本發明涉及礦山安全工程，特別是涉及分析礦井火災風險因素權重確定。
背景技術：
礦井火災評價是礦業工程中一直存在卻難以解決的問題，礦井火災發生于井下，涉及到相關可能因素較多，給監測和預測帶來了較大困難，另一方面，雖然礦井火災被大量研究，但仍難對具體的機理問題形成統一認識，這種情況下經驗就顯得尤為重要，專業技術人員根據自身的認識和經驗可對某一具體礦井進行火災風險分析，給出他們認為的火災等級，但這樣通常摻雜了較多個人因素，不同專家對于不同因素導致火災的程度認識不同，導致給出的評價結果各不相同，而這些差異是在一定區間內浮動的，一般不會造成問題定性層面的改變，而且專家給出的意見越多，則最終問題的確定越有普遍意義，所以對于礦井火災這類風險評價問題應注意兩點，一是要在有限的專家信息中挖掘各影響因素與結果關系；二是可根據專家信息的變動更新動態地更新這些關系。
目前關于礦井火災發生風險評價及分析的研究主要有:杜振宇等基于可拓優度研究了礦井火災安全評價方法；孫勇等基于BP神經網絡研究了礦井火災安全評價方法；李同鎖等使用集對分析方法對煤炭自然發火危險性評價進行了研究；譚艷春等采用模糊綜合評價研究了礦井內因火災評價方法；劉志強對采空區煤自燃預測指標及其預警值進行了研究；宋萬新等在立體抽采條件下對高瓦斯采空區煤自燃危險性進行了預測；靳玉萍等使用球形支持向量機對煤自燃進行了預測，但根據前述分析，礦井火災風險評價需要一種在專家信息中挖掘且具有動態更新的分析方法；專家信息是模糊的，而信息的挖掘需要邏輯推理，因此上述研究結果都不具備這樣的能力。
為解決該問題，提出一種基于Skowron差別矩陣的權重確定方法，該方法可以對模糊數據進行處理、推理分析，最后得到專家信息中的各因素影響礦井火災權重。
技術實現要素：
1.一種礦井火災風險因素權重確定方法，其特征在于，為得到礦井火災影響因素與火災發生風險之間關系，提出一種基于Skowron差別矩陣的權重確定方法，該方法可處理專家信息U中的模糊數據，并具有邏輯推理能力；可根據U的累積特點更新影響礦井火災風險因素的權重；可不考慮差別矩陣的相容性問題直接得到U下的條件因素權重和排序，建立了礦井火災評價體系和標準，可用于礦井火災風險因素權重確定。
2.根據權利要求1所述一種礦井火災風險因素權重確定方法，其特征在于，影響因素權重確定方法，
定義1：一個決策系統為S＝(U，R，V)，其中：U表示對象的有限非空集合，稱為論域；R表示因素的非空有限集合，包括條件因素和決策因素；V表示因素集合R中因素的值域；
定義2：P、Q是論域U中兩個等價關系族，當如果IND(P)＝IND(Q)，并且Q是獨立的，那么Q就是P的一個約簡；
定義3：對于決策系統S，若因素集合S＝C∪D，子集C＝{x1，x2，…，xn}和D＝{y}分別表示條件因素集和決策因素集，且則該決策系統稱為決策表。
3.根據權利要求1所述一種礦井火災風險因素權重確定方法，其特征在于，
基于Skowron差別矩陣可對其中因素進行約減，簡化決策因素集與條件因素集的關系，Skowron差別矩陣也可以確定在系統S中不同決策因素存在時的條件因素對決策因素影響程度的重要性，步驟如下所示：
1)根據定義1～3建立某一問題的決策表；
2)根據Skowron差別矩陣處理決策表建立差別矩陣；
3)在差別矩陣中將個體Ui與Uj，且i≠j，且存在差別因素集合C≠Φ時，設該差異因素集合C中的全部條件因素權重相同且和為1；
4)根據3)所給方法遍歷差異矩陣中所有單元，將不同單元中的所有因素權重按照因素進行分類累加；
5)根據4)累加結果對所有因素權重進行歸一化；
6)對5)所得歸一化因素權重進行排序，得到針對某問題影響因素的重要性排序及權重。
4.根據權利要求1所述一種礦井火災風險因素權重確定方法，其特征在于，礦井火災風險評價指標體系包括：人的因素、機器因素、環境因素、管理因素；人的因素包括：礦井火災安全教育、人員防火意識、人員防火能力、職能部門協調處置能力；機器因素包括：設備發火能力、設備防火能力、火災檢測系統能力、滅火系統能力；環境因素包括：自燃傾向性、通風能力、開采技術條件、煤塵與瓦斯檢測能領；管理因素：礦井火災應急預案、火災隱患檢查能力、火災隱患排除能力、火災管理資金保障能力。
5.根據權利要求1所述一種礦井火災風險因素權重確定方法，其特征在于，礦井火災風險決策表通過專家打分后進行分數區劃確定，條件因素和決策因素與分值關系如表1所示，決策因素分值取對應條件因素分值的平均值。
定義1：一個決策系統為S＝(U，R，V)，其中：U表示對象的有限非空集合，稱為論域；R表示因素的非空有限集合，包括條件因素和決策因素；V表示因素集合R中因素的值域。
定義2：P、Q是論域U中兩個等價關系族，當如果IND(P)＝IND(Q)，并且Q是獨立的，那么Q就是P的一個約簡。
定義3：對于決策系統S，若因素集合S＝C∪D，子集C＝{x1，x2，…，xn}和D＝{y}分別表示條件因素集和決策因素集，且則該決策系統稱為決策表。
斯科龍(Skowron)教授于1991年提出一種表示知識的方法，即差別矩陣，其可方便地計算知識系統地核與約簡，設S＝(U，R，V，f)為決策表，R＝C∪D，C表示條件因素集，D表示決策因素集，差別矩陣是一個n×n的對稱矩陣M(n×n)＝(mij)：
其中，f(x,a)表示數據對象x在條件因素a上的具體取值。
當個體Ui與Uj的決策因素值不同，將決策表中i和j行數值不同的條件因素集合作為差別矩陣相同位置的差別因素，他們屬于析取關系；如果當個體Ui與Uj的決策因素值不同時，決策表中i行和j行的所有條件因素的值都相同，則差別因素為空集事實上，此時的決策表為不一致決策表，說明只有部分的決策因素D依賴于條件因素C，基于Skowron差別矩陣的因素約簡算法過程為：首先根據Skowron差別矩陣定義求出差別矩陣，然后利用邏輯學中的析取、合取關系構建差別函數，再利用邏輯運算化簡差別函數，最終得到差別函數的最小析取范式。
定義1～3可構建對于特定問題的決策表，基于Skowron差別矩陣可對其中因素進行約減，簡化決策因素集與條件因素集的關系，Skowron差別矩陣也可以確定在系統S中不同決策因素存在時的條件因素對決策因素影響程度的重要性，步驟如下所示：
1)根據定義1～3建立某一問題的決策表，
2)根據Skowron差別矩陣處理決策表建立差別矩陣，
3)在差別矩陣中將個體Ui與Uj，且i≠j，且存在差別因素集合C≠Φ時，設該差異因素集合C中的全部條件因素權重相同且和為1，
4)根據3)所給方法遍歷差異矩陣中所有單元，將不同單元中的所有因素權重按照因素進行分類累加，
5)根據4)累加結果對所有因素權重進行歸一化，
6)對5)所得歸一化因素權重進行排序，得到針對某問題影響因素的重要性排序及權重。
基于Skowron差別矩陣的權重確定方法是一種借助邏輯推理得到決策集變化影響因素集權重變化的方法，在工礦企業中對于各種評價的因素或因素權重確定是常見問題之一，通常在評價指標和標準確定后評價指標的權重就保持不變，實際上，一些情況下權重指標是自發進行調整的，特別是以人為主的評價過程，專家給出的因素評價分數與最終系統決定等級存在對應關系，那么隨著專家個數的不同，在評價標準不變情況下，因素評價分數與系統等級對應關系是變化的，即因素權重是變化的，這是因為不同專家對系統等級的認識程度不同，而權重的確定過程可以認為是專家經驗的積累過程。
另外，Skowron差別矩陣的決策表也存在著相容和不相容問題，相容情況是理想的，可以較為簡單的對條件因素進行約減，得到單因素集合的約減結果；不相容情況得到單因素集合的約減結果是困難的，但也有一些方法，提出的基于Skowron差別矩陣的權重確定方法不受決策表相容性影響，可擴展差別矩陣的應用范圍。
2礦井火災影響因素指標體系。
對于礦井火災的評價首先要建立評價體系和標準，然后根據具體要求確定評價方法，但由于礦井火災特點，考慮因素過多，且較多通過人為確定，這給礦井火災的安全風險評價帶來了較大的不確定因素，其中影響礦井火災的因素重要度就是較難確定的問題之一。
制定礦井火災風險評價指標體系如圖1所示，礦井火災風險決策表通過專家打分后進行分數區劃確定，條件因素和決策因素與分值關系如表1所示，這里決策因素分值取對應條件因素分值的平均值，因素分值越高表明更有利于火災發生，該分值并不代表發生概率，而是估計
表1條件因素和決策因素與分值關系
附圖說明
圖1礦井火災風險評價指標體系。
具體實施方式
以阜新某礦為例，使用構建的評價指標體系和基于Skowron差別矩陣的權重確定方法來確定該礦井火災風險影響因素的確定，共有9位專家根據指標體系對該礦井火災進行了評價，為了體現出當決策集因素值變化對條件集因素影響，進而影響條件集因素權重，先給出決策因素值為1和2時的8位專家評價情況，如表1和表2所示，即根據步驟1)構建決策表，
表2專家打分表
表3決策表
根據表2和表3，及步驟2)構建差別矩陣如表4所示，
表4差別矩陣
根據步驟3)設差異因素集合C中的全部條件因素權重相同且和為1，如下：
U1→U2:w11+w13+w22+w23+w33＝1,w11＝w13＝w22＝w23＝w33＝1/5；
U1→U4:w11+w13+w14+w23+w31+w32+w33＝1,w11＝w13＝w14＝w23＝w31＝w32＝w33＝1/7；
U5→U8:w11+w22+w24+w31+w32＝1,w11＝w22＝w24＝w31＝w32＝1/5。
根據步驟4)、步驟5)和步驟6)所得結果如表5所示，
表5條件因素權重歸一化及排序
從表5中可以看出，當決策因素值為1和2時，對U提供的評價信息可以得到條件因素的權重和排序結果，當決策因素值變化或U的信息條目數量改變時，條件因素的權重和排序是有變化的，將表3中U8的評價信息改為第9位專家評價信息，所得決策表如表6所示，與表4和表5的確定方法相同，分別得到表7和表8，
表6決策表
表7差別矩陣
表8條件因素權重歸一化及排序
對比表5和表8可知，在決策因素值變化情況下，可導致條件因素的權重和排序變化，同樣，U的信息條目數量變化，或者兩者同時變化時都能引起條件因素權重和排序變化，這個變化過程是通過專家提供的U信息確定的，隨著U的變化，信息的內涵也變化，這里提出的基于Skowron差別矩陣的權重確定方法可根據U的變化隨之變化，從而可起到累計專家知識的效果，從對于礦井火災風險評價角度看，該方法可以吸取9位專家對該礦井發生火災風險的判斷，對信息進行綜合，為礦井火災評價提供影響因素重要性分析的依據；并隨著專家信息的積累對因素影響火災程度進行調整，進而指導該礦井火災風險評價工作。