引航员登离轮水域风险评价研究

    汪竞峰　周品江+刘通

    

    

    

    摘 要：以引航员登离轮水域为研究对象，系统分析引航员登离轮水域选址需考虑的各方面因素，重点分析引航员登离轮作业及引航过程的安全风险，对引航员登离轮水域风险因子进行辨识，在此基础上建立基于云模型的引航员登离轮水域风险评价方法，对引航员登离轮水域的安全风险进行定量评价。

    关键词：引航员登离轮水域 风险评价 云模型

    Abstract：Taking pilot boarding&disembarking waters as the object of study. By analyzing every factor that should be concerned， the paper has emphasized the security risk and obtained its identification of risk factors， then found up the risk assessment method of pilot boarding&disembarking waters based on cloud model and taken quantitative evaluation for it.

    Key words：pilot boarding water， risk assessment，cloud model

    风险评价方法一般分为定性、定量、定性与定量相结合三类，在海上通航风险评价方面多采用定性与定量相结合的方法，常用的方法有层次分析法、模糊综合评价法、事故树理论、事件数理论、贝叶斯网络方法、人工神经网络评价法等。

    李德毅院士在基于概率论和模糊数学理论的基础上提出的云模型，把空间实体的模糊性和随机性集成到一起，减少了人工的干预，在一定程度上克服了以上方法的局限性，能够较好地实现定性概念与定量之间的不确定转换，为定性与定量相结合的信息处理提供了有力工具。基于云模型，以青岛港为例，对案例海港的引航员登离轮水域进行风险评价，为沿海港口引航员登离轮水域的选址设置提供相关理论依据及应用参考。

    云模型基本理论

    1、云的定义

    设U是一个用精确数值表示的定量论域，C是U上的定性概念，若定量值x∈U，且x是定性概念C的一次随机实现，x对C的确定度μ（x）∈[0，1]是有稳定倾向的随机数μ：U→[0，1]，x→μ（x），则在论域U上的分布称为云，每一个x称为一个云滴。

    云滴是对定性概念的定量描述，云滴的产生过程表示定性概念和定量值的不确定性映射，每个云滴的确定度反映了模糊性，且云滴本身也是一个随机值。云是用语言值表示的某个定性概念与其定量表示之间的不确定性转换模型，由云滴组成，云滴越多，越能反映这个定性概念的整体特征。

    云的数字特征用期望Ex、熵En、超熵He三个数值来表征如图1所示。

    2、云发生器

    云发生器是指生成云滴的算法或硬件。包含正向云、逆向云、X条件云和Y条件云发生器。正向正态云发生器是某个定性的语言描述概念同定量数值表示之间相互转化不确定性的模

    型，是由定性到定量的关系映射，具有前向直接的特点。

    正向正态云发生器算法：

    输入：参数（Ex，En，He），生成云滴的个数n。

    输出：n个云滴drop（xi，yi），i=1，2，3，…，n。

    （1）生成以Ex为期望值，En为方差的正态随机数x；

    （2）生成以En为期望值，He为方差的正态随机数En；

    （3）计算 y=exp[-（x- Ex）2/2（En） 2]；

    （4）组合（x，y），形成一个云滴；

    重复（1）～（4），直至生成所需n个云滴。

    引航员登离轮水域风险评价云模型的构建

    1、风险识别

    引航安全包括引航员登轮过程的安全性及引航过程的安全性，在引航员执行引航任务的全过程中，影响引航员人身安全的最主要环节是在登离轮的过程中，引航过程的安全也与登轮水域位置关系密切，因此登离轮水域的设定是否合理至关重要。通过分析引航员登离轮过程中各项关联因素，总体上存在的风险因素如图2所示。

    2、评价指标体系的建立与量化

    为了引航员登离轮水域风险进行评价，首先需建立评价指标体系，评价指标体系的各级评价因子可根据上文风险识别中

    的风险因子确定，选取自然环境、水域环境、交通环境4个一级评价因子，9个二级评价因子，建立相应的评价指标体系并确定各个评价因子的评价标准，风险评价标准采用百分制，分5个区间，分别对应风险高、较高、一般、较低、低5个评价等级，如表1所示。

    3、评价因子权重确定

    在评价过程中，各评价因子权重的确定对于评价结果起到决定性的作用。目前常用的评价因子权重确定方法主要层次分析法、专家评分法等。文中评价因子权重的确定采取专家询问并结合层次分析法，根据不同专家引航员登离轮水域风险的认识程度，给出各评价指标之间的两两重要度对比，得到加权平均后的指标权重，确定各级评价因子对引航员登离轮水域风险的权重wi，wij，见表1：

    4、评价标准的概念云模型描述

    利用正态云模型来描述已确定的引航员登离轮水域风险评价评语集的5个评价标准。评价标准采用百分制，分为5个区间。每个评价标准的等级状态都有对应的评语取值范围，具有上下界，形如[Cmin，Cmax]，利用正态云模型将其云化。云参数计算式为：

    Ex=（Cmin+Cmax）/2

    En=（Cmax-Cmin）/6

    He=k

    式中，k为常数，其大小可根据变量本身的稳定性进行调整。