基于本體技術(shù)的建筑安全事故控制措施研究

王磊

摘 要：建筑施工環(huán)境惡劣，影響因素復(fù)雜多變，導(dǎo)致建筑安全事故頻繁發(fā)生。將本體技術(shù)引入建筑安全事故控制領(lǐng)域，構(gòu)建了建筑安全事故知識本體庫，提出了改進(jìn)的概念語義屬性相似度確定方法和基于改進(jìn)粗糙集的屬性權(quán)重確定方法。通過計算案例綜合相似度，制定安全事故控制措施參考方案，完善了安全事故控制方法，提高了建筑安全事故控制水平。

關(guān)鍵詞：事故控制；本體技術(shù)；相似度；案例推理

中圖分類號：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.23.092

0 引言

建筑工程施工過程中，現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜、人員流動大及作業(yè)強(qiáng)度高，稍有松懈便會導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，造成嚴(yán)重危害。據(jù)統(tǒng)計，近年來，年均建筑安全事故發(fā)生600余起，人員傷亡慘重，經(jīng)濟(jì)損失不可估量，甚至還有群死群傷的惡劣事故。誘發(fā)建筑安全事故的原因復(fù)雜多變，對安全事故的控制各個方面也都非常重視，但目前建筑安全事故控制工作中依然存在諸多的不足。

（1）事故控制信息化程度低，體系不夠完善。

（2）事故控制過程缺乏動態(tài)性。

（3）事故控制人員主觀因素影響大。

隨著人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展，可以有效改善目前比較落后的安全事故控制方法，提升建筑行業(yè)整體安全管理水平。人工智能領(lǐng)域中的本體技術(shù)能夠?qū)ㄖ踩鹿手R的表示結(jié)構(gòu)和類型進(jìn)行規(guī)范處理，并且結(jié)構(gòu)嚴(yán)密的本體支持邏輯推理，可以充分利用歷史經(jīng)驗，解決施工安全事故控制中存在的問題，提高建筑企業(yè)應(yīng)對事故工作的科學(xué)性和實效性。

1 建筑安全事故案例的本體化

本體是指對某一范圍知識進(jìn)行格式化的描述，通常被稱為領(lǐng)域概念模型。本體技術(shù)以其特有的規(guī)范化描述形式能夠清楚顯示概念間的邏輯關(guān)系，通過本體定義類關(guān)系及實例屬性很好地解決了結(jié)構(gòu)異化的問題。構(gòu)建基于本體技術(shù)的建筑安全事故控制模型時，應(yīng)以施工安全技術(shù)規(guī)范和事故案例的統(tǒng)計分析作為基礎(chǔ)，收集具有代表性并能體現(xiàn)事故特征的相關(guān)重要案例，形成建筑安全事故知識本體庫，編寫SWRL診斷規(guī)則，當(dāng)出現(xiàn)新的危險事件時，通過事故診斷和案例推理實現(xiàn)危險因素的預(yù)判與事故控制措施的生成。

一個事故案例的表述可以由三部分組成，分別是“發(fā)現(xiàn)問題”、“解決問題”及“結(jié)果分析”。從預(yù)防事故發(fā)生的角度出發(fā)，結(jié)合建筑安全事故致因理論，以曾經(jīng)成功地預(yù)防過安全事故發(fā)生的工程實例作為案例庫中的樣本案例。對樣本案例按工程基本概況、現(xiàn)場施工環(huán)境、事故安全隱患及事故防控方案四個方面進(jìn)行描述。基本概況部分描述了歷史案例的基本情況，如工程名稱、工程地點等；現(xiàn)場施工環(huán)境和事故安全隱患合稱為案例特征屬性部分，是案例檢索的依據(jù)，描述施工過程中的危險行為或危險狀態(tài)；措施方案部分主要記錄歷史案例的事故預(yù)防措施，安全管理措施及應(yīng)急措施等。這就完成了事故案例表示類的劃分，在錄入案例時，再對每個類逐層劃分，將案例信息對應(yīng)輸入即可。

由于每個案例涵蓋的信息面比較廣泛，本文利用本體開發(fā)軟件protégé4.3建立一個案例的部分本體表示形式，如圖1所示，我們可以根據(jù)不同的事故添加不同的概念及實例。

2 基于本體的建筑安全事故控制措施推理

2.1 基于本體的事故屬性相似度的計算

案例屬性按其特征分為對象屬性和數(shù)值屬性，在計算相似度時方法存在差異。

設(shè)，在建筑安全事故本體中，m表示屬性的個數(shù)，Cij表示案例Xi的第j個屬性值，Di表示案例Xi可能引發(fā)事故的等級。yj表示目標(biāo)案例Y的第j個屬性值。

（1）對象屬性相似度。

對象屬性的相似度主要通過概念語義近似度來刻畫，較為常用的確定方法是計算語義距離相似度，如式（1）所示。

對綜合相似度大于閾值的樣本案例進(jìn)行排序，選取綜合相似度最大的案例作為相似案例。如果樣本案例的綜合相似度均小于閾值，表明在案例庫中不存在與目標(biāo)案例相似的樣本案例，將目標(biāo)案例作為新案例直接存入案例庫。

3 控制措施的制定與案例庫維護(hù)

一般而言，安全事故的發(fā)生是由于關(guān)鍵屬性的影響造成的。在確定出相似案例后，相似案例的應(yīng)急方案是否可供參考，需判定相似案例和目標(biāo)案例關(guān)于關(guān)鍵屬性的相似程度。根據(jù)經(jīng)驗選定作為相似閾值，即如果關(guān)鍵屬性相似度大于，表明關(guān)鍵屬性相似，應(yīng)急方案經(jīng)專家確認(rèn)后便可作為目標(biāo)案例的參考；如果小于，表明關(guān)鍵屬性不相似，需專家依據(jù)工程實際情況對應(yīng)急方案中可用的部分進(jìn)行整理，做出適用性調(diào)整，方案重新整合后可作為目標(biāo)案例的參考。

案例庫的維護(hù)包括案例的篩選和案例庫的更新。在案例篩選方面，涉及案例的錄入及刪除。在輸入新案例時，應(yīng)由專家對案例措施的適用性和代表性進(jìn)行評估，以此確定是否對案例進(jìn)行錄入。而案例庫中現(xiàn)有的案例，只需要保存具有代表性、較為經(jīng)典的，對于冗余案例進(jìn)行刪除，保證案例的可利用性和時效性。在案例庫更新方面，通過設(shè)置更新機(jī)制來實現(xiàn)案例庫的更新，確保事故案例庫的檢索效率和案例質(zhì)量。此外，要想讓案例檢索效率不斷提高，還需要對案例庫的結(jié)構(gòu)適時進(jìn)行優(yōu)化。

4 結(jié)論

將本體技術(shù)與案例推理技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建了建筑安全事故控制的本體模型；提出了改進(jìn)的概念語義相似度計算方法；改進(jìn)了基于粗糙集的屬性權(quán)重確定方法，避免了冗余屬性重要度為0的情況，保證特征屬性權(quán)重更加科學(xué)有效；繼而通過計算案例綜合相似度確定出相似案例，并根據(jù)關(guān)鍵屬性相似程度對措施方案進(jìn)行修正；通過實例驗證了建筑安全事故控制方法的正確性。由于建筑安全事故涉及的知識范圍廣泛，與安全事故有關(guān)的概念、關(guān)系屬性數(shù)量龐大，需要業(yè)內(nèi)同行對領(lǐng)域知識不斷完善與補(bǔ)充，努力構(gòu)建起完備的事故知識本體庫。

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