利用SPSS进行统计检验
在教育技术研究中，经常需要利用不同的教学媒体或教学资源对不同的对象进行教学改革试验，但教学试验的总体往往都有较大数量，限于人力、物力与时间，通常都采用抽取一定的样本作为研究对象，这样，就存在样本的特征数量能否反映总体特征的问题，也存在着两种不同的样本的数量标志的参数是否存在差异的问题，这就必需对样本量数进行定量分析与推断，在教育统计学中称为“统计检验”。
一、统计检验的基本原理
统计检验是先对总体的分布规律作出某种假说，然后根据样本提供的数据，通过统计运算，根据运算结果，对假说作出肯定或否定的决策。如果现要检验实验组和对照组的平均数（μ1和μ2）有没有差异，其步骤为：
1．建立虚无假设，即先认为两者没有差异，用表示；
2．通过统计运算，确定假设成立的概率P。
⒊根据P 的大小，判断假设是否成立。如表6-12所示。
二、大样本平均数差异的显著性检验——Z检验
Z检验法适用于大样本（样本容量小于30）的两平均数之间差异显著性检验的方法。它是通过计算两个平均数之间差的Z分数来与规定的理论Z值相比较，看是否大于规定的理论Z值，从而判定两平均数的差异是否显著的一种差异显著性检验方法。其一般步骤：
第一步，建立虚无假设，即先假定两个平均数之间没有显著差异。
第二步，计算统计量Z值，对于不同类型的问题选用不同的统计量计算方法。
（1）如果检验一个样本平均数（）与一个已知的总体平均数()的差异是否显著。其Z值计算公式为：
其中是检验样本的平均数；
是已知总体的平均数；
S是样本的方差；
n是样本容量。
（2）如果检验来自两个的两组样本平均数的差异性，从而判断它们各自代表的总体的差异是否显著。其Z值计算公式为：
其中，1、2是样本1，样本2的平均数；
是样本1，样本2的标准差；
是样本1，样本2的容量。
第三步，比较计算所得Z值与理论Z值，推断发生的概率，依据Z值与差异显著性关系表作出判断。如表6-13所示。
第四步，根据是以上分析，结合具体情况，作出结论。
【例6-5】某项教育技术实验，对实验组和控制组的前测和后测的数据分别如表6-14所示，比较两组前测和后测是否存在差异。
由于n＞30，属于大样本，应采用Z检验。由于这是检验来自两个不同总体的两个样本平均数，看它们各自代表的总体的差异是否显著，所以采用双总体的Z 检验方法。
计算前测Z的值
= -0.658
∵=0.658＜1.96
∴前测两组差异不显著。
再计算后测Z的值
= 2.16
∵= 2.16＞1.96
∴后测两组差异显著。
三、小样本平均差异的显著性检验——t检验
t检验是用于小样本（样本容量小于30）时，两个平均值差异程度的检验方法。它是用t分布理论来推断差异发生的概率，从而判定两个平均数的差异是否显著。其一般步骤如下：
第一步，建立虚无假设，即先假定两个总体平均数之间没有显著差异。
第二步，计算统计量t值，对于不同类型的问题选用不同的统计量计算方法。（1）如果要评断一个总体中的小样本平均数与总体平均值之间的差异程度，其统计量t值的计算公式为：
（2）如果要评断两组样本平均数之间的差异程度，其统计量t值的计算公式为：
第三步，根据自由度df= n-1，查t值表，找出规定的t理论值（见附录）并进行比较。理论值差异的显著水平为0.01级或0.05级。不同自由度的显著水平理论值记为t (df)0.01和t (df)0.05
第四步，比较计算得到的t值和理论t值，推断发生的概率，依据表6-15给出的t值与差异显著性关系表作出判断。
第五步，根据是以上分析，结合具体情况，作出结论
二、常用相关分析方法及其计算 在教育与心理研究实践中，常用的相关分析方法有积差相关法、等级相关法、质量相关法，分述如下。 （一）积差相关系数 1. 积差相关系数又称积矩相关系数，是英国统计学家皮尔逊（Pearson ）提出的一种计算相关系数的方法，故也称皮尔逊相关。这是一种求直线相关的基本方法。 积差相关系数记作XY r ，其计算公式为 ∑∑∑===----= n i i n i i n i i i XY Y y X x Y y X x r 1 2 1 2 1 ) ()() )(( (2-20) 式中i x 、i y 、X 、Y 、n 的意义均同前所述。 若记X x x i -=,Y y y i -=，则（2-20）式成为 Y X XY S nS xy r ∑= (2-21) 式中n xy ∑称为协方差，n xy ∑的绝对值大小直观地反映了两列变量的一致性程 度。然而，由于X 变量与Y 变量具有不同测量单位，不能直接用它们的协方差 n xy ∑来表示两列变量的一致性，所以将各变量的离均差分别用各自的标准差 除，使之成为没有实际单位的标准分数，然后再求其协方差。即： ∑∑?= = )()(1Y X Y X XY S y S x n S nS xy r
Y X Z Z n ∑?= 1 (2-22) 这样，两列具有不同测两单位的变量的一致性就可以测量计算。 计算积差相关系数要求变量符合以下条件：（1）两列变量都是等距的或等比的测量数据；（2）两列变量所来自的总体必须是正态的或近似正态的对称单峰分布；（3）两列变量必须具备一一对应关系。 2. 积差相关系数的计算 利用公式 (2-20)计算相关系数，应先求两列变量各自的平均数与标准差，再求离中差的乘积之和。在统计实践中，为方便使用数据库的数据格式，并利于计算机计算，一般会将(2-20)式改写为利用原始数据直接计算XY r 的公式。即： ∑∑∑∑∑∑∑---= 2 22 2 ) () (i i i i i i i i XY y y n x x n y x y x n r (2-23) （二）等级相关 在教育与心理研究实践中，只要条件许可，人们都乐于使用积差相关系数来度量两列变量之间的相关程度，但有时我们得到的数据不能满足积差相关系数的计算条件，此时就应使用其他相关系数。 等级相关也是一种相关分析方法。当测量得到的数据不是等距或等比数据，而是具有等级顺序的测量数据，或者得到的数据是等距或等比的测量数据，但其所来自的总体分布不是正态的，出现上述两种情况中的任何一种，都不能计算积差相关系数。这时要求两列变量或多列变量的相关，就要用等级相关的方法。 1. 斯皮尔曼(Spearman)等级相关 斯皮尔曼等级相关系数用R r 表示，它适用于两列具有等级顺序的测量数据，或总体为非正态的等距、等比数据。
作业条件危险性分析和预先危险性分析方法简介 1、预先危险性分析 1.1 方法简介 预先危险性分析法（Preliminary Hazard Analysis，PHA）又称初步危险分析。主要用于对危险物质和装置的主要工艺区域等进行分析。它常被用于评价项目、装置等开发初期阶段的物料、装置、工艺过程以及能量失控时可能出现的危险性类别、条件及可能造成的后果，作宏观的概略分析，其目的是辨识系统中潜在的危险有害因素，确定其危险等级，防止这些危险有害因素失控导致事故的发生。 1.2 预先危险性分析主要作用 1）大体识别与系统有关的主要危险有害因素； 2）分析、判断危险有害因素导致事故发生的原因； 3）评价事故发生对人员及系统产生的影响，事故可能造成的人员伤害和系统破坏、物质损失情况； 4）确定已识别危险有害因素的危险性等级； 5）提出消除或控制危险有害因素的对策措施。 1.3 预先危险性分析步骤 1）对系统的产生目的、操作条件和周围环境进行调研； 2）搜集同类生产过程中发生过的事故，查找能够造成故障、物质损失和人员伤害的危险性； 3）根据经验、技术诊断等方法确定危险源； 4）识别危险形成条件，研究危险因素转变成事故的触发条件； 5）进行危险性分级，确定其危险程度，找出重点控制的危险源； 6）制定危险防范措施。 1.4 预先危险性危险等级 在分析系统危险性时，为了衡量危险性的大小及其对系统的破坏程度，将各类危险性划分为四个等级，见下表。 危险性等级划分表 2、作业条件危险性分析 2.1 简介 作业条件危险性评价法（格雷厄姆——金尼法）是作业人员在具有潜在危险性环境中进行作业时的一
种危险性半定量评价方法。它是由美国人格雷厄姆（K.J.Graham ）和金尼（G.F.Kinney ）提出的，他们认为影响作业条件危险性的因素有三个： 1）发生事故或危险事件的可能性（L ）； 2）人员暴露于危险环境的频繁程度（E ）； 3）事故一旦发生可能产生的后果（C ）。 用这三个因素分值的乘积 D ＝L ×E ×C 来评价作业条件的危险性，D 值越大，作业条件的危险性越大。 式中，D 为作业条件的危险性；L 为事故或危险事件发生的可能性；E 为暴露于危险环境的频率；C 为发生事故或危险事件的可能结果。 2.2 取值与计算方法 1）发生事故或危险事件的可能性 事故或危险事件发生的可能性与其实际发生的概率相关。在实际生产条件中，事故或危险事件发生的可能性范围非常广泛，将事故或危险事件发生可能性的分值从实际上不可能的事件为0.1，经过完全意外有极少可能的分值1，确定到完全会被预料到的分值10为止（表2.2－1）。 表2.2－1 事故发生的可能性分值（L ） 2） 暴露于危险环境的频率 作业人员暴露于危险作业条件的次数越多、时间越长，则受到伤害的可能性也就越大。为此，K ·J ·格雷厄姆和G ·F ·金尼规定了连续出现在潜在危险环境的暴露频率分值为10，一年仅出现几次非常稀少的暴露频率分值为1。暴露于潜在危险环境的分值见表 2.2－2。 表2.2－2 暴露于危险环境的频繁程度分值（E ） 3） 发生事故或危险事件的可能结果 造成事故或危险事故的人身伤害或物质损失可在很大范围内变化，以工伤事故而言，可以从轻微伤害到许多人死亡，其范围非常宽广。因此，K ·J ·格雷厄姆和G ·F ·金尼需要救护的轻微伤害的可能结果， 它值规定为1，以此为一个基准点；而将造成许多人死亡的可能结果规定为分值100，作为另一个参考点。在两个参考点1～100之间，插入相应的中间值，列出表2.2－3 所示的可能结果的分值。 表2.2－3 事故造成的后果分值（C ）
相关性分析 相关性分析是指对两个或多个具备相关性的变量元素进行分析，从而衡量两个变量因素的相关密切程度。相关性的元素之间需要存在一定的联系或者概率才可以进行相关性分析。相关性不等于因果性，也不是简单的个性化，相关性所涵盖的范围和领域几乎覆盖了我们所见到的方方面面，相关性在不同的学科里面的定义也有很大的差异。 差时，他们的相关性就会受到削弱。 世界上的任何事物之间存在的关系无非三种： 1、函数关系，如时间和距离， 2、没有关系，如你老婆的头发颜色和目前的房价 3、相关关系，两者之间有一定的关系，但不是函数关系。这种密切程度可以用一个数值来表示，|1|表示相关关系达到了函数关系，从1到-1之间表示两者之间关系的密切程度，例如0.8。 相关分析用excel可以实现 说判定有些严格，其实就是观察一下各个指标的相关程度。一般来说相关性越是高，做主成分分析就越是成功。主成分分析是通过降低空间维度来体现所有变量的特征使得样本点分散程度极大，说得直观一点就是寻找多个变量的一个加权平均来反映所有变量的一个整体性特征。 评价相关性的方法就是相关系数，由于是多变量的判定，则引出相关系数矩阵。 评价主成分分析的关键不在于相关系数的情况，而在于贡献率，也就是根据主成分分析的原理，计算相关系数矩阵的特征值和特征向量。 相关系数越是高，计算出来的特征值差距就越大，贡献率等于前n个大的特征值除以全部特征值之和，贡献率越是大说明主成分分析的效果越好。反之，变量之间相关性越差。 举个例子来说，在二维平面内，我们的目的就是把它映射（加权）到一条直线上并使得他们分散的最开（方差最大）达到降低维度的目的，如果所有样本点都在一条直线上（也就是相关系数等于1或者-1），这样的效果是最好的。再假设样本点呈现两条垂直的形状（相关系数等于零），你要找到一条直线来做映射就很难了。 SPSS软件的特点 一、集数据录入、资料编辑、数据管理、统计分析、报表制作、图形绘制为一体。从理论上说，只要计算机硬盘和内存足够大，SPSS可以处理任意大小的数据文件，无论文件中包含多少个变量，也不论数据中包含多少个案例。 二、统计功能囊括了《教育统计学》中所有的项目，包括常规的集中量数和差异量数、相关分析、回归分析、方差分析、卡方检验、t检验和非参数检验；也包括近期发展的多元统计技术，如多元回归分析、聚类分析、判别分析、主成分分析和因子分析等方法，并能在屏幕（或打印机）上显示（打印）如正态分布图、直方图、散点图等各种统计 大数据并不是说它大，而是指其全面。它收集全方位的信息来交叉验证，应用在各个领域。比如银行，你可以去银行贷款，而银行可能会把钱借给你，为什么？？因为在大数据时代，它可以通过一系列信息，通过交叉复现得知你很多东西，比如你的住址，是什么样的校区？
编号： 5.9.1 作业条件危险性分析法（LEC ） 作业条件危险性评价法是一种简单易行的评价操作人员在具有 潜在危险性环境中作业时危险性的半定量的评价方法，它由美国的格 雷厄姆 (K·J·Graham)和金尼 (G·F·Kinney)提出的，因此也称为格 雷厄姆——金尼法。 作业条件危险评价法用与系统风险有关的的三个因素指标值之积来评价操作人员伤亡风险大小，这三个因素是： L —发生事故的可能性大小 E—人体暴露在危险环境中的频繁程度 C—一旦发生事故会造成的损失后果 危险性的大小： D=LEC 作业条件危险性评价法的特点是比较简便，容易在企业内部实行。目前，已在航空工业系统、部分铁路交通系统和石化系统试点使 用，效果较好。它有利于掌握企业内部各危险点的危险状况，有利于 整改措施的实施。评价步骤如下： 1）以类比作业条件比较为基础，由熟悉作业条件的人员组成评价小组； 2）由评价小组人员按照规定标准给L 、E、C 分别打分，取三组分值的平均值作为L 、E、C 的计算分值，用计算的危险性分值 D 来评价作业条件的危险等级。 三个因素的分值和危险性分值及其对应的情况如下。 表 1事故或危险事件发生可能性分值(L) 分值事故或危险事件发生的可能性分值事故或危险事件发生的可能性 10完全会被预料到0.5可以设想，但高度不可能 6相当可能0.2极不可能 1 / 2
3不经常，但可能0.1实际上不可能 1完全意外，极少可能 表 2 暴露于潜在危险环境的分值(E) 分值出现于危险环境的情况分值出现于危险环境的情况 10连续暴露于潜在危险环境2每月暴露一次 6逐日在工作时间内暴露1每年几次出现在潜在危险环境3每周一次或偶然的暴露0.5非常罕见的暴露 表 3 发生事故或危险事件可能结果的分值 (C)分值可能结果分值可能结果 100大灾难，许多人死亡7严重，严重伤害 40灾难，数人死亡3重大，致残 15非常严重，一人死亡1引人注目，需要救护 表 4危险性分值（D） 分值危险程度分值危险程度 >320极其危险，不能继续作业20~70可能危险，需要注意160~320高度危险，需要立即整改<20稍有危险，或许可以接受70~160显著危险，需要整改 2 / 2
第七章危险性分析方法 对于现代化的化工生产装置须实行现代化安全管理，也就是从系统的观念出发，运用科学分析方法识别、评价、控制危险，使系统达到最佳安全。 应用系统工程的原理和方法预先找出影响系统正常运行的各种事件出现的条件，可能导致的后果，并制定消除和控制这些事件的对策，以达到预防事故、实现系统安全的目的。 辨别危险、分析事故及影响后果的过程就是危险性分析。 危险性分析有定性分析和定量分析两种类型： 定性分析 找出系统存在的危险因素，分析危险在什么情况下能发生事故及对系统安全影响的大小，提出针对性的安全措施控制危险。 它不考虑各种危险因素发生的数量多少。(本章主要介绍定性危险分析方法) 定量分析 在定性分析的基础上，进一步研究事故或故障与其影响因素之间的数量关系，以数量大小评定系统的安全可靠性。定量危险性分析也就是对系统进行安全性评价。(在第八章进行讨论) 7.1 安全检查表 7.1.1 概述 安全检查表(SCL，Safety Check List)是进行安全检查和诊断的清单。 在编制安全检查表时，通常是把检查对象作为系统，将系统分割成若干个子系统， 按子系统制定。 安全检查表是最早开发的一种系统危险性分析方法，也是最基础、最简便的识别危险的方法。该法应用最多且广泛。 在我国目前安全检查表不仅用于定性危险性分析，有的还对检查项目给予量化，用于系统的安全评价。 安全检查表的优点： 1.安全检查是进行安全管理的重要手段，安全检查表是由各种专业人员事先经过充分的分析和讨论,集中了大家的智慧和经验而编制出来的，按照安全检查表进行检查就会避 免传统安全检查时的一些弊端，能全面找出生产装置的危险因素和薄弱环节； 2.它简明易懂，易于掌握，实施方便； 3.应用范围广,项目的设计、施工、验收,机械设备的设计、制造,运行装置的日常操作、作业环境、运行状态及组织管理等各个方面都可应用； 4.编制安全检查表的依据之一是有关安全的规程、规范和标准。 安全检查表还可对系统进行安全性评价。 7.1.2 安全检查表编制的步骤和依据 1、编制的步骤： 先组成一个由工艺、设备、操作及管理人员的编制小组，并大致按以下几步开展工作： (1)熟悉系统：详细了解系统的结构、功能、工艺流程、操作条件、布置和已有的安 全卫生设施等。 (2)搜集有关安全的法规、标准和制度及同类系统的事故资料，作为编制安全检查表 的依据。 (3)按功能或结构将系统划分成若干个子系统或单元，逐个分析潜在的危险因素。 (4)确定安全检查表的检查内容和要点，并按照一定的格式列成表。 2、编制的依据：
分析及评价方法-预先危险性分析(PHA)法 本文作者佚名 预先危险分析也称初始危险分析，是在每项生产活动之前，特别是在设计的开始阶段，对系统存在危险类别、出现条件、事故后果等进行概略地分析，尽可能评价出潜在的危险性。因此，该方法也是一份实现系统安全危害分析的初步或初始的计划，是在方案开发初期阶段或设计阶段之初完成的。 1．预先危险分析的主要目的 (1)识别危险，确定安全性关键部位； (2)评价各种危险的程度； (3)确定安全性设计准则，提出消除或控制危险的措施。 此外，预先危险分析还可提供下述信息： (1)为制(修)定安全工作计划提供信息； (2)确定安全性工作安排的优先顺序； (3)确定进行安全性试验的范围；
(4)确定进一步分析的范围，特别是为故障树分析确定不希望发生的事件； (5)编写初始危险分析报告，作为分析结果的书面记录； (6)确定系统或设备安全要求，编制系统或设备的性能及设计说明书。 2．分析内容 由于初始危险分析从寿命周期的早期阶段开始，因此，分析中的信息仅是一船性的，不会太详细。这些初始信息应能指出潜在的危险及其影响，以提醒设计师们要通过设计加以纠正。这种分析至少应包括以下内容： (1)审查相应的安全性历史资料； (2)列出主要能源的类型，并调查各种能源，确定其控制措施； (3)确定系统或设备必须遵循有关的人员安全、环境安全和有毒物质的安全要求及其它有关的规定； (4)提出纠正措施建议，在完成识别危险、评价危险的严重程度及可能性之后，还应提出如何控制危险的建议。 为了能全面地识别和评价潜在的危险，分析中还必须考虑的如下项目：
(1)危险物品，例如：燃料、激光、炸药、有毒物、有危险的建筑材料、放射性物质等； (2)系统部件间接口的安全性，例如：材料相容性、电磁干扰、意外触发、火灾或爆炸的发生和蔓延、硬件和软件控制(包括软件对系统或分系统安全的影响)等； (3)确定控制可靠性的关键软件命令和响应，例如：错误命令、不适时的命令或响应、或由订购方指定的不希望事件等； (4)与安全有关的设备、保险装置和应急装置等，例如：联锁装置、硬件或软件故障安全设计、分系统保护、灭火系统、人员防护设备、通风装置、噪声或辐射屏蔽等； (5)包括生产环境在内的环境约束条件，如：坠落、冲击、振动、极限、温度、噪声、接触有毒物、静电放电、雷击、电磁环境影响、电离和非电离辐射等； (6)操作、试验、维修和应急规程等。 进行预先危险分析需要如下资料： (1)各种设计方案的系统和分系统部件的设计图纸和资料； (2)在系统预期的寿命期内，系统各组成部分的活动、功能和工作顺序的功能流程图及有关资料； (3)在预期的试验、制造、储存、修理、使用等活动中与安全要求有关
小波变换是克服其他信号处理技术缺陷的一种分析信号的方法。小波由一族小波基函数 构成，它可以描述信号时间（空间）和频率（尺度）域的局部特性。采用小波分析最大优点是可对信号进行实施局部分析，可在任意的时间或空间域中分析信号。小波分析具有发现其他信号分析方法所不能识别的、隐藏于数据之中的表现结构特性的信息，而这些特性对机械故障和材料的损伤等识别是尤为重要的。如何选择小波基函数目前还没有一个理论标准，常用的小波函数有Haar、Daubechies(dbN)、Morlet、Meryer、Symlet、Coiflet、Biorthogonal 小波等15种。但是小波变换的小波系数为如何选择小波基函数提供了依据。小波变换后的系数比较大，就表明了小波和信号的波形相似程度较大；反之则比较小。另外还要根据信号处理的目的来决定尺度的大小。如果小波变换仅仅反映信号整体的近似特征，往往选用较大的尺度；反映信号细节的变换则选用尺度不大的小波。由于小波函数家族成员较多，进行小波变换目的各异，目前没有一个通用的标准。 根据实际运用的经验，Morlet小波应用领域较广，可以用于信号表示和分类、图像识别特征提取；墨西哥草帽小波用于系统识别；样条小波用于材料探伤；Shannon正交基用于差分方程求解。 现在对小波分解层数与尺度的关系作如下解释： 是不是小波以一个尺度分解一次就是小波进行一层的分解？ 比如：[C,L]=wavedec(X,N,'wname')中，N为尺度，若为1，就是进行单尺度分解，也就是分解一层。但是W=CWT(X,[2:2:128],'wname','plot')的分解尺度又是从2～128以2为步进的，这里的“分解尺度”跟上面那个“尺度”的意思一样吗？ [C,L]=wavedec(X,N,'wname')中的N为分解层数, 不是尺度,'以wname'是DB小波为例, 如DB4, 4为消失矩,则一般滤波器长度为8, 阶数为7. wavedec针对于离散,CWT是连续的。 多尺度又是怎么理解的呢？ 多尺度的理解: 如将0-pi定义为空间V0, 经过一级分解之后V0被分成0-pi/2的低频子空间V1和pi/2-pi的高频子空间W1, 然后一直分下去....得到VJ+WJ+....W2+W1. 因为VJ和WJ是正交的空间, 且各W子空间也是相互正交的. 所以分解得到了是相互不包含的多个频域区间,这就是多分辩率分析, 即多尺度分析. 当然多分辨率分析是有严格数学定义的,但完全可以从数字滤波器角度理解它.当然,你的泛函学的不错,也可以从函数空间角度理解. 是不是说分解到W3、W2、W1、V3就是三尺度分解？ 简单的说尺度就是频率，不过是反比的关系．确定尺度关键还要考虑你要分析信号的采样频率大小，因为根据采样频率大小才能确定你的分析频率是多少．（采样定理）．然后再确定你到底分多少层． 假如我这有一个10hz和50hz的正弦混合信号，采样频率是500hz，是不是就可以推断出10hz和50hz各自对应的尺度了呢？我的意思是，是不是有一个频率和尺度的换算公式？ 实际频率＝小波中心频率×采样频率/尺度 在小波分解中，若将信号中的最高频率成分看作是1，则各层小波小波分解便是带通
第八章危险性分析方法 辨别危险、分析可能发生的事故及其影响后果的过程就是危险性分析。 危险性分析是为防止危险造成事故所采取的手段，其作用是为制定防止事故发生的对策提供依据。 危险性分析需要运用系统工程的原理和方法。危险性分析有定性分析和定量分析两种类型： ①定性分析：找出系统存在的危险因素，分析危险在什么情况下能发生事故，以及对系统安全影响的大小，提出针对性的安全措施控制危险。定性分析不对各种危险因素作定量评价，本章主要介绍定性危险性分析方法。 ②定量分析：在定性分析的基础上，进一步研究事故或故障与其影响因素之间的数量关系，以数量大小评定系统的安全可靠性。在第八章介绍。 危险、危害因素 8.1.1危险因素与危害因素 危险因素是指突发性造成人身伤亡和财产损失的因素。危险因素强调突发性和瞬间作用； 危害因素是指可能造成人身伤害、职业病、财产损失和作业环境破坏的因素。危害因素强调在一定时间范围内的积累作用。 危险因素和危害因素二者有时难以区分，故有时统称为危险因素，更多的是并称为危险、危害因素。 8.1.2危险、危害因素分类 根据GB/T 13816—92《生产过程危险和危害因素分类与代码》的规定，按导致事故和职业危害的直接原因，将生产过程中的危险、危害因素分为6 类： 1、物理性危险、危害因素 （1）设备、设施缺陷如强度不够、刚度不够、运动件外露、制动器缺陷、外形缺陷等。 （2）防护缺陷如无防护、防护不当、防护距离不够、防护设施缺陷等。 （3）电危害 （4）噪声危害 （5）振动危害 （6）电磁辐射 如电离辐射：X 射线、高能电子束等；非电离辐射：激光、紫外线等。 （7）运动物危害如固体抛射物、液体飞溅物、气流冲击、岩土滑动等。 （8）明火 （9）能造成灼伤的高温物质 （10）能造成冻伤的低温物质 （11）粉尘与气溶胶（不包括爆炸性、有毒性粉尘与气溶胶） （12）作用环境不良如采光照明不良、安全过道缺陷、通风不良、气温过高或过低、空气质量差等。 （13）信号缺陷如无信号设施、信号不清、信号失准、信号选用不当等。 （14）标志缺陷如无标志、标志不清、标志不规范、标准位置不当等。 （15）其他物理危险和危害因素 2、化学危险和危害因素
小波分析的要点： 1.目的 小波分析是一个强有力的统计工具，最早使用在信号处理与分析领域中，通过对声音、图像、地震等信号进行降噪、重建、提取，从而确定不同信号的震动周期出现在哪个时间或频域上。现在广泛的应用于很多领域。 在地学中，各种气象因子、水文过程、以及生态系统与大气之间的物质交换过程都可以看作是随时间有周期性变化的信号，因此小波分析方法同样适用于地学领域，从而对各种地学过程复杂的时间格局进行分析。如，温度的日变化周期、年变化周期出现在哪些事件段上，在近100年中，厄尔尼诺-拉尼娜现象的变化周期及其出现的时间段，等等。 2.方法 小波变换具有多分辨率分析的特点，并且在时频两域都具有表征信号局部特征的能力。小波变换通过将时间系列分解到时间频率域内，从而得出时间系列的显著的波动模式，即周期变化动态，以及周期变化动态的时间格局（Torrence and Compo, 1998）。小波（Wavelet），即小区域的波，是一种特殊的、长度有限，平均值为零的波形。它有两个特点：一是“小”，二是具有正负交替的“波动性”，即直流分量为零。小波分析是时间（空间）频率的局部化分析，它通过伸缩平移运算对信号（函数）逐步进行多尺度细化，能自动适应时频信号分析的要求，可聚焦到信号的任意细节。小波分析将信号分解成一系列小波函数的叠加，而这些小波函数都是由一个母小波（mother wavelet）函数经过平移与尺度伸缩得来的。用这种不规则的小波函数可以逼近那些非稳态信号中尖锐变化的部分，也可以去逼近离散不连续具有局部特性的信号，从而更为真实的反映原信号在某一时间尺度上的变化。小波分析这种局部分析的特性使其成为对非稳态、不连续时间序列进行量化的一个有效工具（Stoy et al., 2005）。小波是一个具有零均值且可以在频率域与时间域内进行局部化的数学函数（Grinsted et al., 2004）。一个小波被称为母小波（mother wavelet），母小波可沿着时间指数经过平移与尺度伸缩得到一系列子小波。子小波可以通过尺度（s，频率的反函数）函数和时间（n）位置或平移来描述。利用一系列子小波，一个信号可以在不同的时间尺度上进行计算并显示出详细的特征尺度。拉伸更大的小波窗口，使其宽度更大便可以分析时间系列中波动较大的部分并捕捉大尺度（低频）事件的特征。相反，压缩较小的窗口将包含小尺度（高频）的事件信息。当信号被子小波相乘，被s与n唯一的表达，我们可以计算出信号在时间频率域一个具体位置的系数。如果信号在时间n上的谱成分可以与小波s比较，那么计算的小波系数具有相对较大的值。在其它n与s的组合（如其它的子小波）上都进行这样的计算，那么将会产生一系列系数（小波变化）来表达信号在时间频率域内的分解。通过这样的变化便可得到时间系列的波动模式（周期变化模式）以及这些模式随时间的变化（Furon et al., 2008; Jevrejeva et al., 2003）。 小波变化可以分为连续小波变化（the Continuous Wavelet Transform, CWT）与离散小波变换（Discrete Wavelet Transform, DWT）。离散小波变化DWT是数据的紧凑表示，长用于降噪与数据压缩。连续小波变化CWT更适合于信号特征的提取（Grinsted et al., 2004）。CWT
二、预先危险性分析简介 预先危险性分析(简称PHA)又称初步危险分析，是在进行某项工程活动（包括设计、施工、生产、维修等）之前，以系统存在的各种危险因素（类别、分布）、出现条件和事故可能造成的后果进行宏观概略的分析，其目的是早期发现系统的潜在危险因素，确定系统的危险性等级，提出应有的防范措施，防止这些危险因素发展成为事故，避免考虑不周所造成的损失。 1.预先危险分析步骤 （1）通过经验判断、技术诊断或其他方法调查确定危险源(即危险因素存在于哪个子系统中)，对所需分析系统的生产目的、物料、装置及设备、工艺过程、操作条件以及周围环境等，进行充分详细的了解； （2）根据过去的经验教训及同类行业生产过程中发生的事故(或灾害)情况、对系统的影响、损害程度，类比判断要分析的系统中可能出现的情况，查找能够造成系统故障、物质损失和人员伤害的危险性，分析事故(或灾害)的可能类型； （3）对确定的危险源分类，制定预先危险性分析表； （4）转化条件，即研究危险因素转变为危险状态的触发条件和危险状态转变为事故(或灾害)的必要条件，并进一步寻求对策措施，检验对策措施的有效性； （5）进行危险性分级，排列出重点和轻、重、缓、急次序，以便处理； （6）制定事故的预防性对策措施。 2.划分危险性等级 在分析系统危险性时，为了衡量危险性的大小及其对系统破坏程
度，按危险、有害因素导致的事故后果或危害的严重程度，将各类危险性划分为4个等级。危险性等级划分见表5-2。 表5-2 危险性等级划分表 级别危险程度可能导致的后果 Ⅰ安全的不致于造成人员伤害及系统损坏。 Ⅱ临界的处于事故的边缘状态，暂时不至于造成人员伤亡和、系统损坏或降低系统性能，但应予以排除或采取控制措施。 Ⅲ危险的会造成人员伤亡和系统损坏，为了人员和系统安全，要立即采取防范对策措施。 Ⅳ破坏性的会造成人员重大死亡及系统严重破坏的灾难性事故，必须予以果断排除并进行重点防范。 3.预先危险分析表格 预先危险分析的结果一般采用表格的形式列出，表格的形式和内 容可根据实际情况确定；通常情况下，评价单元的预先危险分析结果 用通用表格进行表述。预先危险分析通用表格形式见表5-3。 表5-3 预先危险分析表通用格式 潜在事故危险因素触发事件(1) 发生条件触发事件(2) 事故后果危险等级防范措施备注l 2 3 4 5 6 7 8 9 注：1－子系统可能发生的潜在危害； 2－产生潜在危害的原因； 3－导致危险因素（2）的那些不希望事件或错误； 4－导致危险因素（2）发展成为潜在危害的那些不希望发生的错误或事件； 5－导致产生“发生事故的条件（4）”的那些不希望发生的事件及错误； 6－事故后果； 7－危害等级； 8－为消除或控制危害可能采取的措施，其中包括对装置、人员、操作程序等几个方面 的考虑； 9－有关必要的说明。
收稿日期: 2001206219; 修回日期: 2001208209 作者简介: 朱学锋(19692),男,河北抚宁人,学士学位,工程师,从事信号分析及数据处理的研究; 肖旭东(19732),男,吉林公主岭人,学士学位,助理工程师,从事光学检测及图像处理的研究。 2002年3月第29卷第3期 强度与环境 STRUCTURE &ENVIR ON MENT ENGINEERING Sep.2002V ol.29,N o.3应用小波分析方法处理非平稳信号的研究 朱学锋 肖旭东 (辽宁葫芦岛92941部队96分队,辽宁,125001) (辽宁葫芦岛92941部队98分队,辽宁,125001) 摘要: 本文综述了小波分析这一前沿领域的发展现状,介绍了小波变换及其Mallat 快速小波算法,对比分 析了小波变换与短时傅里叶变换之间的差异,指出这种基于多分辨方法的小波变换特别适合于非平稳信 号的分析与处理,并且应用该方法对实测信号进行了有效的时频分析。 关键词: 小波分析; 非平稳信号; 短时傅里叶变换 中图分类号:O241.86 文献标识码:A 文章编号:100623919(2002)0320053205 An Application of W avelet Analysis to N onstationary Signals ZH U Xue 2feng XI AO Xu 2dong (92941T roops ,Huludao ,liaoning ,liaoning ,125001) Abstract : In this paper ,we first summarize the development of the wavelet theory.We introduce the wavelet trans form and Mallat fast alg orithm ,and briefly com pare the wavelet trans form with the m ore classical sthort 2time F ourier trans form approach to signal analysis.This paper shows that the wavelet trans form on the multires olution approach is particularly suitable for the analysis of nonstationary signals. K ey w ords : Wavelet analysis ;N onstationary signals ;Short 2time F ourier trans form 1 引言 多分辨分析思想是Mallat 于1989年提出的概念,在泛函分析的框架下,统一了各种具体小波的构造方法,给出了构造正交小波基的一般方法和与FFT 相对应的快速小波算法,并将它应用于图像分解和稳定重建,成为小波理论与应用上的一个突破性进展。 小波理论的迅速发展,得到众多领域科技工作者的高度重视,人们普遍认为:它是调和分析,是现代傅里叶分析的重大突破。小波理论在信号处理与图像分析、地震信号处理、计算机视觉与编码、语音合成与分析、信号的奇异性检测与谱估计等方面都取得了成功的应用。美国应用数学会已将它列为90年代应用数学的八个前沿课题之一;美国国防部关键技术计划认为:小波分析将对未来国防关键技术中的
July 2010现代化工第30卷第7期M oder n Che m ica l Industry 2010年7月 分析测试 危险与可操作性分析研究 杜廷召,田文德,任 伟 (青岛科技大学化工学院,山东青岛266042) 摘要:危险与可操作性分析(HAZOP)是过程工业中广泛应用的识别危险与操作性问题的安全分析技术之一,尤其是在化工、石化等高危行业。概述了危险与可操作性分析方法基本原理的基础上,将HAZOP 产生以来的相关研究做出分类并进行了综述,包括HAZ OP 特征研究、扩展HAZ OP 分析领域、开发自动化HAZ OP 分析专家系统和动态模拟辅助的HAZOP 分析。最后对HAZ OP 技术的研究前景做出了展望。 关键词:HAZ OP ;危险与可操作性分析;过程危险性分析;安全分析中图分类号:X937 文献标识码:A 文章编号:0253-4320(2010)07-0090-04 P rogress and pros pect in hazard and operability analysis DU Ting zhao ,TI AN W en de ,RE N W ei (Co llege of Che m ica l Eng ineer i ng ,Q i ngdao U niversity of Science &T echno l ogy ,Q ingdao 266042,Ch i na)Ab stract :H azard and Operab ility Ana l ys i s(HA ZOP )is one o f t he techn i ques m ost w ide l y used i n safety ana l ys i s to i dentify hazards and ope rability prob l em s in process i ndustry ,especiall y i n i ndustry w ith h i gh risk li ke che m i ca l i ndustry ,petrochem i ca l industry et al .T he funda m enta l pr i nciple ofHA ZOP i s rev ie w ed .T he resea rch re lated to HAZOP around the w orld is c lassified i nto four ca tego ries acco rd i ng to its research scope ,i nc l ud i ng character i stics study ,HAZOP scope ex tendi ng ,deve l opi ng auto m ated HAZOP expert system s and HAZOP aided w it h dyna m ic si m u l a ti on .T he resea rch prospect o fHAZOP i s prev i ewed i n the end . K ey w ords :HAZOP ;hazard and operability ana l y si s ;pro cess hazard analysis ;safe t y ana l ysis 收稿日期:2010-02-08 基金项目:山东省自然科学基金(ZR2009B M 033) 作者简介:杜廷召(1986-),男,硕士生,研究方向为化学工程,du ti ngz h ao @g m ai.l co m;田文德(1973-),男,副教授,博士,硕士生导师,研究方 向为过程系统工程。 HAZOP (H azar d and Operability Analysis)技术 最早是在20世纪60年代中期由英国帝国化学公司(I CI)首先开发应用的。最初定义为:HAZ OP 分析是由各专业人员组成的分析组对工艺过程的危险和操作性进行分析,即对新建或者已有的过程装置及工程本质进行正式的、系统的严格审查来评估单个装置的危险可能性和可能对整套装置造成的影响。HAZOP 分析的目的在于识别已有的高危险性装置的潜在危险,除去导致重大安全的问题,例如有毒物质泄漏、火灾和爆炸等。经过几十年的发展,HAZOP 分析不仅能够识别危险,而且可以辨识操作问题,其应用范围已经扩大到其他领域,例如医疗诊断系统、路况安全监测、可再生能源系统、可编程电子系统等。 1 HAZOP 分析基本原理 HAZOP 的理论依据是:工艺流程的状态参数(如温度、压力、流量等)一旦偏离规定的基准状态,就会发生问题或出现危险。它需要由一个由多学科 且经验丰富的成员组成的分析团队,首先依据过程 流程图和管道装置图将流程分为易处理的节点,以此确保对过程中的每一个装置进行分析;然后针对节点内的每个设备、操作逐一进行检验:匹配引导词(none ,less ,m ore 等)与工艺参数(fl o w,pressure ,te m perature 等)组成有意义的偏差及操作问题,并由偏差进行事故剧情的向前向后分析,最终辨识偏差原因并分析偏差后果。 常规HAZOP 分析流程 [1] 见图1 。 图1 常规HAZOP 分析流程图 90
作业条件危险性评价法 对于一个具有潜在危险性的作业条件，K·J·格雷厄姆和G·F·金尼认为，影响危险性的主要因素有3个： ①发生事故或危险事件的可能性； ②暴露于这种危险环境的情况； ③事故一旦发生可能产生的后果。用公式来表示，则为：D=L×E×C式中，D为作业条件的危险性；L为事故或危险事件发生的可能性；E为暴露于危险环境的频率；C为发生事故或危险事件的可能结果。 发生事故或危险事件的可能性具体方法 事故或危险事件发生的可能性与其实际发生的概率相关。若用概率来表示时，绝对不可能发生的概率为0；而必然发生的事件，其概率为1。但在考察一个系统的危险性时，绝对不可能发生事故是不确切的，即概率为0的情况不确切。所以，将实际上不可能发生的情况作为“打分”的参考点，定其分数值为0．1。 此外，在实际生产条件中，事故或危险事件发生的可能性范围非常广泛，因而人为地将完全出乎意料之外、极少可能发生的情况规定为1；能预料将来某个时候会发生事故的分值规定为10；在这两者之间再根据可能性的大小相应地确定几个中间值，如将“不常见，但仍然可能”的分值定为3，“相当可能发生”的分值规定为6。同样，在0．1与1之间也插入了与某种可能性对应的分值。于是，将事故或危险事件发生可能性的分值从实际上不可能的事件为0．1，经过完全意外有极少可能的分值1，确定到完全会被预料到的分值10为止(表1)。 表1 事故或危险事件发生可能性分值 2)暴露于危险环境的频率 众所周知，作业人员暴露于危险作业条件的次数越多、时间越长，则受到伤害的可能性也就越大。为此，K·J·格雷厄姆和G·F·金尼规定了连续出现在潜在危险环境的暴露频率分值为10，一年仅出现几次非常稀少的暴露频率分值为1。以10和1为参考点，再在其区间根据在潜在危险作业条件中暴露情况进行划分，并对应地确定其分值。例如，每月暴露一次的分定为2，每周一次或偶然暴露的分值为3。当然，根本不暴露的分值应为0，但这种情况实际上是不存在的，是没有意义的，因此毋须列出。关于暴露于潜在危险环境的分值见表2。 表2 暴露于潜在危险环境的分值 3)发生事故或危险事件的可能结果
安全评价方法分类 一、安全评价方法分类（熟悉） 1）按评价结果的量化程度分类法 按照安全评价结果的量化程度，安全评价方法可分为定性安全评价法和定量安全评价法。 （1）定性安全评价方法 定性安全评价方法主要是根据经验和直观判断能力对生产系统的工艺、设备、设施、环境、人员和管理等方面的状况进行定性的分析，安全评价的结果是一些定性的指标，如是否达到了某项安全指标、事故类别和导致事故发生的因素等。 属于定性安全评价方法的有安全检查表、专家现场询问观察法、因素图分析法、事故引发和发展分析、作业条件危险性评价法（格雷厄姆—金尼法或LEC法）、故障类型和影响分析、危险可操作性研究等。 （2）定量安全评价方法 定量安全评价方法是运用基于大量的实验结果和广泛的事故资料统计分析获得的指标或规律（数学模型），对生产系统的工艺、设备、设施、环境、人员和管理等方面的状况进行定量的计算，安全评价的结果是一些定量的指标，如事故发生的概率、事故的伤害（或破坏）范围、定量的危险性、事故致因因素的事故关联度或重要度等。 按照安全评价给出的定量结果的类别不同，定量安全评价方法还可以分为概率风险评价法、伤害（或破坏）范围评价法和危险指数评价法： ①概率风险评价法 概率风险评价法是根据事故的基本致因因素的事故发生概率，应用数理统计中的概率分析方法，求取事故基本致因因素的关联度（或重要度）或整个评价系统的事故发生概率的安全评价方法。故障类型及影响分析、事故树分析、逻辑树分析、概率理论分析、马尔可夫模型分析、模糊矩阵法、统计图表分析法等都可以由基本致因因素的事故发生概率计算整个评价系统的事故发生概率。 ②.伤害（或破坏）范围评价法 伤害（或破坏）范围评价法是根据事故的数学模型，应用计算数学方法，求取事故对人员的伤害范围或对物体的破坏范围的安全评价方法。液体泄漏模型、气体泄漏模型、气体绝热扩散模型、池火火焰与辐射强度评价模型、火球爆炸伤害模型、爆炸冲击波超压伤害模型、蒸气云爆炸超压破坏模型、毒物泄漏扩散模型和锅炉爆炸伤害TNT当量法都属于伤害（或破坏）范围评价法。 ③危险指数评价法 危险指数评价法应用系统的事故危险指数模型，根据系统及其物质、设备（设施）和工艺的的基本性质和状态，采用推算的办法，逐步给出事故的可能损失、引起事故发生或使事故扩大的设备、事故的危险性以及采取安全措施的有效性的安全评价方法。常用的危险指数评价法有：道化学公司火灾爆炸危险指数评价法，蒙德火灾爆炸毒性指数评价法，易燃、易爆、有毒重大危险源评价法。 （2）其他安全评价分类法 按照安全评价的逻辑推理过程，安全评价方法可分为归纳推理评价法和演绎推理评价法。 归纳推理评价法是从事故原因推论结果的评价方法，即从最基本危险、有害因素开始，逐渐分析导致事故发生的直接因素，最终分析到可能的事故。 演绎推理评价法是从结果推论原因的评价方法，即从事故开始，推论导致事故发生的直
项目总结报告 项目名称图像纹理小波分析方法研究申请人 指导老师 专业 所在院部计算机科学与技术学院
图像纹理小波分析方法研究 摘要：纹理是一种区域特征，是对于图像各像元之间的空间分布的一种描述。纹理是图像中普遍存在而又难以描述的特征，因此研究纹理有着重要的理论和应用价值。而波变换是一种新的变换分析方法，它继承和发展了短时傅立叶变换局部化的思想，同时又克服了窗口大小不随频率变化等缺点，能够提供一个随频率改变的时间-频率窗口，是进行信号时频分析和处理的理想工具。本文对基于小波变换的图像纹理提取方法进行综述，分别对Gabor小波、Contourlet和Curvelet 进行介绍，并对其进行比较分析。最后展望了小波变换在图像纹理特征提取领域的应用前景。 关键词：图像特征；图像纹理；小波变换 一.引言 小波变换继承和发展短时傅立叶局部变换思想，但是它在时域与频域具有良好的局部化性质。因此小波变换又优于傅里叶变换。小波变换通过多分辨率分析给出信号更好的表示。小波变换计算复杂度上也更小，只需要O(N)时间，而不是快速傅里叶变换的 O(N log N)，其中N代表数据大小。小波变换克服了傅里叶变换窗口大小不随频率变化等缺点，提供了一个随频率改变的时间-频率窗口。因此，小波变换在很多领域得到应用，特别是小波变换的离散数字算法已被广泛用于许多问题的变换研究中。 所以本文针对图像纹理小波分析方法进行综述，主要介绍基于Gabor变换、多进制小波变换、树型小波变换、Ridgelet变换、Curvelet变换和Contourlet 变换的图像特征提取方法。 二．发展历史 1807年Fourier 提出傅里叶分析， 1822年发表“热传导解析理论”论文，1910年Haar 提出最简单的小波。1964年，Gabor提出了窗口傅立叶变换，1910年Haar提出最早的Haar小波规范正交基，开辟了通往小波的道路。1980年Morlet 首先提出平移伸缩的小波公式，用于地质勘探。1985年Meyer和稍后的Daubeichies提出“正交小波基”，此后形成小波研究的高潮。 1988年Mallat提出的多分辨度分析理论（MRA），统一了语音识别中的镜向滤波，子带编码，图象处理中的金字塔法等几个不相关的领域。1994年，Xu等人提出了一种基于空域相关性的噪声去除方法啪1，即根据信号与噪声的小波变换系数在相邻尺度之间的相关性进行滤波。1998年Dowinc和Silvcrman提出了多小波的通用阈值公式，同年Bui和Chcn把平移不变小波去噪推广到多小波的情形。Nowak 等人1999年提出了针对光子图像系统的小波域滤波算法啪1，用来去除图像的Poisson噪声。2000年，在基于无噪图像小波系数服从广义高斯分布的假设前提下，Chang等人提出一种针对图像的BayesShrink阈值去噪方法。迄今为止，数学上主要从三个方面来研究图像纹理处理：概率统计，小波分析和偏微方程。近年来研究者们结合时频分析，分行学，神经网络等数学方法对纹理提出大量的创