基于CiteSpace的建筑起重机械安全管理研究文献计量分析

吴明庆，李前兵,，刘 芳，张永成，孙 雯

(1.南京工业大学 经济与管理学院，南京 211800；2.淮阴工学院 管理工程学院，江苏 淮安 223003；3.扬州大学 建筑科学与工程学院，江苏 扬州 225009)

由于建筑经济的快速发展，伴随着城市中新建或改建项目数量增加，施工现场的起重机械也越来越多，起重机械安全管理工作难度也越来越大，根据住建部事故快报数据统计显示，2012-2018年我国共发生4059起安全事故，死亡人数达到4882人，其中起重机械安全事故单位死亡人数达到1.4人/起。为降低起重机械伤害事故发生概率及提高施工现场施工机械安全管理水平，相关学者开展相关研究。刘浩浩[1]提出基于粗糙集的起重机械安全风险评价方法，有效控制起重机械安全事故的风险。陈巍[2]设计了一套基于STM系列微控制器的起重机械安全监控系统。邹建华[3]提出了基于云计算的起重机械开发服务系统的理念和层次体系框架。邓俊晔[4]研究发现履带式起重机的吊装安全与结构安全系数和操作安全系数密切相关。高文海[5]运用物联网技术和数据挖掘法对桥式起重机运行状态预警系统进行设计优化。陈大川[6]通过构建施工安全风险知识库和设定安全风险智能识别规则机制进而提出地铁施工安全风险智能识别模型。郭健[7]运用层次分析法和专家调查法分析主要风险，并且运用模糊综合评价法确定施工风险等级。程鸿群[8]通过建立证据理论结合区间数赋值的深基坑工程施工过程风险评价模型解决风险指标体系构建、权重分配和评价方法实现的问题。孙龙龙[9]基于知识图谱分析计算机视觉技术在建筑安全领域的研究现状和发展趋势。马辉运[10]用CiteSpace文献计量方法对国内外建筑工业化研究进展和趋势进行分析，预测未来建筑工业化的发展方向。王乾坤[11]采用文献计量法剖析工程项目风险管理领域的研究态势，得出本领域研究成果贡献最多的国家、热点期刊以及研究热点主题等。可以看出建筑起重机械安全管理研究文献集中对起重机械风险因素识别、机械施工风险评价以及机械安全管理系统等研究，而将理论与实际相结合安全管理研究相对较少，开展建筑起重机械计量分析对了解起重机械安全管理具有重要意义。

为此，基于中国知网(CNKI)和Web of science核心合集检索建筑起重机械安全管理相关文献数据，运用计量统计的方法开展建筑起重机械安全管理方面研究热点、研究前沿以及演进趋势等研究,以提高建筑工程施工安全管理水平。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源及处理

本研究数据来源于中国知网(CNKI)和Web of science核心合集数据库中检索的文献，检索方式为高级检索，输入如：起重机械、塔式起重机、施工升降机、Hoistinng machinery、Tower crane、Security management等主题关键词，时间跨度为2010-2020年，经过筛选和剔除报道简讯、会议通知等非学术性文献，最终选取341条中文文献和200条英文文献作为此次可视化分析的样本数据。

1.2 研究方法

本研究基于文献计量、知识图谱及数理统计等方法[12]，分析国内外建筑起重机械安全管理领域的研究核心、热点主题、前沿态势，揭示建筑起重机械安全管理在建筑工程全过程安全管理中关键作用和重大意义。利用CiteSpace 5.7.R5W可视化软件对年度发文量、期刊来源、关键词共现、作者高被引等进行统计分析，以简洁易懂知识图谱可视化形式展示该主题学术研究的演进历程。

2 发文时序与研究力量

2.1 时间维度分布特征分析

学术文献发文量能够充分反应现阶段研究水平的变化情况，而文献时序分析则清晰表达建筑起重机械安全管理研究关注度的变化趋势。本文将检索的541篇文献进行统计分析，并将其导入到Excel中绘制相应折线图如图1所示。从图中虚线可以看出，2010-2018年建筑起重机械安全管理研究发文量处于平稳阶段，而2018-2020年处于快速发展增加阶段，总体呈上升趋势，主要有两点原因：一是2017年住建部安全生产管理委员会出台关于起重机械的五项危大分部分项工程施工要点，强调建筑起重机械安全管理的重要性；二是将该数据与事故快报刊发的起重机械事故数量变化趋势比较，发现两者数据变化趋势呈正相关，因此国家政策支持导向和安全事故管理迫切需要使得研究者对建筑起重机械安全管理研究的关注度和重视度提高。

图1 2010-2020年建筑起重机械安全管理发文量分布

2.2 空间维度分布特征分析

2.2.1合作作者分析

将建筑起重机械相关文献发文量进行统计排序见表1和图2。圆形节点代表作者，节点之间相互连接表示作者合作网络关系。基于作者发文量统计和作者合作网络图谱分析，可以看出节点之间通过相互连接形成许多相对独立的小型网络，表明作者一般有固定的合作团队且团队内部合作密切，但是团队之间合作相对封闭缺乏合作，因此需要加强团队之间合作研究才能够有效提高建筑起重机械安全管理研究。

表1 发文量排名前16位作者列表

图2 起重机械安全管理文献作者合作图谱

2.2.2发文机构分析

根据建筑起重机械安全管理合作机构图谱(见图3)分析，可以看出发文合作机构呈现不同的动态关系。从机构性质角度看，研究机构主要集中在建筑施工单位和安全管理监管部门，主要原因是一旦发生起重机械安全事故施工单位承担主要责任；从发文数量角度看，发文数量最多的机构是华中科技大学土木工程与力学学院、中山市第一建筑工程有限公司及以Nankai Univ，Georgia Inst Technol，Korea Univ等形成的团体，但前两单位均是独立节点，之间没有连线，表明该机构停留在内部交流研究阶段，忽略团队机构之间的合作交流。

图3 起重机械安全管理文献发文机构合作图谱

2.2.3发文期刊分析

根据建筑起重机械发文期刊图谱(见图4)研究表明：起重机械安全管理研究相关发文期刊共有314个，其中发文量最多的期刊：Journal of construction engineering and management、Journal of measurements in engineering、建筑安全、工程管理学报、施工技术、建筑监理等，较多起重机械安全管理相关文献被影响因子较高或者核心期刊录用，尤其是理论模型方法研究的相关文献在顶级期刊上刊发，引起更多的研究者对该领域研究的关注；较少起重机械安全管理案例与经验分享的文章被普通期刊录用，目的在于给相关行业企业管理人员和施工作业人员提供经验和技术支持。由此可见研究者应该将两个方向研究相结合进而更深入的剖析起重机械安全管理的问题关键所在，突破关键性难题，进一步提高起重机械安全管理水平。

图4 起重机械安全管理文献发文期刊图谱

3 研究热点与演进趋势

3.1 研究热点分析

关键词是对文献内容的高度概括和总结，而热点关键词则一定程度上体现了该领域的研究热点主题[13]。关键词的共现频次和中心性是衡量热点关键词的重要指标，节点越大即关键词共现频次越高，关键词中心性表示此关键词与其他多个关键词之间紧密连接程度。根据起重机械安全管理关键词共现网络图谱和关键词中心性统计表(见图5和表2)可以看出，起重机械安全管理研究领域热点关键词有：安全管理、建筑起重机械、塔式起重机、塔吊、安全监控管理系统、安全事故、建筑施工、Tower crane、System、Design、Safety、Model等，可以看出学者注重理论与实际相结合的研究模式能够进一步加强起重机械安全管理的研究。

表2 起重机械安全管理文献高频关键词及其中心性统计表

图5 起重机械安全管理文献关键词共现图谱

综上所述，根据起重机械安全管理关键词共现图谱统计分析，可得出起重机械安全管理研究热点如下：

(1)对起重机械安全事故发生特征、耦合规律进行统计分析。运用数学统计分析法，从时空不同维度进行事故发生原因和机理进行剖析。

(2)起重机械安全事故风险因素识别和分析研究。通过辨识、评价、分析起重机械关键风险因素，进而提出具有针对性和有效性的防控措施。

(3)BIM等信息技术在建筑起重机械安全管理方面的应用研究。运用BIM构建施工现场虚拟三维空间模型进行模拟仿真。

(4)建筑起重机械安全监控系统与管理研究。系统利用先进设备对施工作业过程中的起重机械进行实时监控，以及时掌握并提供起重机械相关数据。

3.2 研究趋势分析

关键词时区图是指关键词随时间变化后的分布图，它可以反映出关键词的演变趋势如图6所示，关键词时区图谱是分析研究前沿和演变趋势的重要依据[10]。建筑起重机械安全管理研究都可大致分为传统管理理论分析应用与新兴信息技术融合应用两个阶段。

图6 起重机械安全管理文献关键词时区图分析图谱

根据起重机械安全管理关键词时区图谱统计，2010-2014年，我国起重机械安全管理处于传统理论分析应用阶段，停留于“遇到问题-解决问题”的传统管理模式。自2003年起，施工机械安全管理逐渐迈入规范化管理，主要从起重机械使用过程和起重机械事故两个角度出发。其中，起重机械施工过程安全管理从设备备案、设备出租、安拆和使用等方面分析；另外起重机械事故从事故类型、事故源头、事故原因等方面对存在安全隐患进行讨论，及时遏制引发起重机械安全事故的风险源，以保障建筑起重机械安全施工。2015-2018年是起重机械安全管理的爆发阶段，发文量急剧增加，同时出现大量新的关键词如：accident、fatality、model、visualization、system等，说明此阶段研究者重视对起重机械事故机理、虚拟可视化分析、模型系统优化等方面研究。2019-2020年，大数据、信息技术等开始应用于建筑起重机械安全管理方面的研究，成为此阶段研究的主流演变趋势，该阶段还突现建筑信息模型(BIM)、无线传感网络(WSN)、人工智能等关键词。

综上所述，根据建筑起重机械安全管理研究相关文献关键词时区图谱统计分析，可得出起重机械安全管理研究前沿及演进趋势如下：

(1)从研究主题演化进程角度看，建筑起重机械安全管理研究由传统“遇到问题-解决问题”的模式向多元化的管理模式进阶，例如粗糙集、贝叶斯模型、灰色关联和BP神经网络等方法不断深入研究，有助于安全管理人员做出准确性高、针对性强的决策，从而达到施工安全管理的目的。

(2)从研究前沿与方向角度看，建筑起重机械安全管理方面出现物联网、BIM、虚拟现实技术(VR)、射频识别技术(RFID)等共现词，应用于起重机械智能化安全监控和预警管理。Sleiman等[14]基于建筑规划、现场管理、现场模拟以及传感技术，构建施工现场塔吊防撞的自动化监测管理平台，减少重叠工作区域发生机械碰撞事故，提高施工现场安全管理。

3.3 研究前沿领域分析

运用CiteSpace软件进行起重机械安全管理关键词聚类图谱分析，整理数据见表3。聚类序号越小则代表该聚类包含的文献数量越多，即重点研究的主题。由此可知以“安全管理”为主题的措施管理研究和以“起重机械”为主题的对象研究是当下建筑起重机械安全管理研究前沿领域中的主要侧重。另外，通过前沿领域主题分布可以看出，起重机械安全管理系统和方法的研究侧重较少，需要加强关注该领域方面的研究。

表3 关键词聚类信息

3.4 起重机械安全管理讨论与分析

运用CiteSpace软件对2010-2020年建筑起重机械安全管理领域的文献进行可视化分析，研究起重机械安全管理的时序分布、合作作者、发文机构、发文期刊、关键词共现、关键词时区图等，可以分析出，建筑起重机械安全管理研究现状和未来发展态势如下。

(1)根据时序发文量分布和作者合作图谱分析可以看出，建筑起重机械安全管理研究发文量整体呈现不断上升趋势，尤其是近三年起重机械安全管理发文量大幅度增加，由此表现出研究者对起重机械安全管理研究的关注度和重视度都在不断提升。合作作者网络图谱也由小型网络结构向大型网络结构进阶，可以看出传统简单的团队合作研究不断向团队之间合作的方向发展，因此未来建筑起重机械安全管理研究会进一步提升。

(2)根据发文机构和期刊图谱可以看出，发文机构从单一的建筑施工企业、高校逐渐向校企合作研究的模式发展，因此加强学术理论和实践相结合，有助于突破建筑起重机械安全管理研究理论疑惑和实际难题。从期刊分布图谱可以得出，高影响因子期刊和核心期刊对起重机械安全管理相关文章收录数量不断递增，体现出研究学者对建筑起重机械安全管理领域研究的重视程度增加。

(3)根据关键词共现和聚类以及关键词时区图可以看出，建筑起重机械安全管理研究热点、研究主题、研究前沿、演进趋势等，其中起重机械安全管理研究热点和前沿集中在风险因素识别评价、信息技术融合、起重机械安全监控平台和系统设计；而建筑起重机械安全管理研究正朝着理论模型方法与施工现场实际相结合的趋势演进，以全面合理的提高建筑起重机械安全管理研究水平，保障建筑起重机械在施工现场安全施工。

4 总结

以建筑起重机械为研究对象，基于计量分析方法，从文献时序、发文作者、发文机构、关键词共现和聚类等角度出发，开展建筑起重机械安全管理领域的研究现状、热点和前沿研究。研究发现：建筑起重机械安全管理领域研究发文量不断增加、发文团队机构合作不断加强壮大、此外信息技术不断融合促使起重机械安全管理水平的提高。期望本文研究成果能够对建筑起重机械安全管理领域研究提供有益借鉴和参考，为起重机械事故防范和安全管理提供有效管理思路。