灰色关联理论在职业危害因素分析中的应用

吴爱梅，陈玉明(昆明理工大学，云南 昆明 650093)

灰色关联理论在职业危害因素分析中的应用

吴爱梅，陈玉明
(昆明理工大学，云南 昆明 650093)

【摘 要】对某公司工艺过程中烧结粉尘浓度情况进行分析，利用灰色关联理论的关联度得出粉尘导致职业危害的主次生产点，获得应控制粉尘浓度的关键工作地点，确定检测方法、检测仪器及布点设置采样。最后根据结果数据分析原因以便企业对其采取整治优化措施。节约安全成本，取得最大经济效益。以此为据，灰色关联理论可尝试应用在企业的其他职业危害因素分析中。

【关键词】灰色关联分析；关联度；粉尘浓度检测

在当前以经济效益为主导的环境下，利用各种先进科技手段和合理方法来获得最大的安全效益是企业运行中的重要环节，而在此环节中做到有的放矢，防止资源浪费，获得最优的安全成本分配就显得至关重要。本文利用灰色关联分析法对某公司烧结部分粉尘浓度动态变化的监测资料进行系统分析，为公司职业健康系统的粉尘点危害程度进行客观科学的排序[1]。关联度排列出烧结部分粉尘浓度的主要特征，得出控制烧结部分粉尘浓度的关键工作地点，以获得企业采取整治优化措施时的优化安全成本分配，促进职业健康安全系统迅速而有效的发展。

1　灰色关联分析的基本理论

灰色关联分析法是以一个多因素的历史样本数据作为依据用灰色关联度分析来获得因素之间的强弱程度的统计分析方法，样本数据之间变化的态势越相似，则其关联度越大，以得到一个关联度“亲密”的排序。

灰色关联度分析是灰色系统分析方法针对不同性质问题的做法之一。其可分成局部性灰色关联度与整体性灰色关联度两类，主要的差别在于局部性灰色关联度必须要求有一不作为分析内的参考序列，而整体性灰色关联度是其分析内的任一序列均可为参考序列。常遇见的曲线凭借直观的形状判断，无法将其量化而产生不小的误差以致影响分析准确度。例如两条曲线形状相近，凭借肉眼观察有一部分十分相近，但是有一部分相差很远，依此是得不到其关联度的。灰色关联分析基本思想是根据序列几种曲线间的几何形状的相似程度来判断不同序列之间的关联程度是否紧密(也就是相适度的程度大小)，曲线越接近，则相应序列之间的关联度就越大，反之就越小。而当曲线只有一部分相近时，灰色关联分析是同时将几条不同的曲线与参考序列用量化的方法进行相似程度分析，弥补了仅通过曲线形状来判断关联度的不足。灰色关联分析根据发展趋势分析弥补了数理统计方法导致的不足。值得一提的是，关联度分析是基于灰色系统的灰色过程, 进行因素间时间序列的比较来确定哪些是影响大的主导因素, 是一种动态过程的研究，对职业危害因素可以有一个持续不断的分析过程。

2　职业危害因素的灰色关联模型

2.1 数据生成

自从1982年中国学者邓聚龙教授创立了灰色系统理论后，灰色理论得到了广泛的应用，并产生了一系列有效的灰色决策方法[3-5]，灰色关联分析就是其中利用比较多的一种，建立灰色关联分析一般需经过五个步骤：处理原始数据生成指标序列→关联系数的计算→关联度的计算→依据关联度排出关联序列→列关联矩阵。

(1) 指标数据序列的生成。

因各行业因素数据的意义不同，数据的量纲也有所区别，造成建模时候难以进行指标间直接对比分析。为了提高灰色关联分析的建模精度，通常将各因素数据进行必要的数据再生成，以消除数据序列中的不同量纲及不可比性。数据预处理方法包括区间值化处理、级差最大值处理、均值化处理、百分比处理、归一化处理、初值化处理等。本文根据某公司的实际情况采用均值化处理方法。

均值化处理是利用一个数列的所有数据分别除以该数列的平均值，从而得到一个新数列的方法。新数列无量纲、数据值必须＞0。

设原始数据数列为x0，

x0=x0(i) (i=1,2,3,…,n)(1)

对原始数据X0作均值化处理后得Y0：

2.2 关联系数的计算

令原始数据X0为经过变化后的母序列，子序列为Xi(i=1,2,…,n)，且

则曲线X0与Xi在k点的相对关联系数为：

2.3 关联度的计算

关联系数仅表示不同时刻参考序列和各序列之间的关联程度，要从总体上获得序列之间的关联程度，必须求出它们的时间平均值，即关联度。比较时间序列，如果两个序列在每个时刻都重合，即关联系数与关联度处处为1，如果两个时间序列的关联系数都＞0，则关联度也都＞0。因此，计算两个比较序列的关联系数的均值得出的就是其之间的关联度，其数学模型表示为：

式中：γi——第i个子序列与母序列的关联度；

n ——两个比较序列的长度。

2.4 关联序的排列

用关联度的大小次序描述各因素间的关联程度。将m个子序列对应同一母序列的关联度按大小顺序排列起来，便组成了关联序，记为{x}。通过对各个子序列与同一母序列的关联度大小对各子序列的关联度进行排序，因此得到相对于母序列来说各子序列的关联程度大小关系。此关联序列同样反应出各子序列对母序列影响程度。比如，r0i>r0j，则称{xi}对于同一母序列{x0}优于{xj}，记为{xi}>{xj}。求出对应的关联矩阵为：

如果上述关联分析矩阵中第i 列满足：

则表明母序列yi相对于其他母序列为最优。

灰色关联度加权分析综合考虑了各评价指标的重要程度，根据专家法计算的指标优先权重列出的公式为：

ω=(ω1,ω2,…,ωn)(11)

3　灰色关联分析在粉尘检测中的应用

3.1 粉尘因素的确定

在检测中，公司烧结场所涉及到多种有毒有害危险因素。从已有的检测数据得到，烧结场所主要包括四个工作场所，分别为配料运输带、生石灰运输带、烧结筛分、烧结配料皮带。通过现有数据与国家标准进行比较，二氧化硫、一氧化碳STEL指数、铅烟的短时浓度超限倍数符合国家标准，但其烧结单元及炼钢单元的部分作业场所粉尘浓度严重超标。在粉尘检测单元中，按粉尘检测结果最大值30.65mg/m3，危害因数30.65/8=3.83。粉尘(呼尘)检测结果最大值14.84mg/m3，危害因数14.84/4=3.71。同理得出一氧化碳的危害因数0.83，给职工的身体健康带来了极大的危害[6-8]。在此通过灰色关联分析解释了引起粉尘浓度超标的主要原因、次要原因，并给出关联系数，据此为公司的安全工作的下一步指明了工作方向与工作重心。根据检测数据，配料运输带、生石灰运输带，烧结筛分，烧结配料皮带的粉尘浓度情况见表1。

表1　烧结部分粉尘浓度(mg/m3)

3.2 计算序列初值像

将各检测点粉尘均值浓度作为参考数列，粉尘浓度作为比较数列。在这里采用均值化方法为比较参考数列与比较数列之间的数据。对表1的各因素初值化处理，由式(2)得到无量纲序列见表2。

表2　烧结部分各因素数据无量纲序列

3.3 关联系数的计算

计算出差序列，记Δi(k)=|x0′(k)-xi′(k)|。

其中Δi(k)=Δi(1),Δi(2),…,Δi(n), (i =1, 2，…，n)。

根据表2中已求得的值，求出Δi(k)，得到的差序列见表3。

表3　烧结部分各因素数据差序列表

3.4 两级最大差和两级最小差计算

由表3中数据，计算出：

烧结部分极差最大值Δi(max)=3.1658 (13)

极差最小值Δi(min)=0(14)

求关联系数：式中：k=1,2，…,m；

i =1,2，…,n；

ρ∈(0,1)取0.5。

求得的关联系数见表4。

表4　烧结部分各因素数据关联系数

3.5 关联度的计算

根据灰色关联度计算公式：

得到烧结部分关联度计算值结果：

r01=0.726 1；r02=0.657 1；r03=0.727 0；r04=0.769 3。

即得到排序为排序有：r04＞r03＞r01＞r02。

4　结论

(1) 四个主要工作场所中烧结配料皮带的粉尘浓度关联度最高，即表明其对整个烧结生产车间环境影响最大，然后依次是烧结筛分、配料运输带和生石灰运输带。

(2) 加大烧结配料皮带的除尘投资可明显减少整个烧结工作区域的粉尘浓度，对改善作业场所的环境效果最直接。然后依次是烧结筛分、配料运输带、生石灰运输带。

(3) 职业安全卫生管理可以依据以上

灰色关联分析结果制定安全投入分配，针对性的采取整治优化措施，从而改善工作场所粉尘污染问题，降低粉尘区域工作人员患尘肺病的概率，获得最大的安全效益。

(4) 通过分析结果表明，灰色关联分析方法误差小，结果科学精确，可以应用在职业病危害因素的研究分析上，作为职业卫生安全综合决策的一种方法。

【参考文献】

[1]陈早阳.红河钢铁公司型钢生产过程职业卫生现状调查研究[D].昆明:昆明理工大学国土资源工程学院, 2013.

[2]马川川.基于灰色关联分析的煤矿安全投入研究[D].昆明:昆明理工大学国土资源工程学院,2013.

[3]刘思峰,党耀国,方志耕,等.灰色系统理论及其应用[M].北京:科学出版社,2004.

[4]钱家忠,朱学愚,吴剑锋,等.矿井涌水量的灰色马尔可夫预报模型[J].煤炭学报,2000(1):71-75.

[5]刘思峰,郭天榜,党耀国,等.灰色系统理论及其应用[M].北京:科学出版社,2000．

[6]张斌.我国职业卫生面临的挑战与机遇[J].劳动保护,2012(12): 74-76.

[7]何华刚.职业卫生概论[M].北京:中国地质大学出版社,2012.

[8]任卫国,潘春生,徐巧生,等.职业卫生监督实施量化分级管理可行性探讨[J].安徽预防医学杂志,2001,10(3):172-173.

【试验研究】

【其 他】

Application of Grey Correlation Theory in Analysis of the Occupation Harm Factor System

WU Ai-mei, CHEN Yu-ming
(Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China)

Abstract:Analysising a certain company's sintered part dust density, by grey correlation theory of correlation degree rank the major and minor production lead to occupational hazards of dust. That first should be the key to control dust concentration work site, set the sampling testing method, testing instruments and putting. Finally the summary and analysis of reasons in order to focus on its regulation optimization measures. To save the cost, safety and obtain the maximum economic benefit. As according to the grey correlation theory can be tried to use other occupational hazard factors in the enterprise.

Key words:grey correlation analysis; correlation; dust concentration detection

【收稿日期】2014-10-28

【文章编号】1007-9386(2015)04-0051-03

【文献标识码】A

【中图分类号】TL364.1;R135