1 引言

　我國是世界上少數多災害國家之一，在社會、經濟獲得迅速、持續發展的同時，各種災害問題也日趨嚴重。特別是工業企業，安全生產形勢非常嚴峻，事故多，傷亡大、經濟損失嚴重，尤其是重、特大事故頻繁發生。從工業事故預防和控制領域來看，其防治理論和技術的研究進程明顯滯后于經濟、社會對工業發展的要求，在事故特性、預防和控制理論研究方面的存在著很多薄弱環節。因此，研究和探索工業事故的演變特性、發生規律以及有效的控制技術成為我國工業必須重視并盡快解決的重大安全課題。

　2 混沌理論發展與研究現狀

　混沌理論是非線性理論的重要分支學科，是現代非線性理論的一個重要組成部分，對于自然界和社會現象的認識有著不同于傳統科學的思想，比如關于非直接因果關系的思想和關于簡單和復雜，確定與隨機統一的思想等，除了能夠解釋與說明傳統科學理論所能解釋與說明傳統科學理論所能解釋與說明的現象與問題之外，還能夠解釋與說明傳統科學理論所不能解釋與說明的許多復雜現象或問題，現已成為眾多學科的研究前沿。

　混沌理論源于20世紀60年代美國麻省理工學院氣象學家Edward Lorenzd的電腦模擬試驗，進入70年代、特別是90年代后，這一理論已經在數學、物理學、化學、地震學、生物學和經濟學等領域廣泛應用?；煦缋碚撌谷藗冊谀切┝钊送返膹碗s現象中，發現了許多驚人的規律性，在混沌的深處埋藏著一種奇異的秩序?！昂笔腔煦缋碚撝械囊粋€關鍵的概念，它指明了系統對初始條件敏感性的一種依賴現象，即輸入端微小的差別會被迅速的放大到輸出端壓到一切的差別。一個小小的誤差（可能是萬分之幾的誤差），會在整個變化過程中成倍放大，最后引起災難性的、難以預測的后果。

　混沌理論的產生與發展、打破了建立在牛頓范式基礎上的拉普拉斯決定論的幻想，它的研究表明：（1）簡單確定的非線性系統可以產生簡單確定的行為，也可以產生不穩定但有界的貌似隨機的不確定行為；（2）當一個系統產生混沌行為時，其未來行為具有對系統初始條件的依賴性；（3）混沌并非混亂，混沌作為一個科學概念并不等同于概率意義上的隨機，看似混亂無規則的現象里存在著秩序，而公認有序的確定性系統里又存在著混沌；（4）混沌系統的行為在狀態空間上雖然循環往復，但絕不自身重復；（5）混沌狀態下系統的某種性質的行為可能突然地產生，也可能出乎預料地消失；（6）事物的整體不從它的部分中加以理解，系統整體具有不同于系統單元的行為；（7）相似的情景或過程可以發生在不同尺度水平的空間上。

　混沌理論的研究還表明，一切系統的行為都是動態演化的，既不會總是穩定有序，也不會總是混沌或無序；在某一層次或某一部分可能是穩定有序的，而在系統的其他層次或其他部分又可能是混沌或無序的。復雜系統在演化過程中可能會呈現為有序態、無序態、混沌態、反混沌態和自組織臨界態五種類型的狀態。不同狀態下系統具有不同的控制特性。

　3 工業事故演變混沌特性分析

　工業事故的演變過程具有典型的非線性特征，其動力學方程中含有諸多非線性項，因此工業事故子系統是非線系統，是在臨界條件下呈現混沌現象或混沌行為的系統。由于系統內部多因素交叉耦合作用，導致了該復雜系統呈現混沌行為，其演變過程復雜且無法用確定的數學方程描述。

　工業生產系統是人－機－環境結構復雜的系統，許多問題都是非線性，變量之間的關系十分復雜，難以用確切的數學方程來描述。根據事故致因理論，導致事故的最基本因素是人的不安全行為、機的不安全狀態和環境的不安全條件。在作業空間，這三個要素在時間和空間上始終處于復雜的變化過程之中，而且無法用一個確切的數學方程來描述，屬于典型的非線性動力學系統。工業生產系統中各子系統之間按照一種未知的、非設計的順序而發生相互作用，它既不明顯又不能馬上被理解和識別。例如，1995年密西比河一油船的油箱發生了重油泄漏，重油流入毗鄰泵房，由于泵房溫度相對較高，油的粘度變低，使得重油流動速度加快，導致泵房大量積油。不幸的是剛好泵房有一個軸桿流向引擎房，使得重油又慢慢沿此軸桿通向引擎房，由于引擎房的溫度較高，部分重油開始氣化并形成了燃燒爆炸性氣體，導致了一場火災。此例中，設計者和操作者預先就根本不知道兩個毫無關系的子系統（油箱和引擎）竟然會發生不可預測的相互作用，事故子系統之間的復雜式相互作用的特征導致了這場事故的發生。因此，必須應用現代科學技術及其交叉學科的發展成果，對工業事故演變混沌特性進行理論上的研究，注重解決事故頻繁發生的深層次理論和技術問題，以達到控制工業事故的目的。

　本文提出通過時間序列相空間重構及Lyapunov指數運算來進行我國工業事故混沌特性判定研究。