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电器类应急装备爆炸灾害环境适应能力评估方法

摘要

本发明公开了一种电器类应急装备爆炸灾害环境适应能力的评估方法,包括的评估步骤具体为:获取爆炸灾害事故及应急装备现场资料信息,TNT当量法获取爆炸灾害事故的TNT当量,超压公式获取应急装备所承受的超压值,根据超压准则及相似定律确定实验平台药量、炸距实验参数,按照易损性及重要性原则从国家标准中确定应急装备性能评价指标,层次分析法确定评价指标分层及指标权重,根据实验结果即应急装备的性能受损情况及采用模糊数学法确定应急装备面临爆炸灾害环境时的适应能力。本发明提及的方法,可以采用实验平台测评电器类应急装备在爆炸灾害环境下的受损情况,进而采用模糊数学综合评价方法评估电器类应急装备在实际爆炸灾害环境下的适应能力。

著录项

  • 公开/公告号CN111932054B

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2022.09.27

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 南京理工大学;

    申请/专利号CN202010540782.3

  • 发明设计人 郭耸;刘洪胜;周筠;王梓;

    申请日2020.06.15

  • 分类号G06Q10/06(2012.01);G06F17/16(2006.01);G06Q50/26(2012.01);

  • 代理机构南京理工大学专利中心 32203;

  • 代理人赵毅

  • 地址 210094 江苏省南京市孝陵卫200号

  • 入库时间 2022-11-28 17:49:28

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2022-09-27

    授权

    发明专利权授予

说明书

技术领域

本发明涉及公共安全与应急领域,更具体地说,本发明涉及一种电器类应急装备爆炸灾害环境适应能力的评估方法。

背景技术

应急装备爆炸灾害环境适应能力主要是指应急装备抵御爆炸灾害冲击波破坏维持其使用功能的能力。电器类应急装备爆炸灾害环境适应能力在下列几个爆炸灾害场景中显得尤为重要:一是在救援或生产作业过程中,有爆炸危险的场所突然发生爆炸,消防救援人员或现场工作人员受伤,他们随时携带的电器类应急装备,如呼救器、对讲机、定位装备等等将会遭受冲击波冲击。此时应急装备能够抵抗爆炸冲击波破坏维持基本功能,帮助受伤人员向外界发出危险信号及维持生命健康显得尤为重要。二是有爆炸危险的场所突然发生爆炸,消防救援人员随身携带的危险气体探测器或者灾害事故现场安装的危险气体探测器能否维持其原有功能,避免人员未做好保护措施进入危险环境,造成人员二次伤害。应急装备一旦失效,事中即造成严重伤亡。

目前人们主要研究了应急装备在非爆炸灾害环境适应能力,然而对应急装备在实际爆炸灾害环境冲击波作用下的适应能力很少有人关注。

发明内容

本发明目的为了填补评估应急装备在实际爆炸灾害事故下适应能力的方法的不足,提供了一种电器类应急装备爆炸灾害环境适应能力的评估方法。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种应急装备爆炸灾害环境适应能力的评估方法,具体步骤为:

S1:爆炸灾害环境的确定及事故TNT当量的确定;

确定需要研究的爆炸灾害事故案例,根据爆炸事故的种类、爆炸物质的物理化学特性、爆炸物质的质量、事故的破坏范围及建筑破坏情况等获取爆炸事故案例对应的TNT当量;

只针对发生在空气环境中的爆炸灾害,步骤S1中所述的根据爆炸事故具体情况确定TNT当量,具体为:

当爆炸事故种类为常见的压力容器物理爆炸时,根据容器的容积、容器内介质的物化性质、相态、容器内的压力关键参数计算获得爆炸事故对应的TNT当量,具体公式如下:

当压力容器内的物质全部为压缩气体时,对应的TNT当量为:

其中,W

当压力容器内的物质全为液体时,对应的TNT当量为:

其中,W

当压力容器内的物质为气液混合物时,对应的TNT当量为:

其中,W

当爆炸为化学爆炸时,根据爆炸物质的物理化学特性、爆炸物质的质量确定爆炸事故对应的TNT当量,具体为:

当事故的爆炸物质为固体时,根据爆炸物质的TNT当量系数及爆炸物质的质量确定爆炸事故对应的TNT当量:

W

其中,W

当爆炸物的超压当量系数可以从由相关手册查出时,K=超压当量系数,当爆炸物的超压当量系数不可以查出时,由爆炸物的爆热确定TNT当量系数,

当事故的爆炸物质为气体或液体时,根据爆炸物质的蒸汽云当量系数、物质的爆热及爆炸物质的质量确定爆炸事故对应的TNT当量:

其中,W

S2:确定待研究应急装备在爆炸事故中承受的超压;

所获取的待研究应急装备在爆炸灾害事故中所处的位置或距离爆炸中心的范围对应的超压值或超压范围,包括:

空气中发生爆炸时,由于应急装备所处环境复杂,爆炸路径中的障碍物情况难以确定,可利用下式求解对应的冲击波入射超压经验公式:

获取应急装备在所处的位置大致承受超压,其中,W

根据实际爆炸灾害事故的现场地面情况及待研究应急装备在该爆炸事故中所处的位置或范围,确定冲击波入射超压经验公式对应的爆炸系数,将该爆炸灾害事故中待研究应急装备所处的位置或范围及步骤1中确定的事故TNT当量带入选取入射的冲击波入射超压经验公式,确定应急装备所处的位置或范围对应的入射超压值或超压范围;

根据入射冲击波超压、爆炸中心高度、炸药TNT当量及爆炸中心与应急装备的距离确定反射冲击波超压。具体的:

根据爆炸事故药量与爆炸高度的关系

其中,P

S3:确定实验平台药量及应急装备的位置;

根据冲击波破坏超压准则,只要应急装备承受爆炸超压一样,应急装备受到的破坏作用也大致相同。按照霍普金森爆炸相似定律,确定当实验平台中应急装备承受的超压与步骤2中确定的实际爆炸灾害事故中应急装备承受的超压相同时,实验平台所需的炸药药量及应急装备离实验药柱的距离。

所获取的实验平台药量及应急装备距离实验平台爆炸中心的位置,包括:

根据霍普金森比例定律,在药量为W

进一步的,根据爆炸灾害环境的具体情况布置实验场地及设备位置。具体的:

根据事故爆炸高度、实际事故应急装备离爆炸中心的距离及应急装备的高度,确定爆炸中心及应急装备连线与过爆炸中心的垂线的角度

爆炸事故及实验平台的药量与爆炸高度的关系式

进一步的,遵照爆炸冲击波破坏超压准则:当受破坏目标遭受的爆炸冲击波超压相等时,目标的受损程度大致相同。实验平台应急装备承受入射超压与爆炸事故研究物资承受入射超压相同,再加上两者的发生马赫反射的临界角度

S4:应急装备性能评价指标的选取、划分及权重确定;

从功能角度出发,依据电器类应急装备的国家标准确定所研究的电器类应急装备的主要功能。根据初步的实验结果、相关研究文献质料确定电器类应急装备的易损性功能、重要功能,再依据易损性原则及功能重要性原则,筛选性能评价指标,采用层次分析依据各功能的共性及主次关系划分层次确定爆炸灾害环境适应能力目标层、判断准则层及性能指标层,从而建立所研究的电器类应急装备的爆炸灾害环境适应能力评价体系,并采用层次分法确定各指标权重。

S4中性能指标权重确定,通过n个性能指标间两两比较,确定各指标之间的相对重要程度,构成两两比较判断矩阵A=(a

(1)将特定电器类应急装备的n个功能指标按照功能共性划分层次,一般可以分为电器类应急装备爆炸灾害环境适应能力目标层、电器类应急装备一级指标层、电器类应急装备二级指标层对特定器类应急装备性能评价指标进行分层,构建应急装备性能评价指标体系。将二级指标层及三级指标层中的k个应急装备性能指标(k

其中a

a

(2)采用特征根法确定功能判断矩阵的特征向量W,AW=λ

其中λ

(3)进一步的,通过求解功能指标比较判断矩阵的一致性比例CR,当CR小于0.1,依据判断矩阵A求出的指标权重向量时可以接受的,否则,重新检查功能指标两两比较矩阵A,修改错误的功能元素重要度a

一致性比例CR具体计算如下:

其中平均随机一致性指标RI可根据矩阵的阶数即某一层的指标元素个数k查表可得。当k为1、2、3、4、5时对应的RI为0、0、0.52、0.89、1.12。

(4)最后将三级级指标层中的各指标权重乘以其对应的二级指标层的权重即可得出n个电器类应急装备性能指标相对于电器类应急装备爆炸灾害环境适应能力目标层的权重。

S5:基于实验结果评估应急装备爆炸灾害环境适应能力。

根据实际实验结果,即应急装备在不同爆炸冲击波峰值超压值下各性能指标的受损情况,采用模糊数学法对所确定的评价指标定量化。通过构建模糊评价矩阵和各指标权重,基于最大隶属度原则确定应急装备爆炸灾害环境适应能力,采用实验平台,完成实际爆炸灾害事故下电器类应急装备的环境适应能力的研究。

S5中采用模糊数学法对评价指标定量化确定应急装备爆炸灾害环境适应能力,具体步骤如下:

(1)根据S4步骤中采用层次分析法确定的n个应急装备性能评价指标,确定评价因素集可以设为X={X

(2)确定评语等级集,根据特定应急装备各项性能评价指标特性确定评价等级集,可以设为D={D

(3)采用国家标准中规定的装置设备对实验后应急装备各性能指标的情况进行检测。依据检测得出的爆炸灾害环境冲击波破坏后各性能评价指标实测值,从每个因素X

其中,γ

(4)确定评价因素集中元素对于应急装备爆炸灾害环境适应能力目标层的权重U=(u

(5)将应急装备各评价指标对应于目标层的权重U和各评价模糊关系矩阵R合成,得到特定应急装备爆炸灾害环境适应能力的模糊综合评价结果向量B,即B=U.R=(b

可选的,采用最大隶属度原则对模糊综合评价结果向量进行分析,即确定b

本发明相对于现有技术相比具有优点如下:

1、本发明提出了一种评估电器类应急装备在爆炸灾害环境适应能力的方法,弥补了人们对应急装备在爆炸灾害环境下适应能力研究的不足。实现了依托实验平台电器类应急装备性能实际受损情况的实验结果,结果综合评价方法,完成了电器类应急装备在爆炸灾害环境下整体性能情况的评估;

2、通过依据实际爆炸灾害事故现场信息,采用TNT当量法确定爆炸灾害事故的TNT当量,依据超压破坏准则作为主要破坏标准即装备承受超压相同时遭受的破坏大致相同,并利用相似准则求出与大型爆炸灾害事故中应急装备承受的超压相同时,实验平台对应的药量和应急装备离爆心的距离,解决了利用实验平台模拟实际爆炸灾害事故的困难。为采用实验平台研究爆炸灾害事故中应急装备的环境适应能力提供了实验方法;

3、通过运用层次分析法对选取的指标确定层次体系并确定体系中各评价指标对应于应急装备环境适应能力目标层权重,通过运用直观的综合评价方法如模糊数学法,将难以准确定值的各级评价指标定量化,将受到多种性能指标制约的电器类应急装备爆炸灾害环境适应能力情况做出一个总的评价,较好的完成了电器类应急装备爆炸灾害环境适应能力评价。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电器类应急装备爆炸灾害环境适应能力的评估方法的流程示意图。

图2为本发明实施例提供的电器类应急装备爆炸灾害环境适应能力的评估方法的具体流程图。

具体实施方式

为了方便读者更快速、清楚的了解本发明的目的、技术方案,下面将对本发明实施例作具体的说明。显然,所描述的实施例只是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

一种电器类应急装备爆炸灾害环境适应能力的评估方法,具体步骤为:

S1,爆炸灾害环境的确定及事故TNT当量的确定;

只针对发生在空气中爆炸灾害,具体的,

首先确定研究的爆炸灾害环境,为了获取爆炸环境爆炸冲击威力,第一步就需要确定该爆炸事故的TNT当量,通过对事故报告、现场调研报告、新闻纪实等资料信息分析提炼获取待确定爆炸灾害环境TNT当量所需的信息:爆炸事故现场地面软硬程度、应急装备离爆炸中心距离、爆炸的主要物质、参与爆炸的物质的总量,当政府官方事故调查报告中如已给出爆炸事故的TNT当量,TNT当量采用事故调查报告中的数据。

所需的信息为爆炸事故的类型(物理爆炸、化学爆炸)、爆炸物质(固体、液体、气体、及该物质的TNT当量系数)、爆炸物质的质量、爆炸物质的物理状态(固体、气态、液体、固液混合、气液混合)。

步骤S1中所述的根据爆炸事故具体情况确定TNT当量,具体为:

当爆炸事故种类为常见的压力容器物理爆炸时,根据容器的容积、容器内介质的物化性质、相态、容器内的压力关键参数计算获得爆炸事故对应的TNT当量,压力容器内的物质状态有如下几种情况:全部为液体、全部为压缩气体、全部为水蒸气、气液混合物。具体公式如下:

当压力容器内的物质全部为压缩气体时,对应的TNT当量为:

其中,W

当压力容器内的物质全为液体时,对应的TNT当量为:

其中,W

当压力容器内的物质为气液混合物时,对应的TNT当量为:

其中,W

当爆炸为化学爆炸时,根据爆炸物质的物理化学特性确定该物质TNT当量系数或者蒸汽云当量系数、参与爆炸物质的质量乘以TNT当量系数确定爆炸事故对应的TNT当量。化学爆炸种类繁杂,爆炸物质按标准环境下相态可分为固体、液体、气体三类。具体为:

当事故的爆炸物质为固体时,根据爆炸物质的TNT当量系数及爆炸物质的质量确定爆炸事故对应的TNT当量:

W

其中,W

当爆炸物的超压当量系数可以从由手册查出时,K=超压当量系数,当爆炸物的超压当量系数不可以查出时,由爆炸物的爆热确定TNT当量系数,

当事故的爆炸物质为气体或液体时,根据爆炸物质的蒸汽云当量系数、物质的爆热及爆炸物质的质量确定爆炸事故对应的TNT当量:

其中,W

可选的,例如,爆炸事故的爆炸物质的质量为32kg、根据爆炸物质名称查找的超压当量为0.8,确定爆炸物质的TNT当量系数为0.8,利用公式,W

S2,确定待研究应急装备在爆炸事故中承受的超压;

具体的,为了确定应急装备可能遭受的冲击波超压大小,需要分析灾害破坏范围的爆炸高度、地面情况、确定救援人员或者工作人员在装配应急装备时可能的活动范围。地面情况包括混凝土等刚性地面和普通土壤地面。爆炸物按离地面高度可分为空中爆炸和地面爆炸,依据文献,当炸药质量W

需要说明的是爆炸中心周围建筑爆炸可能发生在周围没有房屋等障碍物的开敞环境与发生在建筑物内部的非开敞环境。当爆炸发生在开敞环境时,周围是没有什么障碍物阻挡的冲击波只会在地面发生反射现象,冲击波峰值超压得到增强,应急装备受到反射冲击波的破坏。而如果周围存在障碍物,由于实际事故周围环境的复杂性,冲击波不仅会发生在地面反射,还会在障碍物表面发生反射、扰流现象、破坏障碍物导致冲击波超压具体是难以确定的,对于这种情况只能给出一个大致值。非开敞环境下应急装备承受的冲击波会受周围建筑环境影响得到不同程度的衰减。为提高方法的可行性,空气中发生爆炸时,由于应急装备所处环境复杂,爆炸路径中的障碍物情况难以确定,应急装备的承受的破坏冲击波超压取保守值,即按照爆炸在应急装备所处位置处产生的未经障碍物阻挡的反射冲击波超压。

具体的,可利用我国国防工程设计规范中空中爆炸冲击波入射超压经验公式:

其中,W

根据入射冲击波超压、爆炸中心高度、炸药TNT当量及爆炸中心与应急装备的距离确定反射冲击波超压。具体的:

根据药量与爆炸高度的关系

其中,P

可选的,例如,当爆炸事故发生在钢筋混凝地面,救援人员或者工作人员在装配应急装备离爆炸中心的范围为8~12m。则该事故炸高H=0,地面为刚性地面,爆炸中心及应急装备连线与过爆炸中心的垂线的角度

S3,确定实验平台药量及应急装备的位置;

具体的,需要根据S1步骤确定的爆炸灾害TNT当量值(例如25.6kg)及实际爆炸灾害中应急装备距离爆炸中心的距离(例如8~12m)确定爆炸实验平台所需药量及应急装备的布置距离。

根据霍普金森比例定律,在爆炸事故TNT当量为

进一步的,根据爆炸灾害环境的具体情况布置实验场地及设备位置。具体的:

根据事故爆炸高度、实际事故应急装备离爆炸中心的距离及应急装备的高度,确定爆炸中心及应急装备连线与过爆炸中心的垂线的角度

当以上条件满足时,那么按照霍普金森比例定律,

进一步的,遵照爆炸冲击波破坏超压准则:当受破坏目标遭受的爆炸冲击波超压相等时,目标的受损程度大致相同。实验平台应急装备承受入射超压与爆炸事故研究物资承受入射超压相同,再加上两者的发生马赫反射的临界角度

可选的,例如,实验平台引爆的球形炸药的TNT当量为0.1kg,实验平台应急装备承受的反射超压为72~166Kpa时,应急装备离0.1kg球形炸药的距离需满足如下关系:

S4,应急装备性能评价指标的选取、划分及权重确定;

具体的,应急装备性能评价指标的选择至关重要,为了便于分析评价各性能指标好坏,从设计功能的角度出发,需要参照特定应急装备的国家标准(无国家标准时依据行业标准)对其各项性能指标的规定,确定出主要的评价指标。依据前人对所确定的电器类应急装备功能易损性研究或初步试验结果从各项性能指标中确定出易损性的性能指标。依据相关专业人士的研究文献确定出待研究的应急装备的重要的性能指标。依据易损性原则及重要性原则筛选出最终的应急装备性能评价指标。

采用层次分析法,根据系统中各应急装备性能评价指标之间的主次关系及共性,对确定应急装备性能评价指标进行分层。按照目标层、一级指标层、二级指标层对确定应急装备性能评价指标进行分层,构建应急装备性能评价指标体系。需要注意的是确定指标体系时,划分的层次及各层次内的评价指标元素最好不超过9个,应为支配的评价指标元素过多将会造成难以进行指标间的两两比较。

将二级指标层及三级指标层中的k个应急装备性能指标(k

其中a

a

采用特征根法确定功能判断矩阵的特征向量W,AW=λ

其中λ

进一步的,通过求解功能指标比较判断矩阵的一致性比例CR,当CR小于0.1,依据判断矩阵A求出的指标权重向量时可以接受的,否则,重新检查功能指标两两比较矩阵A,修改错误的功能元素重要度a

一致性比例CR具体计算如下:

其中平均随机一致性指标RI可根据矩阵的阶数即某一层的指标元素个数k查表可得。当k为1、2、3、4、5时对应的RI为0、0、0.52、0.89、1.12。

重复上述求解各评价指标元素对上一层的权重的步骤及一致性检验保证两两判断矩阵的合理性,确定应急装备评价体系中各一级指标层对目标层的权重及各二级指标层对一级指标层的权重以及二级指标对于目标层的权重。

最后将三级级指标层中的各指标权重乘以其对应的二级指标层的权重即可得出n个电器类应急装备性能指标相对于电器类应急装备爆炸灾害环境适应能力目标层的权重。

可选的,当特定电器应急装备为消防员呼救器(非通讯型)时,参照消防员国家标准GB27900—2011《消防员呼救器》并咨询呼救器生产人员等相关专业人士,确定该应急装备最主要功能为呼救报警、定位功能。本文进行了试探性实验,实验条件为:方圆3m内无障碍物、药柱置于地面、沙土地面、呼救器距离地面10cm。试探性实验结果表明:当实验药量为0.46kg,药柱TNT当量系数为1.8,呼救器离爆炸中心2.7m时呼救器报警功能完好,报警声音可达110db,仪器表明有轻微磨损、无裂缝。当实验药量为0.46kg,药柱TNT当量系数为1.8,呼救器离爆炸中心2.7m时呼救器报警功能完好,报警声音可达110db,仪器表面有轻微磨损、无裂缝。当实验药量为0.46kg,药柱TNT当量系数为1.8,呼救器离爆炸中心2.5m时呼救器报警功能失常,没有报警声音,仪器表明有轻微磨损、无裂缝。仪器表面磨损对防爆等级及防水性能产生负面影响。定位灯仍能正常显示,有轻微磨损。依据初步实验结果,认为报警声音强度、定位方位灯亮度、防爆等级、防水等级、外观情况为易损性功能。沈坚敏在发表的《国家标准GB27900—2011《消防员呼救器》解读——消防员呼救器产品改进启示》文章中指出预报警功能的启动与解除、预报警及正式报警声音强度、电池老化而不能长时间正常报警、方位灯的亮度是消防员呼救器(非通讯型)使用过程中的重点关注点。依据该文献确定消防员呼救器的重要功能包括:预报警功能的启动与解除、正常报警时间、报警声音强度,方位灯亮度。按照易损性原则及重要性原则筛选出最终的消防员呼救器各代表性性能评价指标。消防员呼救器各代表性性能评价指标及具体含义如表1所示:

表1消防员呼救器各代表性性能评价指标及具体含义

进一步的,采用层次分析法及德尔菲法,分析非通讯型消防员呼救器系统中各应急装备性能评价指标之间的关系,对非通讯型消防员呼救器性能评价指标进行分层。将判定呼救器爆炸灾害环境能力的性能评价指标按属性分为若干组,构造不同的层次。同一层次的元素作为准则对下一层的某些元素起支配作用,同时它又受上面层次元素的支配。可选的,按照目标层、一级指标层、二级指标层对确定通讯型消防员呼救器性能评价指标进行分层,构建非通讯型消防员呼救器性能评价指标体系层次结构。其中消防员呼救器性能评价指标体系层次结构如表2所示:

表2消防员呼救器性能评价指标体系层次结构

咨询相关专业人员,通过分析安全性能指标、报警性能、可靠性能指标对于目标层的重要程度,并赋予不同的值a

其中a

α

一级指标层相对对于目标层重要度的两两比较判断矩阵A如下:

可选的采用特征根法确定判断矩阵的特征向量W,AW=λ

其中λ

通过计算比较判断矩阵的一致性比例CR,当CR小于0.1,判断矩阵求出的权重向量时可以接受的。

一致性比例CR具体计算如下:

其中平均随机一致性指标可根据矩阵阶数即指标元素个数n查表可得。当n为1、2、3、4、5时对应的RI为0、0、0.52、0.89、1.12.

优选的,通过编写相应的软件程序,输入判断矩阵,由计算机确定该判断矩阵的最大特征值,确定判断矩阵的特征向量W,将W归一化后确定一级指标元素对于目标层的权重向量,并完成比较判断矩阵的一致性比例计算及检验。通过计算比较判断矩阵的一致性比例CR,当CR小于0.1,判断矩阵求出的权重向量时可以接受的,否则,重新检查两两比较矩阵,修改错误的元素重要度α

最大特征值λ

一致性比例CR=0.0279<0.1,构建的两两判断矩阵的一致性可以接受,求出的一级指标对于目标层权重可以接受。

同理可以计算二级评价指标对于一级评价指标安全性能指标、报警性能、可靠性能的权重。各评价指标相对于上一层的权重计算结果如表3所示:

表3各评价指标相对于上一层的权重

将一级指标层对于目标层权重及二级指标层内各性能指标对一级指标层的权重整合起来,确定消防员呼救器各性能评价指标对于消防员呼救器爆炸灾害环境试验能力的权重。各评价指标相对于目标层层的权重计算结果如表4所示:

表4呼救器各评价指标相对于目标层的权重

S5:基于实验结果评估应急装备爆炸灾害环境适应能力。

根据实际实验结果,即不同爆炸冲击波峰值超压值下应急装备各性能指标的受损情况,采用模糊数学法综合评价法对所确定的评价指标定量化。通过构建模糊评价矩阵和各指标权重,基于最大隶属度原则确定应急装备爆炸灾害环境适应能力。

可选的,所述的S5中采用的模糊数学法对评价指标定量化确定应急装备爆炸灾害环境适应能力。

根据S4步骤中采用层次分析法确定的n个应急装备性能评价指标,确定评价因素集可以设为X={X

可选的,当特定电器类应急装备为消防员呼救器时,根据S4步骤中确定的7个性能评价指标作为非通讯型消防员呼救器环境适应能力的评价因素集U={U

确定评语等级集,根据特定应急装备各项性能评价指标特性确定评价等级集,可以设为D={D

可选的,根据消防员呼救器的各项性能评价指标特性将消防员呼救器爆炸灾害环境适应能力分为3个等级D={D

表5呼救器性能评价指标境优秀、良好、差三个评价等级所对应的性能指标标准。

采用国家标准中规定的装置设备对实验后应急装备各性能指标的情况进行检测。依据检测得出的爆炸灾害环境冲击波破坏后各性能评价指标实测值,从每个因素X

其中,γ

可选定,假定某大型消防装备公司生产消防员呼救器承受的超压为72、166Kpa(爆炸灾害事故TNT当量为25.6kg时,离爆炸中心8、12m处呼救器承受的超压),试验后,该类呼救器的各项性能指标按照国标规定的检测设备检测的性能指标具体值为表6所示:

表6消防员呼救器承受的超压为0、72、166Kpa时性能性能评价指标实测值。

可选的,用线性函数表示性能指标对各级评价等级的隶属度:

其中,a

用隶属度函数公式求不同爆炸灾害环境下各性能指标评价因子对评价等级的隶属度,72Kpa及166Kpa超压爆炸灾害环境下消防员呼救器性能指标评价因子对评价等级的隶属度见表7、8所示。

表7消防员呼救器承受的超压为72Kpa时消防员呼救器性能指标评价因子对评价等级的隶属度。

表8消防员呼救器承受的超压为166Kpa时消防员呼救器性能指标评价因子对评价等级的隶属度。

基于上表,消防员呼救器承受的超压为72、166Kpa对应模糊关系矩阵分别为R

确定性能指标评价因素集中各性能指标元素相对于呼救器爆炸灾害环境适应能力目标层的权重U,S4步骤中已经确定,U=(0.211,0.363,0.133,0.133,0.075,0.072,0.013);

将应急装备各评价指标对应于目标层的权重U和各评价模糊关系矩阵R合成,得到特定应急装备爆炸灾害环境适应能力的模糊综合评价结果向量B,即B=U.R=(b

其中,bi表示应急装备爆炸灾害环境适应能力从整体上看对Di等级的隶属程度,即应急装备爆炸灾害环境适应能力从整体上看属于D

可选的,采用最大隶属度原则对模糊综合评价结果向量进行分析,即确定b

可选的,对于消防员呼救器承受的冲击波峰值超压为72、166Kpa的爆炸灾害环境适应能力模糊综合评价结果向量B

根据模糊综合评价结果向量结果,消防员呼救器承受的冲击波峰值超压为72Kpa时,其整体性能状况对于“良好”等级的隶属度最大为0.810,对于“优秀”等级的隶属度最小为0.157,基于最大隶属度原则,判断呼救器整体性能等级为“良好”。

消防员呼救器承受的冲击波峰值超压为166Kpa时,其整体性能状况对于“差”等级的隶属度最大为0.686,对于“优秀”等级的隶属度最小为0.023,基于最大隶属度原则,判断呼救器整体性能等级为“差”。

也就是说爆炸事故发生后,如果发生在钢筋混凝地面的爆炸事故TNT当量为25.6kg,当消防员呼救器的位置距爆炸中心12m左右时,该企业生产的呼救器承受的反射超压约为72Kpa,呼救器整体性能的状态等级为“良好”,救援过程中呼救器的性能受损程度不大。在该爆炸灾害环境下,呼救器爆炸灾害环境适应能力良好,基本可以正常使用。当消防员呼救器的位置距爆炸中心8m左右时,该企业生产的呼救器承受的反射超压约为166Kpa,呼救器整体性能的状态等级为“差”,救援过程中呼救器的性能受损严重,不能正常使用。呼救器在该爆炸环境中爆炸灾害环境适应能力差。

应用本发明提出的技术方案,通过分析所要研究的爆炸灾害环境相关质料,确定爆炸灾害事故TNT当量,进而确定待研究电器类应急装备在该爆炸事故中可能承受的爆炸灾害环境。结合冲击波破坏超压准则和空气中爆炸相似定律,确定爆炸实验平台的爆炸灾害环境与大型爆炸灾害环境相似时,实验平台药量及应急装备的布置情况。根据实验平台完成实际不同爆炸灾害环境的模拟,研究了特定应急装备在不同爆炸灾害环境下各性能评价指标实际受损情况。从功能角度出发,依据电器类应急装备的国家标准确定所研究的电器类应急装备的主要功能。根据初步的实验结果、相关研究文献质料确定电器类应急装备的易损性功能、重要功能,再依据易损性原则及功能重要性原则,筛选性能评价指标。采用层次分析法建立特定电器类应急装备性能评价指标体系,依托平台应急装备性能受损结果,并结合模糊数学综合评价方法评估了电器类应急装备于爆炸灾害事故下的环境适应能力。实现了凭借实验平台模拟实际爆炸灾害事故,完成了电器类应急装备在该实际爆炸灾害环境适应能力评估。

以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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