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基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的海上石油吊機(jī)作業(yè)風(fēng)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(xùn)分公司 2.中國地質(zhì)大學(xué)( 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(shù)研究所,		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2020年11月23日
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理論 · 實(shí)踐
128 | 2016年06月
(3) 企業(yè)要加強(qiáng)日常管理 首先要保證安全工作經(jīng)費(fèi)投入
保障，有針對性的采購勞動防護(hù)用品，并加強(qiáng)員工佩戴防護(hù)用
品的管理；其次嚴(yán)格做好職業(yè)健康監(jiān)護(hù)，尤其是接觸有機(jī)廢氣
的作業(yè)人員，要嚴(yán)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(zhì)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)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(qiáng)對制度落實(shí)的檢查，采取重點(diǎn)
檢查與全方面檢查相結(jié)合的方式，促使規(guī)章制度得以落實(shí)。
(4) 強(qiáng)化政府監(jiān)管 一是加強(qiáng)宣傳培訓(xùn)，通過對企業(yè)主要
負(fù)責(zé)人和管理人員的培訓(xùn)，提高企業(yè)主體意識責(zé)任；二是采取
產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)，鼓勵企業(yè)技術(shù)改造，對于技改成功的給予適當(dāng)
獎勵，激發(fā)企業(yè)技術(shù)改造意識；三是加強(qiáng)監(jiān)督執(zhí)法，對拒不落
實(shí)法律法規(guī)要求的企業(yè)進(jìn)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(guān)閉。
3.2 有機(jī)廢氣危害防控的技術(shù)對策措施
設(shè)備安全可靠，是本質(zhì)安全化的基本要求，只有通過技術(shù)改
造，才有可能實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全化。崗石生產(chǎn)企業(yè)也只有通過技術(shù)改造，
才有可能消除有機(jī)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(shè)備
工藝的條件下，以消除作業(yè)現(xiàn)場有機(jī)廢氣，不對室外大氣構(gòu)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(jī)廢
氣，只能采取負(fù)壓收集有機(jī)廢氣在經(jīng)過技術(shù)處理方式進(jìn)行改造。
目前處理有機(jī)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(shù)，但這些處理技術(shù)
要么是會造成二次污染，要么就是不能適應(yīng)工業(yè)大規(guī)模的處理
要求，因此這些技術(shù)不適用于崗石企業(yè)有機(jī)廢氣處理。目前國
內(nèi)先進(jìn)的處理技術(shù)還有低溫等離子處理技術(shù)，低溫等離子體技
術(shù)又稱非平衡等離子體技術(shù)，是在外加電場的作用下，通過介
質(zhì)放電產(chǎn)生大量的高能粒子，高能粒子與有機(jī)污染物分子發(fā)生
一系列復(fù)雜的等離子體物理化學(xué)反應(yīng)，從而將有機(jī)污染物降解
為無毒無害物質(zhì)。
低溫等離子體去除有機(jī)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(jī)氣體分子的化學(xué)鍵，使之直接分解
成單質(zhì)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(zhì)。
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(diǎn)，應(yīng)該成為崗石企業(yè)消除有機(jī)廢氣的優(yōu)先選擇。
崗石生產(chǎn)企業(yè)由于工藝設(shè)備特點(diǎn)，產(chǎn)生的有機(jī)廢氣危害嚴(yán)
重，控制有機(jī)廢氣對作業(yè)人員的危害和防止有機(jī)廢氣對大氣污
染，可通過負(fù)壓收集處理、加強(qiáng)個人防護(hù)、加強(qiáng)作業(yè)車間機(jī)械通
風(fēng)、加強(qiáng)日常管理等措施的實(shí)施，進(jìn)一步加強(qiáng)政府監(jiān)管，督促企
業(yè)加強(qiáng)主體責(zé)任意識，落實(shí)專項(xiàng)整改資金，使企業(yè)高度重視有
機(jī)廢氣的危害，積極采取工程、管理和個體防護(hù)措施，能有效降
低有機(jī)廢氣危害風(fēng)險，預(yù)防職業(yè)病發(fā)生。
參考文獻(xiàn):
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究[D]. 華中科技大學(xué),2008.
作者簡介：歐志文( 1 9 8 8 - ) , 男, 本科。
基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的海上
石油吊機(jī)作業(yè)風(fēng)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(xùn)分公司,
天津 300452 ；
2. 中國地質(zhì)大學(xué)( 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(shù)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(diǎn)，充分考慮海洋石油作業(yè)
范圍內(nèi)的安全風(fēng)險，分析了海洋平臺吊機(jī)承擔(dān)多種任務(wù)的特
點(diǎn)，針對其作業(yè)危險性大且安全風(fēng)險不易分析計(jì)算的特點(diǎn)，根
據(jù)對公司的調(diào)查資料，提出了海洋石油平臺吊機(jī)安全風(fēng)險分析
貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，對各種危險有害因素的進(jìn)行定量計(jì)算，
找出了風(fēng)險發(fā)生的概率和風(fēng)險影響因素的敏感度。為海上平臺
吊機(jī)作業(yè)風(fēng)險控制提供理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞：吊機(jī)，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，風(fēng)險分析
海洋平臺吊機(jī)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(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、作業(yè)環(huán)境多變、承載狀況不穩(wěn)定等特點(diǎn)，并
且承擔(dān)著海洋平臺起吊、移運(yùn)和人員輸送等多種任務(wù)，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(shè)備損壞，重則造成人員傷亡的嚴(yán)
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(chǔ)數(shù)據(jù)，對其發(fā)生概率進(jìn)行計(jì)算時，使用經(jīng)典的統(tǒng)計(jì)
概率計(jì)算會因數(shù)據(jù)樣本過少而使統(tǒng)計(jì)概率不準(zhǔn)確，如果進(jìn)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(luò)結(jié)模型風(fēng)險分析法綜合分析吊機(jī)吊裝作業(yè)的風(fēng)險概率。
1 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)
1.1 貝葉斯理論
貝葉斯理論[1] 最早由英國數(shù)學(xué)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(yùn)用主
觀概率進(jìn)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(dá)式如下：
(1)
貝葉斯定理反映的是條件概率，也即后驗(yàn)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(jié)合的概率網(wǎng)
絡(luò)——貝葉斯網(wǎng)絡(luò)。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(diǎn)和連接這些節(jié)點(diǎn)的有向邊。
圖1 為最基礎(chǔ)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò), 圖中H1—H3 表明兩變量直
接關(guān)聯(lián)，H1 稱為H3 的父節(jié)點(diǎn),H3 稱為H1 的子節(jié)點(diǎn)[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(dú)立性假設(shè)和D- 分割定理，圖1 所示的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)
的聯(lián)合概率分布函數(shù)為：
(2)
貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的推理實(shí)際上是進(jìn)行概率計(jì)算，即事先構(gòu)建好
一個貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，根據(jù)已知的先驗(yàn)概率和條件概率，利用
貝葉斯概率中的條件概率的計(jì)算方法，計(jì)算出任一節(jié)點(diǎn)發(fā)生的
概率。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)還可以根據(jù)觀測的結(jié)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(yàn)概率的計(jì)算得到。例如觀測到H2 的一個結(jié)果
是A，這個信息將通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳播從而更新先驗(yàn)的概率，H1
和H3 后驗(yàn)的概率為：
(3)
1.2 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的建立
貝葉斯條件概率公式是貝葉斯整套理論的基礎(chǔ)，條件獨(dú)
立、D- 分割是貝葉斯圖論的基礎(chǔ)，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)
構(gòu)是貝葉斯層次結(jié)構(gòu)模型的建立原則。
貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建步驟如下。
(1) 確定域變量 針對具體的分析領(lǐng)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(luò)結(jié)構(gòu) 通過判斷各個變量間是否存在直
接關(guān)系，確定各節(jié)點(diǎn)的層次結(jié)構(gòu)。
(3) 條件概率分布的確定 通過歷史數(shù)據(jù)或者對該領(lǐng)域經(jīng)
驗(yàn)豐富的人員的主觀經(jīng)驗(yàn)來確定節(jié)點(diǎn)的條件概率。
1.3 節(jié)點(diǎn)的后驗(yàn)概率計(jì)算
貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的建立與數(shù)據(jù)輸入完成后，通過后驗(yàn)概率計(jì)
算，可以確定出引起某個節(jié)點(diǎn)的幾個主要因素，從而采取相應(yīng)
的措施有針對性的控制風(fēng)險因素。利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)能很方便地
對節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的底事件發(fā)生概率進(jìn)行分析計(jì)算。
2 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)
2.1 確定風(fēng)險指標(biāo)
整個指標(biāo)體系基本包括海上吊機(jī)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(guān)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(gòu)建層次結(jié)
構(gòu)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?qū)κ鹿蕠?yán)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(jī)起重作業(yè)基本上都是處于露天作業(yè)，環(huán)境復(fù)雜、
惡劣，受環(huán)境因素影響大。根據(jù)環(huán)境因素的類型進(jìn)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(luò)
貝葉斯網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建角度眾多，Pearl 提出了以因果關(guān)系的角
度，按照原因在前，結(jié)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(luò)，其結(jié)構(gòu)簡單、邏輯關(guān)系合理。在進(jìn)行風(fēng)險
評價指標(biāo)的選取時，各指標(biāo)的相互關(guān)系實(shí)際上可以看做是以因
果關(guān)系建立起來的，和以因果關(guān)系建立貝葉斯網(wǎng)絡(luò)在思想上具
有一致性。因此，可以將風(fēng)險評估指標(biāo)體系轉(zhuǎn)化成一個相對應(yīng)
的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)。其轉(zhuǎn)化過程如圖5、圖6 所示。
2.3 確定貝葉斯網(wǎng)絡(luò)參數(shù)
為了能夠計(jì)算頂事件的發(fā)生概率值，需要獲取各個節(jié)點(diǎn)的
條件概率和各基本事件的先驗(yàn)概率。對于所需要的節(jié)點(diǎn)概率和
先驗(yàn)概率可以向施工單位從事安全管理人員、技術(shù)人員和從事
該領(lǐng)域的專家發(fā)放問卷調(diào)查。對于條件概率和先驗(yàn)概率問卷調(diào)
H1
H2 H3
圖1 簡單的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)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(fēng)險事件R
風(fēng)
險
因
素
A1
風(fēng)
險
因
素
B11
風(fēng)
險
因
素
A2
風(fēng)
險
因
素
An
……
風(fēng)
險
因
素
B1n
風(fēng)
險
因
素
B21
風(fēng)
險
因
素
B2m
風(fēng)
險
因
素
Bn1
風(fēng)
險
因
素
Bnk
…… …… ……
圖5 風(fēng)險評估指標(biāo)體系圖
圖6 風(fēng)險評估指標(biāo)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)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(shí)踐
130 | 2016年06月
查形式以圖6 中以A1、A11、A12 為例編制以下調(diào)查表。
表1 先驗(yàn)概率表
節(jié)點(diǎn)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(dāng)通過問卷調(diào)查得到所有需要的數(shù)據(jù)后，由于調(diào)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(fēng)險因素概率輸入到貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中。
3 實(shí)例分析
論文以某公司項(xiàng)目海上浮吊作業(yè)為例，綜合各種文獻(xiàn)及
公司歷史資料，為方便數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分類，對于海上吊機(jī)起重
作業(yè)，選取典型的節(jié)點(diǎn)分析。其中，根據(jù)公司海上石油吊機(jī)起重
作業(yè)的特點(diǎn)，對圖中的典型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了歸類[3-5]，比如：起重傷
害事故包括對高空墜物、吊機(jī)傾覆、物體撞壓、打擊、貨碼倒塌
等典型事故的統(tǒng)計(jì)；違章操作包括未執(zhí)行行業(yè)規(guī)范、摘鉤時未
遵守有關(guān)規(guī)定、用吊機(jī)進(jìn)行撞擊作業(yè)等；操作失誤包括應(yīng)急處
置上出現(xiàn)錯誤操作、偶然失誤等；設(shè)備關(guān)鍵處存在故障包括屬
索具磨損超限、吊鉤護(hù)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(jī)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(fēng)速對作業(yè)的影響。
在進(jìn)行概率計(jì)算時，各底層事件的先驗(yàn)概率可以通過對項(xiàng)
目人員的調(diào)查和公司的安全臺賬進(jìn)行確定，對于各節(jié)點(diǎn)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(diào)查人員的打分進(jìn)行求平均值得出。
本文采用Netica[6] 來構(gòu)建貝葉斯網(wǎng)絡(luò)。將底層事件和各節(jié)
點(diǎn)事件的條件概率輸入到貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，各節(jié)點(diǎn)事件名稱及計(jì)算
結(jié)果及如圖7 所示。
圖7 海上石油吊機(jī)作業(yè)條件概率計(jì)算模型
對海上石油吊機(jī)起重作業(yè)風(fēng)險分析結(jié)果看，公司發(fā)生起重
傷害事故的風(fēng)險概率為20.7%，其風(fēng)險等級為顯著風(fēng)險，需要
采取措施進(jìn)行整改。
對海上石油吊機(jī)起重作業(yè)進(jìn)行后驗(yàn)概率計(jì)算，設(shè)置發(fā)生起
重傷害事件的概率為100%，對海上石油吊機(jī)作業(yè)風(fēng)險進(jìn)行后
驗(yàn)概率計(jì)算，結(jié)果如圖8 所示。
圖8 海上石油吊機(jī)作業(yè)風(fēng)險后驗(yàn)概率
通過后驗(yàn)概率對底層事件進(jìn)行分析，可知、風(fēng)速過大
(42.1%)、場地窄亂(27%)、操作失誤(22.3%)、設(shè)備關(guān)鍵處存在
隱患(21.4%) 是造成事故的發(fā)生的幾個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，公司須對這
幾個節(jié)點(diǎn)存在的風(fēng)險有針對性地加以控制。
4 結(jié)語
由于過多子節(jié)點(diǎn)對父節(jié)點(diǎn)的運(yùn)算會產(chǎn)生影響，論文設(shè)置
的子節(jié)點(diǎn)數(shù)沒有超過三個，因此影響了對吊機(jī)作業(yè)事故的進(jìn)一
步詳細(xì)分析。但論文應(yīng)用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對公司海上石油吊機(jī)作業(yè)
進(jìn)行了風(fēng)險分析，將貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法和假設(shè)性分析相結(jié)合，解
決了公司在吊機(jī)作業(yè)管理中歷史數(shù)據(jù)缺乏的問題。風(fēng)險分析的
結(jié)果表明，貝葉斯能夠更直觀清晰地反映風(fēng)險因子之間的相關(guān)
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(fēng)險管理的影響程度，有利于公司安全人員制定相應(yīng)的風(fēng)
險控制措施。
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[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(xùn)分公司高級培訓(xùn)師，主要從事海洋
石油安全管理、應(yīng)急管理研究和培訓(xùn)。

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