基于灰色系统-AHP的建筑施工项目安全预警系统

摘要：针对施工过程中所存在的安全风险，建立基于灰色系统-AHP的建筑施工项目安全预警系统，结合实例通过定量化的指标计算出综合预警指数，得出施工项目的安全评价值，以该分值作为预警模型设计的基础，最后采用灰色预测方法，探测项目的风险发展的规律，最终实现预警与预测相结合的目的。

关键词：灰色系统；层次分析法；预测；安全预警

中图分类号：TU7 文献标识码：A

1 引言

在施工过程中，往往要面对诸多复杂因素及不确定性因素，由此而带来种种的安全问题。针对这种情况，许多施工企业都在探寻如何及时有效的发现存在的安全隐患，从而及时做出科学决策，达到防范于未然的目的。因此，建立一个有效的安全预警系统就具有重要的意义。

灰色系统理论一方面可以通过综合预警指数与预警域的对比达到预警的目的，另一方面通过对综合预警指数与时间序列累加处理产生规律性较强的新数列，最后通过构造灰色微分方程得出预测模型，以此对施工项目未来的安全情况做出较科学的预测，因此，非常适用于施工项目安全的预警与预测。

2 基于灰色系统-AHP的建筑施工项目安全预警系统的建立

2.1基于灰色系统-AHP的建筑施工项目安全预警系统的机理

建筑施工项目安全预警系统的宗旨是对施工项目存在的安全隐患及发展趋势进行推测与判断，并对有可能出现的警情寻找出合理的对策与建议。为实现其目标，必须要有一套严密逻辑的运行思路。本文施工项目安全预警系统主要是通过对反映施工单位安全情况的指标进行筛选、数据处理、建模分析以及评价等，从而得出施工项目安全预警系统的评价值以及未来一定时期内安全能力的预测值，其机理如图1所示。

图1 本论文的机理图

2.2数据的处理

关于数据的处理部分，我们如何选取反映建筑施工项目安全预警系统的指标、如何构建科学的指标体系、如何确定指标的权重关系与指标如何定量化，这些都是本文研究的重点，也为预警、预测打下基础。该预警系统指标体系的构建思路详见图2所示。

图2建筑施工项目预警模型的构建思路图

3施工项目安全预警系统实证分析

工程实例为河南省锦绣花园工程，该工程由河南某建筑院设计，建设单位为河南省通利房地产开发有限公司。抗震设防烈度7度，结构安全等级二级，建筑使用年限为50年，屋面防水等级二级，使用年限15年，防火建筑设计分类为丙类，防火耐火等级为二级，建筑性质为居住建筑。

3.1建筑施工项目安全预警评价指标体系

鉴于本文预警研究的需要，参考有关文献[4][5]建立了两级安全风险指标体系，从人员，机械设备，将统计指标归为两级：人员风险A1包括组织指挥能力A11、类似工作经验A12、安全员对现场人员的熟悉程度A13，未经安全培训工人A14，特种作业无证上岗比例A15；设备风险B1：机械设备及其器具的安全控制B11，设备可靠性检测B12，设备的维修及保养次数B13；环境风险C1：气候条件C11、施工现场噪声及扬尘C12、施工照明C13、施工现场情况C14，危险源控制情况C15；技术风险D1：施工组织设计D11、分部分项安全技术交底D12、工程设备的优良程度D13，专项安全技术方案D14；管理风险E1：安全操作规章完善情况E11、安全教育培训E12、安全生产事故报告与处理E13。其中定性指标有A11、A12、A13、B11、C11、C12、C13、C14、C15、D11、D12、D13、D14、E11、E12、E13。其他为定量指标。

3.2有关指标百分制打分

本文依据该项目连续四个月的施工记录，采用专家打分法与问卷调查法相结合的方法对定性指标进行定量化。本论文根据量化值拟采用百分制对定性指标进行量化，分为五个分数等级60分；70分；80分；90分；100分。同时为了统一施工项目安全预警系统体系中指标的量纲及后文预警研究的需要，考虑到定性指标的百分制打分法，故而定量指标通过“功效系数法”[6]对其进行优化百分制打分进行计算，有关的数据如下表1

3.3基于AHP的指标属性权重的确定

本论文在确定各层评价指标的权重时采用了专家打分的方法，选取大多数专家认可的取值，确定第一二层评价指标的权重，限于本文的篇幅所限，仅列出最终的权重确定结果，详见表2所示。

4灰色预警与预测

4.1灰色预警

通过上述指标分数与权重的确定，便可计算出锦绣花园各月的综合得分综合预警指数，具体计算公式下所示，预警指数计算结果如表3所示

综合预警指数=加权求和单项最终权重*单项最终得分分数

第一月的综合预警指数=86.54，安全情况较好；

第二月的综合预警指数=87.90，安全情况较好；

第三月的综合预警指数=78.55，安全情况一般；

第四月的综合预警指数=85.48，安全情况较好。

4.2GM（1,1）灰色预测

根据灰色系统理论的机理，我们可以构造锦绣花园项目四个月的综合预警指数的1-AGO序列与紧邻均值序列，结果如下表5所示。

第二步：对原始数列作准光滑性检验。

由

得

，当k>3时准光滑条件满足。

第三步：检验1-AGO序列是否具有准指数规律。

由

得

，当k>3时准指数规律满足，故可对建立GM（1,1）模型。

第四步：对参数列进行最小二乘估计。

=

第五步：确定时间响应式（即预测公式）。

=

第六步：利用预测公式求的模拟值。

=（86.54，172.80，252.81，338.60）

第七步：还原求出的模拟值。

由

得

=（86.54，86.25，80.01，85.78）

第八步：检验误差。由表6计算相对误差。

平均相对误差：。由表6知模型精度等级为2级，模型预测效果良好。

GM（1,1）模型的精度可以根据相对误差、均方差比值与小误差概率划分为以下4个等级。详见表7所示。

第九步：预测锦绣花园第五个月的的综合预警指数。

=

=420.19-338.60=81.58

由以上的综合预警指数分析可知在第五个月锦绣花园项目的发展整体良好，但是相对之前的指数有下滑趋势。因此，应分析存在的不足及时采取必要的措施提前进行预防。

5结论

目前我国对建筑项目的安全预警还是不够成熟，本文通过基于灰色系统-AHP建立建筑施工项目安全预警系统弥补了安全预警研究中的一些不足之处。其实践意义主要体现在：

（1）进行建筑施工项目安全预警研究，在微观层面上可以对施工项目的安全状况进行诊断与预测，便于管理者及时做出科学的决策，达到防范于未然的目的。

（2）通过对建筑施工项目安全预警研究，可以帮助施工项目管理者较快适应各种外部环境因素的变化，变被动为主动，提高管理人员的认知水平与专业化水平。

参考文献

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