建筑安全预警管理系统构建

2010-08-14□文/夏力

合作经济与科技 2010年2期

□文/夏力

建筑业是我国国民经济的支柱产业之一，它与整个国家经济的发展、人民生活的改善有着密切的联系。但是，在建筑业快速发展并发挥支柱产业地位作用的同时，安全生产问题也成为一个突出的焦点，它已经成为制约我国建筑业进一步健康发展的瓶颈。为了保证建筑安全管理的长期化、标准化，在出现安全事故隐患时能够迅速有效地采取应对措施，提高安全管理水平，因此，建立安全预警管理系统是十分必要的。

一、建筑安全预警管理的概念

建筑安全预警管理，就是根据建筑企业日常的安全管理活动的过程与结果是否满足安全生产的管理目标和要求，来确定建筑企业的运行处于“事故状态”或“正常状态”，并由此做出对策的管理活动。它是对建筑企业运行进行监测和评价，并在事故隐患发生的情况下，采取既定的组织、管理方法干涉和调控其运行过程并使之恢复正常状态的活动。

二、建筑安全预警管理系统设计思路

根据系统非优理论，“优”范畴包括最优和优，即成功的过程和结果；“非优”范畴包括失败和可以接受的不好过程和结果。实际上，任何系统大部分存在于“非优”范畴之中，以“非优”范畴的角度去分析系统形成非优的行为是一种比较适用的思想方法，简称“非优思想”。利用系统“非优思想”来构建建筑安全预警管理系统的基本程序是：

1、尽可能全面系统地收集工程项目系统中的非优事件、非优状态发生和发展的大部分信息（即建筑施工事故发生的类型、事故发生的部位），列出各种非优状态的分布（利用数理统计方法统计），建立非优信息库。

2、以系统科学原理为指导，对所收集的信息进行系统的分析与整理，找出导致事故发生的主、次要因素和内、外部条件以及非优状态的主要特征量，构建一个预警的指标体系，并对建筑生产所处的各种安全状态的范围做出科学的定量估计。

3、正确评价当前工程项目的状态，并准确地预测各种安全状态可能发展的趋势，并将趋势值与各种安全状态的范围（预警准则）进行比较，经过计算分析及时发出警示信息。

4、按照警示信息，决策者应在短时间内做出大致的判断，寻找引起事故可能发生的原因和根源，实施预控对策，防止事故发生或减少事故损失或抑制事故进一步恶化。

5、预控对策实施后，对整个工程项目的安全状况进行动态的跟踪监控，同时根据实际情况的变化对预警控制系统的结构和功能进行不断地调整更新。该系统运行流程如图1所示。（图1）

三、建筑安全预警管理系统运行模式

根据信息论、控制论和决策论的基本原理，本文构建了基于数据挖掘和数据融合相结合的建筑安全预警管理系统运行模式，如图2所示。（图2）

图1 建筑安全预警管理系统的方法流程

由图2可知，预警的主要依据是信息，因此首先必须建立一个灵敏的预警信息系统，该系统不仅包括历史的监测数据，而且包括项目的及时信息。然后，对建筑安全历史监测数据进行数据挖掘分析，建立数据融合的模板。在项目的实施过程中，会有很多不安全的因素发生，通过现场监测把这些因素转化为数据送入预警系统中，然后进行数据库的查询，若该数据的融合结果已经存在，则直接输出数据库中的结果；若该数据的融合结果不存在，则先要进行数据的融合，然后再输出融合的结果。接着，根据输出的结果进行预警分析，预警分析通常要经历四个步骤：监测、识别、诊断和评价。最后，根据预警分析的结果制定一系列的预控对策。

四、建筑安全预警管理系统指标的建立与评价

为了监测建筑工程施工中的安全状态，必须通过建立指标体系来进行衡量和评价。根据事故成因理论，建筑安全事故的成因可以归结为四类因素，通常称为“4M”因素：即人（Men）的不安全行为、物（Machine or Matter）的不安全状态、环境（Medium）的不安全条件和管理（Management）的缺陷。

图2 建筑安全预警管理系统运行模式

本文在构建指标体系时，遵守的是以下原则：

1、科学性。建立建筑安全预警管理系统评价指标体系必须要正确反映客观实际事物的本质，能反映出影响建筑安全事故的主要和次要因素。同时，每一项指标的概念应明确，界限要清楚。

2、系统性。建筑安全预警管理系统评价指标体系是一个全面系统的有机整体，选取时应该从评价对象的各个方面进行分析，使该体系指标尽可能目标一致，相互联系，层次分明，反映全面且精炼。

表1 建筑安全预警管理系统指标体系分解表

3、可行性。每一项指标的设置必须有实际的意义，且有足够的数据的支持，便于量化计算，尽量使评价程序和工作简化，可操作性强。

4、可比性。选取的指标要能够通过现有的数据分析方法进行量化，这样才能做出横向和纵向的对比和比较。

5、动态性。安全事故产生的原因在不同阶段具有不同的性质，危险因素也始终在变化，所以指标也是动态变化的，以适应未来的改进需要。

建筑安全预警管理系统指标体系分解如表1所示。（表1）指标体系确定了之后，我们可以采用模糊综合评判法对一个项目的安全等级进行评判。具体步骤如下：

（1）建立综合评价指标集。根据表1，指标体系构成的综合评价指标集U为：U={U1，U2，U3，U4}。其中，U1={U11，U12，U13，U14，U15，U16，U17，U18，U19}；U2={U21，U22，U23，U24，U25}；U3={U31，U32，U33，U34，U35，U36，U37，U38，U39}；U4={U41，U42，U43，U44，U45，U46，U47，U48}。

（2）评价指标的权重分配。确定权重值的方法可以采用相对重要程度相关等级计算法，这种方法可靠性高且误差小。A={a1，a2，a3，a4}为U的权重分配，A1={a11，a12，a13，a14，a15，a16，a17，a18，a19}；A2={a21，a22，a23，a24，a25}；A3={a31，a32，a33，a34，a35，a36，a37，a38，a39}；A4={a41，a42，a43，a44，a45，a46，a47，a48}为 U1，U2，U3，U4的权重分配。

（3）选择评价集。根据项目的安全状况，可以选取四级评价集，如：V={V1，V2，V3，V4}={好，较好，一般，差}

（4）建立综合评估矩阵R。请部分专家对各个因素依据评价集进行投票评价，得到每个Ui的单因素评价矩阵Ri，如：

（5）作矩阵的复合运算得某个对象的综合评判结果矩阵Bi，从而得到指标的评价矩阵B，然后对B进行归一化处理。如：Bi=Ai×Ri（i=1，2，3，4）。

（6）求总目标的评价向量 C，C=A×B。

（7）对总目标评价向量C用最大隶属度原则选取，得到评价等级。根据评价等级的结果，在综合考虑了非定量信息的情况下，发出预警信号，做出预警决策。

五、建筑安全预警管理系统信号的设计

根据项目的不同阶段模糊综合评价法得出的评价值大小，通过类似于一组海洋气象“风力”信号标志：双红色、单红色、单黄色、单绿色三角旗来发出预警信号，分别表示项目状态处于“危险状态”、“逆境状态”、“准逆境状态”和“顺境状态”，从而可以得出一个预警信号图。通过该信号图，我们可以对工程项目的安全状况作出评估，同时可以观察分析信号的变动情况，来判断未来安全状况的发展趋势。

我们可以先设定每一个信号不同的分数段（十分制）作为评价标准，如表2所示，当评价的结果经过归一化处理后落到这个标准的一定范围内时，信号系统就会亮出相应的信号来警示管理人员。当管理人员收到信号后，应及时采取预警对策进行预控。预警对策的方法是首先应对使项目产生逆境的最大权重因素进行分析，然后依次分析相对次要的因素，采取相应的措施进行预警规避。（表2）

六、结论

本文构建了建筑工程安全预警管理系统，该系统可以对建设项目的安全状态进行实时监控，并及时反馈给项目预警部，项目安全管理人员根据预警部的信息采取及时的预控措施，可以有效防止事故的发生或降低事故发生的概率。该系统通过计算机编程人员编写成程序软件后，可以将建筑业的很多不确定因素定量化，而且操作简单，具有一定的实践意义。