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基于貝葉斯網(wǎng)絡的海上石油吊機作業(yè)風險分析

文檔作者：孟于1 方枝2 陳叢卓3 艾唐偉4 文檔來源： 1. 中海油能源發(fā)展股份有限公司天津培訓分公司 2.中國地質大學( 武漢),3. 中海石油( 中國) 有限公司天津分公司渤海石油管理局渤西作業(yè)公司 4. 遼河油田分公司鉆采工藝研究院安全環(huán)保技術研究所,		點擊數(shù)：	更新時間： 2020年11月23日
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理論 · 實踐
128 | 2016年06月
(3) 企業(yè)要加強日常管理 首先要保證安全工作經(jīng)費投入
保障，有針對性的采購勞動防護用品，并加強員工佩戴防護用
品的管理；其次嚴格做好職業(yè)健康監(jiān)護，尤其是接觸有機廢氣
的作業(yè)人員，要嚴格按照職業(yè)健康體檢規(guī)范要求，定期安排到有
職業(yè)健康檢查資質的醫(yī)療機構進行體檢，做到早發(fā)現(xiàn)、早治療，
杜絕職業(yè)病的發(fā)生；三是要加強對制度落實的檢查，采取重點
檢查與全方面檢查相結合的方式，促使規(guī)章制度得以落實。
(4) 強化政府監(jiān)管 一是加強宣傳培訓，通過對企業(yè)主要
負責人和管理人員的培訓，提高企業(yè)主體意識責任；二是采取
產(chǎn)業(yè)政策引導，鼓勵企業(yè)技術改造，對于技改成功的給予適當
獎勵，激發(fā)企業(yè)技術改造意識；三是加強監(jiān)督執(zhí)法，對拒不落
實法律法規(guī)要求的企業(yè)進行行政處罰，情況惡劣，整改無望的
企業(yè)則提請人民政府依法關閉。
3.2 有機廢氣危害防控的技術對策措施
設備安全可靠，是本質安全化的基本要求，只有通過技術改
造，才有可能實現(xiàn)本質安全化。崗石生產(chǎn)企業(yè)也只有通過技術改造，
才有可能消除有機廢氣的危害，從而保證生產(chǎn)安全，防止職業(yè)危害。
針對崗石生產(chǎn)企業(yè)目前的現(xiàn)狀，在不改變目前的生產(chǎn)設備
工藝的條件下，以消除作業(yè)現(xiàn)場有機廢氣，不對室外大氣構成污
染為原則下，由于工藝的現(xiàn)狀，不可能采用密閉、水幕消除有機廢
氣，只能采取負壓收集有機廢氣在經(jīng)過技術處理方式進行改造。
目前處理有機廢氣有固體吸附處理、催化燃燒處理、液體
吸收處理、生物處理、光催化氧化處理等技術，但這些處理技術
要么是會造成二次污染，要么就是不能適應工業(yè)大規(guī)模的處理
要求，因此這些技術不適用于崗石企業(yè)有機廢氣處理。目前國
內(nèi)先進的處理技術還有低溫等離子處理技術，低溫等離子體技
術又稱非平衡等離子體技術，是在外加電場的作用下，通過介
質放電產(chǎn)生大量的高能粒子，高能粒子與有機污染物分子發(fā)生
一系列復雜的等離子體物理化學反應，從而將有機污染物降解
為無毒無害物質。
低溫等離子體去除有機廢氣有兩個步驟：一是利用高能電
子的瞬時高能量來打開有機氣體分子的化學鍵，使之直接分解
成單質原子或無害分子；二是在大量高能電子、離子、激發(fā)態(tài)粒
子和自由基等活性粒子的作用下氧化分解CO、H2O 等物質。
低溫等離子體方法處理具有節(jié)能減耗、處理徹底和無二次
污染的優(yōu)點，應該成為崗石企業(yè)消除有機廢氣的優(yōu)先選擇。
崗石生產(chǎn)企業(yè)由于工藝設備特點，產(chǎn)生的有機廢氣危害嚴
重，控制有機廢氣對作業(yè)人員的危害和防止有機廢氣對大氣污
染，可通過負壓收集處理、加強個人防護、加強作業(yè)車間機械通
風、加強日常管理等措施的實施，進一步加強政府監(jiān)管，督促企
業(yè)加強主體責任意識，落實專項整改資金，使企業(yè)高度重視有
機廢氣的危害，積極采取工程、管理和個體防護措施，能有效降
低有機廢氣危害風險，預防職業(yè)病發(fā)生。
參考文獻:
[1] 李文俊. 企業(yè)安全管理對策研究[J]. 企業(yè)管
理,2011,(12).
[2] 王廣喜, 孫曉兵，張竣堯. 有機廢氣中揮發(fā)性有機化合
物的凈化技術[J]. 中國資源綜合利用,2013,(08).
[3] 劉艷榮. 龍城藥業(yè)公司制藥廢水放電等離子體處理研
究[D]. 華中科技大學,2008.
作者簡介：歐志文( 1 9 8 8 - ) , 男, 本科。
基于貝葉斯網(wǎng)絡的海上
石油吊機作業(yè)風險分析
孟于1 方枝2 陳叢卓3 艾唐偉4
(1. 中海油能源發(fā)展股份有限公司天津培訓分公司,
天津 300452 ；
2. 中國地質大學( 武漢), 湖北 武漢 430000 ；
3. 中海石油( 中國) 有限公司天津分公司渤海石油管
理局渤西作業(yè)公司, 天津 塘沽 300452 ；
4. 遼河油田分公司鉆采工藝研究院安全環(huán)保技術研究
所, 遼寧 盤錦 124010)
摘要：本文以海洋石油作業(yè)為出發(fā)點，充分考慮海洋石油作業(yè)
范圍內(nèi)的安全風險，分析了海洋平臺吊機承擔多種任務的特
點，針對其作業(yè)危險性大且安全風險不易分析計算的特點，根
據(jù)對公司的調查資料，提出了海洋石油平臺吊機安全風險分析
貝葉斯網(wǎng)絡結構模型，對各種危險有害因素的進行定量計算，
找出了風險發(fā)生的概率和風險影響因素的敏感度。為海上平臺
吊機作業(yè)風險控制提供理論依據(jù)。
關鍵詞：吊機，貝葉斯網(wǎng)絡，風險分析
海洋平臺吊機作為海洋工程和海洋油氣開發(fā)工程的重要
裝備之一，在海洋平臺作業(yè)中發(fā)揮重要作用。但由于海上平臺
吊機具有結構緊湊、作業(yè)環(huán)境多變、承載狀況不穩(wěn)定等特點，并
且承擔著海洋平臺起吊、移運和人員輸送等多種任務，因此對
安全性和可靠性要求較高。近年來，由于各種原因，國內(nèi)起重吊
裝事故時有發(fā)生，輕則造成設備損壞，重則造成人員傷亡的嚴
重后果。由于事故本身屬于偶然事件發(fā)生次數(shù)少，國家在這方
面也缺失基礎數(shù)據(jù)，對其發(fā)生概率進行計算時，使用經(jīng)典的統(tǒng)計
概率計算會因數(shù)據(jù)樣本過少而使統(tǒng)計概率不準確，如果進行大
量的數(shù)據(jù)收集來消除誤差，其工作量巨大。因此，論文利用貝葉
斯網(wǎng)絡結模型風險分析法綜合分析吊機吊裝作業(yè)的風險概率。
1 貝葉斯網(wǎng)絡
1.1 貝葉斯理論
貝葉斯理論[1] 最早由英國數(shù)學家湯姆斯·貝葉斯提出。貝
葉斯算法能夠在一個灰色系統(tǒng)中，對某未知狀態(tài)的事件運用主
觀概率進行估算，并且可以利用貝葉斯條件概率修正該事件的
發(fā)生概率。其基本表達式如下：
(1)
貝葉斯定理反映的是條件概率，也即后驗概率。貝葉斯
理論經(jīng)過不斷發(fā)展，形成了一種與圖形理論相結合的概率網(wǎng)
絡——貝葉斯網(wǎng)絡。它是一個有向無環(huán)圖(Directed Acyclic
Graph，簡稱DAG)，基本組成部分包括若干個代表不同變量的
節(jié)點和連接這些節(jié)點的有向邊。
圖1 為最基礎的貝葉斯網(wǎng)絡, 圖中H1—H3 表明兩變量直
接關聯(lián)，H1 稱為H3 的父節(jié)點,H3 稱為H1 的子節(jié)點[2]。
i i
i
i i
P(H )P(A H )
P(H A)
P(H )P(A H )
= Σ
2016年06月 | 129
根據(jù)獨立性假設和D- 分割定理，圖1 所示的貝葉斯網(wǎng)絡
的聯(lián)合概率分布函數(shù)為：
(2)
貝葉斯網(wǎng)絡的推理實際上是進行概率計算，即事先構建好
一個貝葉斯網(wǎng)絡模型，根據(jù)已知的先驗概率和條件概率，利用
貝葉斯概率中的條件概率的計算方法，計算出任一節(jié)點發(fā)生的
概率。貝葉斯網(wǎng)絡還可以根據(jù)觀測的結果，很方便地對問題做
出推斷，假如已知某個變量的發(fā)生概率，則其他變量的概率分
布可以通過后驗概率的計算得到。例如觀測到H2 的一個結果
是A，這個信息將通過網(wǎng)絡進行傳播從而更新先驗的概率，H1
和H3 后驗的概率為：
(3)
1.2 貝葉斯網(wǎng)絡的建立
貝葉斯條件概率公式是貝葉斯整套理論的基礎，條件獨
立、D- 分割是貝葉斯圖論的基礎，貝葉斯網(wǎng)絡和貝葉斯網(wǎng)絡結
構是貝葉斯層次結構模型的建立原則。
貝葉斯網(wǎng)絡的構建步驟如下。
(1) 確定域變量 針對具體的分析領域，選擇合適的變量
來描述所分析系統(tǒng)的各個部位，并確定其含義。
(2) 建立貝斯網(wǎng)絡結構 通過判斷各個變量間是否存在直
接關系，確定各節(jié)點的層次結構。
(3) 條件概率分布的確定 通過歷史數(shù)據(jù)或者對該領域經(jīng)
驗豐富的人員的主觀經(jīng)驗來確定節(jié)點的條件概率。
1.3 節(jié)點的后驗概率計算
貝葉斯網(wǎng)絡的建立與數(shù)據(jù)輸入完成后，通過后驗概率計
算，可以確定出引起某個節(jié)點的幾個主要因素，從而采取相應
的措施有針對性的控制風險因素。利用貝葉斯網(wǎng)絡能很方便地
對節(jié)點對應的底事件發(fā)生概率進行分析計算。
2 貝葉斯網(wǎng)絡
2.1 確定風險指標
整個指標體系基本包括海上吊機起重中可能出現(xiàn)的因
素，為了便于理解各個因素之間的關系，將各因素按照不安全
行為、不安全狀態(tài)兩個方面按層次分析法的形式構建層次結
構圖。
(1) 不安全行為
人的不安全行為是引起事故發(fā)生的一個主要因素。一般來說，
引發(fā)人的不安全行為的因素包括違章操作和操作失誤。( 見圖2)
的，容易引發(fā)事故或對事故嚴重程度產(chǎn)生影響一種狀態(tài)，包括
人的不安全狀態(tài)、物的不安全狀態(tài)以及環(huán)境條件不良三類( 見
圖3)。
(3) 環(huán)境條件不良
海上吊機起重作業(yè)基本上都是處于露天作業(yè)，環(huán)境復雜、
惡劣，受環(huán)境因素影響大。根據(jù)環(huán)境因素的類型進行分類，環(huán)境
因素基本可分為自然條件、現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境等因素（見圖4）。
2.2 建立貝葉斯網(wǎng)絡
貝葉斯網(wǎng)絡構建角度眾多，Pearl 提出了以因果關系的角
度，按照原因在前，結果在后的形式?jīng)Q定各變量之間的先后順
序建立的貝葉斯網(wǎng)絡，其結構簡單、邏輯關系合理。在進行風險
評價指標的選取時，各指標的相互關系實際上可以看做是以因
果關系建立起來的，和以因果關系建立貝葉斯網(wǎng)絡在思想上具
有一致性。因此，可以將風險評估指標體系轉化成一個相對應
的貝葉斯網(wǎng)絡。其轉化過程如圖5、圖6 所示。
2.3 確定貝葉斯網(wǎng)絡參數(shù)
為了能夠計算頂事件的發(fā)生概率值，需要獲取各個節(jié)點的
條件概率和各基本事件的先驗概率。對于所需要的節(jié)點概率和
先驗概率可以向施工單位從事安全管理人員、技術人員和從事
該領域的專家發(fā)放問卷調查。對于條件概率和先驗概率問卷調
H1
H2 H3
圖1 簡單的貝葉斯網(wǎng)絡圖2 不安全行為引發(fā)因素
圖3 不安全狀態(tài)引發(fā)因素圖4 環(huán)境條件不良引發(fā)因素
P(H1)P(A H1)P( 3 H1)
P( 1 3 A)
P(H1)P(A H1)
H
H H = Σ ，
物的不安全狀態(tài)
人的不安全狀態(tài) 物的不安全狀態(tài) 環(huán)境條件不良
環(huán)境因素
自然條件現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境
風險事件R
風
險
因
素
A1
風
險
因
素
B11
風
險
因
素
A2
風
險
因
素
An
……
風
險
因
素
B1n
風
險
因
素
B21
風
險
因
素
B2m
風
險
因
素
Bn1
風
險
因
素
Bnk
…… …… ……
圖5 風險評估指標體系圖
圖6 風險評估指標貝葉斯網(wǎng)絡圖
R
A1 A2 A3
A11 …… A1n A21 …… A2m An1 …… Ank
……
(2)不安全狀態(tài) Ai
不安全狀態(tài)指在作業(yè)過程中，各類事物、環(huán)境或人所處
不安全行為
違章操作 操作失誤
理論 · 實踐
130 | 2016年06月
查形式以圖6 中以A1、A11、A12 為例編制以下調查表。
表1 先驗概率表
節(jié)點狀態(tài)(Y或N) 發(fā)生概率(0-1)
A11 Y(事件發(fā)生)
表2 條件概率表
事件發(fā)生組合事件A1
A11 A12 發(fā)生不發(fā)生
Y Y
Y N
N Y
N N
當通過問卷調查得到所有需要的數(shù)據(jù)后，由于調查人員主
觀因素不同，需要對已經(jīng)獲取的各類數(shù)據(jù)均值化處理，然后將
各風險因素概率輸入到貝葉斯網(wǎng)絡中。
3 實例分析
論文以某公司項目海上浮吊作業(yè)為例，綜合各種文獻及
公司歷史資料，為方便數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分類，對于海上吊機起重
作業(yè)，選取典型的節(jié)點分析。其中，根據(jù)公司海上石油吊機起重
作業(yè)的特點，對圖中的典型節(jié)點進行了歸類[3-5]，比如：起重傷
害事故包括對高空墜物、吊機傾覆、物體撞壓、打擊、貨碼倒塌
等典型事故的統(tǒng)計；違章操作包括未執(zhí)行行業(yè)規(guī)范、摘鉤時未
遵守有關規(guī)定、用吊機進行撞擊作業(yè)等；操作失誤包括應急處
置上出現(xiàn)錯誤操作、偶然失誤等；設備關鍵處存在故障包括屬
索具磨損超限、吊鉤護鉤裝置失效、吊口開口度變形過大、控制
器、制動器故障失靈等隱患；作業(yè)區(qū)域有人包括在吊機旁工作、
作業(yè)區(qū)域有人通過等；另外，著重考慮了自然條件因素中的溫
度和風速對作業(yè)的影響。
在進行概率計算時，各底層事件的先驗概率可以通過對項
目人員的調查和公司的安全臺賬進行確定，對于各節(jié)點的條件
概率通過專家打分法獲得。其中，概率值通過將所有參與問卷
調查人員的打分進行求平均值得出。
本文采用Netica[6] 來構建貝葉斯網(wǎng)絡。將底層事件和各節(jié)
點事件的條件概率輸入到貝葉斯網(wǎng)絡，各節(jié)點事件名稱及計算
結果及如圖7 所示。
圖7 海上石油吊機作業(yè)條件概率計算模型
對海上石油吊機起重作業(yè)風險分析結果看，公司發(fā)生起重
傷害事故的風險概率為20.7%，其風險等級為顯著風險，需要
采取措施進行整改。
對海上石油吊機起重作業(yè)進行后驗概率計算，設置發(fā)生起
重傷害事件的概率為100%，對海上石油吊機作業(yè)風險進行后
驗概率計算，結果如圖8 所示。
圖8 海上石油吊機作業(yè)風險后驗概率
通過后驗概率對底層事件進行分析，可知、風速過大
(42.1%)、場地窄亂(27%)、操作失誤(22.3%)、設備關鍵處存在
隱患(21.4%) 是造成事故的發(fā)生的幾個關鍵節(jié)點，公司須對這
幾個節(jié)點存在的風險有針對性地加以控制。
4 結語
由于過多子節(jié)點對父節(jié)點的運算會產(chǎn)生影響，論文設置
的子節(jié)點數(shù)沒有超過三個，因此影響了對吊機作業(yè)事故的進一
步詳細分析。但論文應用貝葉斯網(wǎng)絡對公司海上石油吊機作業(yè)
進行了風險分析，將貝葉斯網(wǎng)絡方法和假設性分析相結合，解
決了公司在吊機作業(yè)管理中歷史數(shù)據(jù)缺乏的問題。風險分析的
結果表明，貝葉斯能夠更直觀清晰地反映風險因子之間的相關
性，評估各個因素之間的交叉影響，更容易地評價不確定性因
素對風險管理的影響程度，有利于公司安全人員制定相應的風
險控制措施。
參考文獻：
[1] 鐘文奇. 基于貝葉斯網(wǎng)絡的列車故障診斷研究[D].
北京交通大學, 2012.
[2]Straub D. Natural hazards risk assessment
using Bayesian networks[C]//Proceedings of the 9th
International Conference on Structural Safety and
Reliability. Edited by Augusti G, Schueller G I,Ciamp
oliM,Millpress,Rotterdam,2005:2509-2516.
[3] 鐘烈發(fā). 港口起重傷害事故案例剖析[J]. 上海勞動
保護，1990，Vol.(1) ：3-7．
[4] 鐘永祺. 港口輪胎式起重機的常見事故[J]. 起重運
輸機械，1992，Vol.3 ：38-41．
[5] 劉建軍，等. 港口裝卸作業(yè)的安全性分析[J]．中國
安全科學學報，2003，Vol.13(1) ：26-29．
[6]Norsys and Netica are trademarks of Norsys
Software Corp.
作者簡介：孟于(1984- )，碩士研究生，HSE 工程師，中海油能
源發(fā)展股份有限公司天津培訓分公司高級培訓師，主要從事海洋
石油安全管理、應急管理研究和培訓。

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