基于貝葉斯網(wǎng)絡的機場營房滲漏破壞風險分析

李彥龍 張浩 鄭玉洪

摘要：通過分析機場營房滲漏破壞的成因，根據(jù)BN建模步驟，確定節(jié)點狀態(tài)、網(wǎng)絡參數(shù)，構(gòu)建了滲漏破壞BN網(wǎng)絡模型。應用模型分析，得到了營房滲漏破壞的主要影響因素，為滲漏治理提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：貝葉斯網(wǎng)絡；營房；滲漏破壞；風險分析

長久以來，基建營房工程一直是部隊建設的基礎保證，與人員的生活息息相關(guān)，必須抓好營房質(zhì)量建設。營房施工澆混凝土樓面時，容易產(chǎn)生裂縫，有關(guān)裂縫的技術(shù)處理比較難，經(jīng)常發(fā)生滲漏破壞，因此營房滲漏破壞風險分析及治理是很有必要的。由于貝葉斯網(wǎng)絡可以根據(jù)概率表達定量地進行診斷推理，遂本文選用貝葉斯網(wǎng)絡分析營房滲漏破壞。

1 貝葉斯網(wǎng)絡概述

貝葉斯網(wǎng)絡（Bayesian Networks， BN）是用來表示變量間連接概率的圖形模式[1]，它表示因果信息，由代表變量的節(jié)點，連接節(jié)點的有向弧線以及表示節(jié)點關(guān)系強度的條件概率組成。

貝葉斯網(wǎng)絡有貝葉斯理論支撐，用圖的形式描述變量間的關(guān)系，形象生動，便于分析理解；用概率測度的權(quán)重解決了變量狀態(tài)的不一致；刻畫了信任度隨證據(jù)的變化而更新，證據(jù)發(fā)生改變，會產(chǎn)生新的概率。圖1為BN示例。

圖1 BN示例

2 營房滲漏破壞現(xiàn)象成因分析

在機場營房使用中，多出現(xiàn)澆梁板裂縫，這是由于選擇的混凝土材料不合理，結(jié)構(gòu)設計不規(guī)范，施工條件不滿足要求。施工時模板變形、支撐塌陷都會導致混凝土產(chǎn)生裂縫，有的施工方為了降低建筑的成本，摻入過量的粉煤灰，在使用過程中出現(xiàn)凝固收縮，導致營房結(jié)構(gòu)裂縫。多數(shù)營房跨度很大約11m，屋面必須采用排水性能較好的結(jié)構(gòu)找坡，但實際中經(jīng)常出現(xiàn)找坡厚度太厚、坡度不足、坡向不清等問題。還有處理隔熱層時，設置的憎水材料影響屋頂排水。營房屋面經(jīng)常暴漏在外面，較大的晝夜溫差會導致混凝土熱脹冷縮出現(xiàn)裂縫。營房樓長度較長，應設置伸縮縫，但實際中并沒有采取措施，收縮裂縫普遍存在[2]。

綜上所述，營房滲漏破壞成因主要有：梁板產(chǎn)生裂縫、屋面裂縫、屋面排水不暢。以BN網(wǎng)為依據(jù)，建立了BN網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 BN網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

3營房滲漏貝葉斯網(wǎng)絡模型

3.1確定節(jié)點狀態(tài)

營房滲漏破壞T采用五級劃分法，分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級，值域{0，1，2，3，4 }，分別表示“無或輕微滲漏水”、“較輕微滲漏水”、“中度滲漏水”、“較嚴重滲漏水”、“嚴重滲漏水”。

A1、A2、A3的值域為{0，1，2}，分別表示屋面裂縫、屋面排水不暢、梁板產(chǎn)生裂縫對營房的滲漏破壞有“輕微影響”、“中度影響”、“嚴重影響”。

B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7的值域為{0，1}，分別表示各因素“性能好”、“性能不好”，對營房滲漏破壞“無影響”、“有影響”。

3.2確定網(wǎng)絡參數(shù)

為了進行貝葉斯網(wǎng)絡推理，需要建立節(jié)點的條件概率表，定量來描述節(jié)點之間的概率關(guān)系[3] 。根據(jù)營房設計資料、實測的滲漏破壞資料以及專家經(jīng)驗，應用概率統(tǒng)計以及邀請專家確定了根節(jié)點的先驗概率和非根節(jié)點的條件概率表。以A1屋面裂縫為例，其條件概率表如表1所示。

3.3 構(gòu)建貝葉斯網(wǎng)絡模型

將確定的網(wǎng)絡參數(shù)，輸入貝葉斯網(wǎng)絡中，即可得到網(wǎng)絡模型。本文使用貝葉斯網(wǎng)絡分析軟件GeNIe進行仿真，仿真結(jié)果如圖4所示。

圖4 BN模型

4 模型的應用與分析

貝葉斯網(wǎng)絡模型可以用來診斷推理以及進行因素的敏感性分析。假設滲漏破壞等級已確定，可以利用該模型分析各因素對營房滲漏的影響程度，由此診斷出對營房滲漏破壞最敏感的因素。比如，假定某營房發(fā)生Ⅳ級滲漏破壞，設定其發(fā)生概率為100%，對模型進行計算更新，比較設定前后各因素發(fā)生概率的變化。更新后的仿真結(jié)果如圖5所示。

圖5 更新后的BN模型

對比圖4、5，可以看出各因素發(fā)生概率都或大或小的變化，B1晝夜溫差從7%增到了14%，說明晝夜溫差變化引起的熱脹冷縮容易引發(fā)屋面裂縫，進而產(chǎn)生營房滲漏破壞；B4隔熱層憎水性變化最大，從25%增到49%，說明隔熱層憎水引起的屋面排水不暢，是營房滲漏破壞的關(guān)鍵成因；B5混凝土材料從13%增長到28%，說明混凝土材料質(zhì)量不過關(guān)，種類不合適都會是梁板產(chǎn)生裂縫，引發(fā)營房滲漏；B7施工條件從13%增到27%，說明施工條件不良也是營房滲漏破壞的主要影響因素。綜上所述，隔熱層憎水性是營房滲漏破壞的最敏感性因素，在建筑營房時，必須要根據(jù)實際情況降低隔熱層的憎水性。

通過對營房滲漏破壞問題的分析，發(fā)現(xiàn)貝葉斯網(wǎng)絡的預測推理能力特別強大。尤其是當某些因素信息缺少時，可以利用已知的證據(jù)變量對營房滲漏破壞程度進行預測，也可以已知營房滲漏程度，對某些因素的狀態(tài)進行分析。該模型在這些方面的應用，還有待進一步研究。

參考文獻

[1] 曹士信. 基于貝葉斯網(wǎng)絡仿真的威懾信息傳遞效能評估[J]. 裝備指揮技術(shù)學院學報，2010，21（2）：113～116

[2] 孫遠松. 電力工程房屋滲漏破壞的原因及應對措施[J]. 中國高新技術(shù)企業(yè)，2015（12）：129～130

[3] 高榮欣. 基于貝葉斯網(wǎng)的港口船舶交通安全評價[D]：[碩士學位論文]. 大連：大連海事大學，2010，06