基于本体技术的建筑安全事故控制措施研究

王磊

摘 要：建筑施工环境恶劣，影响因素复杂多变，导致建筑安全事故频繁发生。将本体技术引入建筑安全事故控制领域，构建了建筑安全事故知识本体库，提出了改进的概念语义属性相似度确定方法和基于改进粗糙集的属性权重确定方法。通过计算案例综合相似度，制定安全事故控制措施参考方案，完善了安全事故控制方法，提高了建筑安全事故控制水平。

关键词：事故控制；本体技术；相似度；案例推理

中图分类号：TB 文獻标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.23.092

0 引言

建筑工程施工过程中，现场环境复杂、人员流动大及作业强度高，稍有松懈便会导致安全事故的发生，造成严重危害。据统计，近年来，年均建筑安全事故发生600余起，人员伤亡惨重，经济损失不可估量，甚至还有群死群伤的恶劣事故。诱发建筑安全事故的原因复杂多变，对安全事故的控制各个方面也都非常重视，但目前建筑安全事故控制工作中依然存在诸多的不足。

（1）事故控制信息化程度低，体系不够完善。

（2）事故控制过程缺乏动态性。

（3）事故控制人员主观因素影响大。

随着人工智能技术的迅速发展，可以有效改善目前比较落后的安全事故控制方法，提升建筑行业整体安全管理水平。人工智能领域中的本体技术能够对建筑安全事故知识的表示结构和类型进行规范处理，并且结构严密的本体支持逻辑推理，可以充分利用历史经验，解决施工安全事故控制中存在的问题，提高建筑企业应对事故工作的科学性和实效性。

1 建筑安全事故案例的本体化

本体是指对某一范围知识进行格式化的描述，通常被称为领域概念模型。本体技术以其特有的规范化描述形式能够清楚显示概念间的逻辑关系，通过本体定义类关系及实例属性很好地解决了结构异化的问题。构建基于本体技术的建筑安全事故控制模型时，应以施工安全技术规范和事故案例的统计分析作为基础，收集具有代表性并能体现事故特征的相关重要案例，形成建筑安全事故知识本体库，编写SWRL诊断规则，当出现新的危险事件时，通过事故诊断和案例推理实现危险因素的预判与事故控制措施的生成。

一个事故案例的表述可以由三部分组成，分别是“发现问题”、“解决问题”及“结果分析”。从预防事故发生的角度出发，结合建筑安全事故致因理论，以曾经成功地预防过安全事故发生的工程实例作为案例库中的样本案例。对样本案例按工程基本概况、现场施工环境、事故安全隐患及事故防控方案四个方面进行描述。基本概况部分描述了历史案例的基本情况，如工程名称、工程地点等；现场施工环境和事故安全隐患合称为案例特征属性部分，是案例检索的依据，描述施工过程中的危险行为或危险状态；措施方案部分主要记录历史案例的事故预防措施，安全管理措施及应急措施等。这就完成了事故案例表示类的划分，在录入案例时，再对每个类逐层划分，将案例信息对应输入即可。

由于每个案例涵盖的信息面比较广泛，本文利用本体开发软件protégé4.3建立一个案例的部分本体表示形式，如图1所示，我们可以根据不同的事故添加不同的概念及实例。

2 基于本体的建筑安全事故控制措施推理

2.1 基于本体的事故属性相似度的计算

案例属性按其特征分为对象属性和数值属性，在计算相似度时方法存在差异。

设，在建筑安全事故本体中，m表示属性的个数，Cij表示案例Xi的第j个属性值，Di表示案例Xi可能引发事故的等级。yj表示目标案例Y的第j个属性值。

（1）对象属性相似度。

对象属性的相似度主要通过概念语义近似度来刻画，较为常用的确定方法是计算语义距离相似度，如式（1）所示。

对综合相似度大于阈值的样本案例进行排序，选取综合相似度最大的案例作为相似案例。如果样本案例的综合相似度均小于阈值，表明在案例库中不存在与目标案例相似的样本案例，将目标案例作为新案例直接存入案例库。

3 控制措施的制定与案例库维护

一般而言，安全事故的发生是由于关键属性的影响造成的。在确定出相似案例后，相似案例的应急方案是否可供参考，需判定相似案例和目标案例关于关键属性的相似程度。根据经验选定作为相似阈值，即如果关键属性相似度大于，表明关键属性相似，应急方案经专家确认后便可作为目标案例的参考；如果小于，表明关键属性不相似，需专家依据工程实际情况对应急方案中可用的部分进行整理，做出适用性调整，方案重新整合后可作为目标案例的参考。

案例库的维护包括案例的筛选和案例库的更新。在案例筛选方面，涉及案例的录入及删除。在输入新案例时，应由专家对案例措施的适用性和代表性进行评估，以此确定是否对案例进行录入。而案例库中现有的案例，只需要保存具有代表性、较为经典的，对于冗余案例进行删除，保证案例的可利用性和时效性。在案例库更新方面，通过设置更新机制来实现案例库的更新，确保事故案例库的检索效率和案例质量。此外，要想让案例检索效率不断提高，还需要对案例库的结构适时进行优化。

4 结论

将本体技术与案例推理技术相结合，构建了建筑安全事故控制的本体模型；提出了改进的概念语义相似度计算方法；改进了基于粗糙集的属性权重确定方法，避免了冗余属性重要度为0的情况，保证特征属性权重更加科学有效；继而通过计算案例综合相似度确定出相似案例，并根据关键属性相似程度对措施方案进行修正；通过实例验证了建筑安全事故控制方法的正确性。由于建筑安全事故涉及的知识范围广泛，与安全事故有关的概念、关系属性数量庞大，需要业内同行对领域知识不断完善与补充，努力构建起完备的事故知识本体库。

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