证据理论在塔式起重机安全评价中的应用

2012-07-29卢献国

山西建筑 2012年21期

卢献国

(拱墅区教育基建管理中心，浙江杭州 310015)

0 引言

塔式起重机因其占地面积小、起升高度高、工作幅度广、工作效率高等优点，在建筑业领域得到了广泛应用。与此同时，在目前施工过程中，由塔机事故引起的人员伤亡和设备损毁屡屡发生，且重大事故发生率居高不下，给人民群众和生命财产造成了极大损害。因此，应加强对塔式起重机的管理，用科学的方法分析塔式起重机可能存在的危险因素，建立塔吊安全综合评价体系，运用证据理论对在役塔吊的安全工况进行评价，并采取有效措施以降低塔吊安全事故的发生。

1 塔吊安全风险评价指标体系

根据系统工程理论，借鉴现代安全科学中的人、机、环境、管理分析结构体系，并遵循科学性、合理性、可测性等原则，并在丁科、胡昊等学者研究的基础上，以杭州拱墅区某项目为例构建塔吊安全风险因素框架，建立如图1所示的塔吊安全风险评价指标体系。

2 塔吊安全评价的证据融合算法

证据理论又称D—S理论，是Dempster在1967年首先提出，并经Shafer改进推广。证据理论凭借其能够很好地表示“不确定性”“未知”等认知学上重要概念的优点，被成功地用来解决专家评判、智能决策、人才评价和安全评估等问题。

2．1 证据理论的基本概念

定义1:设Θ为识别框架，Φ为空集，如果集函数m:2Θ→[0，1］，满足条件:

此时把m称为识别框架Θ上的基本可信度分配，又称作mass函数。

定义2:设Θ为识别框架，m为识别框架Θ上的基本可信度分配函数，则称:

所定义的函数Bel:2Θ→[0，1］为Θ上的信度函数。

2．2 D—S合成法则

证据合成法则是将来自不同信息源的独立证据信息组合，产生更可靠的证据信息。设Bel1，Bel2是同一识别框架Θ上相互独立的证据信息产生的信度函数，m1和m2分别是其对应的基本可信度分配，焦元分别为 A1，A2，…，Ak和 B1，B2，…，Bk，如果 K=，那么这两批证据就可以合成，合成后的可信度分配函数 m:2Θ→[0，1］。

由m给定的信度函数称Bel1和Bel2的直和，记为Bel1⊕Bel2⊕。其中，称为冲突因子，反映了不同证据的冲突程度。系数(1－K)－1称为规范化因子，它的引入是避免在合成时证据组合时将非零的概率赋给空集，把空集所丢弃的信度分配按比例地补到非空集上。

3 实例分析

下面通过杭州某小学工地的塔吊来阐述基于D—S证据理论的塔吊安全评价。本评价所设置评价语分别为差(H1)、较差(H2)、一般(H3)、较好(H4)、好(H5)，模糊评价值 P(H)={0．2，0．4，0．6，0．8，1}。由图 1 给出影响塔吊安全的因素集为:e={e1，e2，e3，e4}，e1={e11，e12，e13}，e2={e21，e22，e23}，e3={e31，e32}，e4={e41，e42，e43}。根据专家及相关材料取各指标的权重为:第一层指标因素权重{ω1，ω2，ω3，ω4}={0．4，0．16，0．14，0．3};人为因素下的第二层因素权重{ω11，ω12，ω13}={0．6，0．2，0．2}，设备因素下的第二层因素权重{ω21，ω22，ω23}={0．15，0．30，0．55}，管理因素下的第二层因素权重{ω31，ω32}={0．64，0．36}，环境因素下的第二层因素权重{ω41，ω42，ω43}={0．50，0．30，0．20}。算例中的偏好系数a取0．9，对各层指标进行归一化计算的结果为λ={0．9，0．36，0．315，0．675}，λ1={0．9，0．3，0．3}，λ2={0．245，0．491，0．9}，λ3={0．9，0．704}，λ4={0．9，0．54，0．36}，表 1 为底层子因素的初始可信度分配结果。表2～表5为各子系统因素的可信度分配。表6为塔吊安全与评估综合可信度分配。