ｙｉａｐｉ ｏ ｅｔ ｅ ｈ ｖｌ ｔ ｎｉ ｘｉ ｈ ｄ ｆ ｙｃｍｐｅｅｓ ｅｅａ ｔｎａｄｔ ｕｊ ｔｉ ｎ ｓｅａ ｎ ｔ ｓ ｅ ｏ ｖ ｈ ｇ ｏ ｕｉ ｄ ｖ ｕｉ ｈ ｅ ｖｙ ｔｎ ｇ ｈ
基础 ， 它可 以排除全矿井 瓦斯 量的 ８ ％ ～９ ％， ０ ｏ 回采 工作面 瓦斯量的 ７ ％ 一８％ ， ０ ｏ 装有 抑尘 装 置 回采 工作 面 粉尘 量 的 ２％ 一 ０ ， ０ ３ ％ 深井 回采工作 面热量 的 ６ ％ ７ ％［ 。由此可 ０ ０ ２ 】 见， 对矿井通风系统作 出客观 可靠 的评价 ， 是矿 井安 全生产
（） ６构造权重矩 阵 ， 行灰 色综合 评价 。根据各 指标 的 进
熵权 ， 可得 到权重矩 阵 ， 由评价矩 阵和权 重矩 阵可求 出用灰
色关联度矩 阵 曰表示 的评价结果 ：
卫
鋈蓁 Ｉｌ 垂萋 Ｉ主 功 机 风 通
曰＝Ａ×Ｒ ｂ
・ｉ ） ｌ （
（） ６
式 中 ， ｉ ｂ 为 个评价对象 的灰 色关联度 值。 灰色关联度越大 ， 说明该评价对象越接近于最优指标 。
ｆ（ ） ｆ ２ １１ １ ） （
Ｒ＝
当评价对象 的各个指标 间分 为不 同层次时 ， 需要 采用 多
层次综合评价模型 。多 层次综合 评价是 在单层次 综合评 价
的基 础 上 进 行 的 ， 价 方 法 与 单 层 次 相 似 。 第 二层 次 评 价 结 评
果组成第一层 的评价矩 阵 ， 然后按照单层次计算 出第 一层 次 的评价结果 。
・
４ ・ ０
因此 可以根据灰色关 联度 的大小对各 评价对 象进 行优劣 排
加
序。
式 ，为 辨 数， ｏ ］取 通 取ｏ ；ｒｎ 一 中１ 分 系 在［１ 值，常 ・Ｉ 粤ｌ ０ ，中 ５Ｉ 孚 ｕ
ｌ 为两级最小差 ； 咖 。 一 Ｉ 为两级最大差。 各评价对象与最优指标 的关联系数组成评价矩阵 Ｒ：
２１ 年第 ３ 卷第 １ 期 ０１ ７ ２
Ｄ ｃ ｍｂ ｒ２ １ ｅ ｅ ｅ ０ｌ
Ｉｄｓ ｉ ａ ｔ ｄＥｖｒ ｍ ｎａ Ｐｏｅｔｎ ｎ ｕｔａ Ｓｆｙａ ｎｉｎ ｅｔ ｒｔ ｉ ｒｌ ｅ ｎ ｏ ｌ ｃｏ
工业安全 与环保
・３ ・ ９
基 于熵 权 的 矿 井 通风 系统 灰 色综 合 评 价 ＊
权重 ， 以避免指标 权重确定的主观性。运用基于熵权 的灰色综合评价对永煤集团城郊矿、 可 车集矿、 新桥矿 的通风 系统进行 评价 ， 得到了各矿通 风系统的优劣顺序 ， 同时指出了各 矿通 风系统存在 的问题 ， 并提出相应 的改进措施 。评价结果表 明， 此
方法符合实际情 况 ， 为类似灰色系统 的评价提供 了借鉴。
计算各指标值 的比重 ， 即
＝
性、 经济合理性 、 安全可靠 性 ３ 个方面加 以考虑 ， 此为第一层 次评价指标 。影 响技 术可行 性 、 济合理 性 、 经 安全可靠 性的 指标为第二层 次指 标。指标体 系 的层次结 构关 系如 图 １ 所
示。永煤集 团城郊 煤矿 、 车集煤 矿 、 桥煤矿 的通风 系统原 新 始数据见表 １ 。其中通风方式 、 风机 稳定性 、 风流稳定性 、 抗
ｗｄｇ ｔｃｎ ｂ ｖ ｉｅ ．Ｔ ｅ ｅ ｏ ｒｈ ｓｖ ｖ ｌａｉｎｂ ｓｄＯ ｎｒｐ ｅｇｔｉ ｓｄｔ ｏ ｄ ｃ ｖｌａｉｎ ｉ ｈ ｅｔ ａｉｎｓｓ ｍｓ ｈ ａ ｅａ ｏｄ ｄ ｈ ｙｃｍｐｅ ￣． ｅｅ ａｕ ｔ ａｅ ｎｅ ｔ ｙｗ ｉｈ ｓｕ ｅ ｏｃ ｎ ｕ ｔｅａｕ ｔ ｓＯ ｉ ｏ ｏ ｏ ｌｔｅｖ ｎｉ ｔ ｙｔ ｌ ｏ ｅ
＋ｌ
＝
［ ０ ｋ］（ ＋ ） Ｖ（（） ｍ １ ） ／
（） ４ 确定评价矩 阵。 以最优指 标集 为参考 序列 ， 各个 评
价对象 为比较序列 ， 由下式计算第 ｉ 个评价对象与最优指标
集 的第 ＿ 『 个最优指标的灰色关联 系数 Ｉ ｊ 。 ／ ） （
＊ 基金项 目： 国家重点基础项 目研究发展计划 （ ｏ ￣ ２６ｏ ） 国家 自然科学基金 （ｏ７ｏ ８ 资助 。 ２ ９ ｇ ２ １７及 ０ ５ ｓ４３ ）
矿井通风系统进 行评 价。
１ 基于熵 权的灰 色综合评价模型
数据均值化对数据进 行无 量纲 化处理 。数据 均值化 是指用 这个数据列 中所有数据 的平均值去除所有数据 ， 以得到一个
占平均值一定百分 比的新 数列 。
ＶＩ （ ） １ ｊ： ）｝
（） １
灰 色关联度分析实 质上是 通过 比较数 据序 列 曲线 的几
相 同， 需要把数据进行无量纲化处理才 能进行 比较。本文用
价、 基于粗糙集 一神经 网络 的方法 、 Ｏ ＳＳ法 、 Ｈ Ｔ ＰＩ Ａ Ｐ等［ ６， ３】 ＿
上述方法中有些 主观性较大 ， 计算过于复杂 。为 了避 免 有些 上述缺点 ， 可将熵权Ｌ应 用于灰 色综 合评 价［模 型 中 ， ’ 】 ８ 】 并对
０ 引 肓
（） ２确定最优指标 集 ｌ 。各评 价指标 的最优值组成 的 ， 集合称为最优指标集 ， 它是评价对象间 比较的基准。最优 指 标集和各评价对象 的指标组成矩 阵 ：
口ｌ
● ● ● ● ● ■
矿井通风系统 由通 风动力 及其 装置 、 风井 巷 网络、 通 风 流监测与控制设施等 组成 ， 目的有 ： 给井 下工作 人员 其 ①供 适量 的新鲜空气 ； 稀释 并排除 有害气 体 与粉尘 ； 为井下 ② ③ 创造 良 的气候条件 ｎ。矿井 通风系统是矿井 防灾 、 好 】 抗灾 的
ｄ
ｎｎｓ ＇ ｍ ｅｈ 曲ｌ ｅｉｅ ｎａ ｅｔ ｔｎｓ ｔ ｅ皿 ｏ ｔ ｕ， ｎ ｉａｙｔｅ ｏ ｄｅ，ｎａ ￣ｌｔｅ ｅ ∞ ｘ ｔ ｌ ｎｌ ｉ ｓｎ ｅｐｉ ｅ ｏｔ ａｄｆ ｌ ｈ ￣ ｓ ｄｉ ｌｖ ｉ ｏ ｙ ｅ ａ ｎｄ ｎｌ ｃ
ｎ ｎ ｇｉ
８ｅ ｍ ｓ ｒ Ｖ ａ
的重要保证 。 目前 ， 对通风系统评价 的定量化 方法主要有模糊综合评
Ｄ＝
ｉ
ｔｌ Ｊ ｛
其 中。 ｍ为评价对象数 ， ｎ为 评价 指标 数 ， 表示第 ， 指 个
标的 最优值， 表示第ｉ ｖ ， Ｊ 个评价对象中 『 第＿ 个指标的 原始值。
（） ３数据无量纲化 。各指标组成 的序列 取值 单位一般不
２ 矿 井通 风 系统 灰 色 综 合评 价
ｌ（ １ ）
ｌ（ ） ｚ ２ ２１ ２ ） （
－
ｌ（ ห้องสมุดไป่ตู้ ２ ｎ
●
：
：
以永煤集 团城郊煤 矿 、 车集煤矿 、 新桥煤矿为例 ， 分别 对 其通风系统进行灰 色综 合评 价。 ２ １ 确定评价指标体系 ． 矿井通风系统 是一个多层次 、 动态 、 糊的复杂 系统 ， 模 要 对其作 出全面 、 客观 的评 价 ， 首先要 确定科学 合理的评价 指 标体系。以通 风系统的评价标准为出发点 ， 以从技 术可行 可
Ａｂ ｔａｃ Ｖｅ ｔａｉ ｙｔｍ ｖ ｌａｉｎ ｉｏ ｅｏ ｔｅｍｏｔⅢｐ ｓｒ ｔ ｎｉ ｔ ｎ ｓｓｅ ｅ ａｕ ｔ ｓ ｎ ｆ ｈ ｌ ｏ ｏ ｓｉ （
ｍ朗ｓｌ ｔ ｎ ｓ ｃ ｈ ａｅ ｆ ｏｌｅｙｅ ｔｒｒ ｅ ．Ｔ ｅｅ ｔ ｐ ｈ ｏ Ｉ ｏｅｈ ｎ ｅｔｅｓｆｔ ｏ ｃｌ ｒ ｎｅｐ ｓｓ ｈ ｎｒ ｙｔｅ － ｙ ｉ ｉ ｏ