基于贝叶斯网络的校园安全风险评估

雷达晨 袁嘉淙 王 乾 佟瑞鹏教授

(中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院，北京 100083)

0 引言

近年来，随着教育的普及，校园安全事故愈加频发，校园安全风险逐渐引起社会关注。根据《中国学校安全现状分析报告》可知，全国约有学生2.31亿人，学校约50万所，根据统计数据，我国每年平均有1.6万名中小学生和3 000名大学生非正常死亡。

在所有事故中，因学校管理制度缺失或学校管理人员行为过失造成的事故占17.86%，而由于学生安全意识淡薄而发生的事故达到全年各类事故总数的50.89%。据此可知，造成学校风险事故的原因中，人的不安全行为和组织管理缺陷占据较大比重，是导致事故发生的主要原因。

对于校园风险事故频发的现状，国内外学者已展开一定研究，主要以定量化、半定量、定性3种形式开展。高山等[1]建立模型定量化测算校园风险水平并提出相应的安全管理政策；曹攀等[2]以半定量化的形式展开校园安全风险评估并给出相应对策；还有学者通过定性化的方式提出校园安全风险体系的完善路径，如建立学校安全教育体系[3]、校园风险防范措施[4]、“大学社区韧性”安全治理体系路径[5]、校园风险防范体系[6]等。

然而现有校园安全的研究少有关于人的不安全行为和组织管理缺陷，且缺乏科学指标体系和评估方法。但行为安全的研究是校园安全管理中的重要部分，提高校园安全水平亟需对人的行为和组织管理进行研究。据此，本文以校园安全管理中人的行为为出发点，结合风险评估理论和贝叶斯网络方法，研究校园安全风险评估，以期提高校园安全状态。

1 指标体系建立

根据调研数据表明，在导致校园风险事故的原因中不安全动作直接导致近70%的事故，是校园风险事故发生的重要显性原因。因此，研究不安全动作有助于准确分析事故，有效预防事故。而使用事故致因模型对不安全动作进行判定，是事故分析的重要手段[7]。现阶段，事故致因模型给出的判定标准和模式有很多，如人因分析与分类系统(Human Factors Analysis and Classification System，HFACS)[8]、事故致因“2-4”模型[9]等，参考诸多事故致因模型和行为安全理论，着眼于人的不安全行为和心理的问题，本文从组织能力、组织行为、个体能力、个体行为4个维度，构建基于人的不安全行为的校园安全风险评估模型。

结合笔者在山东、河南等多地多校现场调研的结果，建立8个一级指标、20个二级指标的校园安全风险评估指标体系，并根据调研结果和相关风险数据情况给出各个二级指标风险的先验概率，见表1。

表1 校园安全风险评估指标体系

2 贝叶斯模型建立

2.1 贝叶斯网络

贝叶斯网络(Bayesian Network，BN)是一种基于不确定推理的进行概率推理和分析的模型，是主要由节点、有向连线来组成的有向无环图[10]。贝叶斯网络使用图形与条件概率的结合，适用于分析具有相互关系，受多种控制因素影响的情景，能够从不确定、不完整的数据中做出推理[11]。通过确定各个子节点先验概率和节点间的相关关系，联合概率密度P(U)可以通过公式(1)计算求得。

i=1，2，…，k

(1)

式中：

Ui—第i个网络节点；

k—网络节点个数；

Parents(Ui)—Ui父节点的集合；

P—风险发生概率。

基于贝叶斯网络的特性，不仅可以得到各个节点的发生概率和系统的整体安全状况，还可以通过正向推理、反向推理和敏感性分析，得到风险网络中的重要节点，同时可以体现风险事故致因链，使安全管理工作有的放矢。

2.2 贝叶斯网络结构建立

根据所建立的校园安全风险评估指标体系，结合实地调研结果和德尔菲法的分析结果，基于贝叶斯网络的特点，形成校园安全风险管理贝叶斯网络结构图，如图1。

从图1可以看出，校园安全风险管理贝叶斯网络由组织能力、组织行为、个体能力和个体行为4个节点构成，且存在相互关系。组织能力影响组织行为，组织行为关系到个体能力的培养，进而决定个体行为的状态，而不同的父节点又延伸出各自的子节点。

图1 校园安全风险贝叶斯网络结构图

组织能力节点受安全机构人员和安全文化建设2个子节点影响，而安全机构人员的建立完备需要安全领导机构、安全管理机构和安全管理人员的状态完善。安全领导机构的完善不仅受自身状态的好坏影响，还受到安全管理机构的影响；安全管理机构的完善除受自身状态的影响也受到安全管理人员的影响。安全文化的建设通过安全文化载体和安全宣传活动的形式表现，而安全文化载体的建设情况也影响着安全宣传活动的成效。

组织行为节点不仅受到组织能力的影响，还主要受到安全制度机制、应急预案与体系的制约。应急预案与体系是安全制度机制中的一部分，影响着安全制度机制的完备。安全制度机制还主要受到安全责任架构、安全管理制度、安全管理机制的影响。同时，安全管理机制的建立还受到安全责任架构和安全管理制度的影响；安全管理制度的制订受到安全责任架构的影响。应急预案与体系主要分为应急预案和应急体系。

个体能力水平不仅受到组织行为的指导，还主要受到安全教育培训和安全能力培养的影响。安全能力的培养受到安全教育培训的影响作用，同时还与安全习惯养成和应急演练活动的开展情况有关。安全教育培训受到安全知识普及和安全规章遵守的影响。

个体行为的状态不仅由个体能力决定，还受到人的状态和安全责任落实状况的影响。其中，人的状态受到人员心理状态和人员行为状态的影响，同时人员心理状态推动影响人员行为状态；安全责任落实由安全监督检查、应急救援管理、相关方管理和责任规划落实构成，应急救援管理受到安全监督检查和责任规划落实的影响，相关方管理受到责任规划落实情况的影响。

2.3 贝叶斯网络模型实现与推理分析

Netica是用Java开发的贝叶斯网络学习软件，是一个功能强大且易于使用的程序，可用于处理信念网络和影响图，能够基于可视化的交互界面，通过创建节点和连线，实现贝叶斯网络的搭建，并通过数据输入或自学习的形式，进行推理分析。据此，本研究根据上述的校园安全风险贝叶斯网络结构模型，基于Netica软件进行模型搭建，构建贝叶斯网络模型，并进行推理分析。

根据建立的校园安全风险贝叶斯网络模型，利用贝叶斯网络强大的推理特性，进行一系列的分析推理，可得到风险处置措施建议和控制策略。

(1)正向推理。利用搭建的校园安全风险贝叶斯网络模型，通过输入子节点的先验概率，以及各个节点间的条件概率分布，可得到各个父节点的后验概率，直观地发现风险发生概率较大的因素。表2为所有风险节点的概率值，包括各个节点的先验概率和后验概率。根据贝叶斯网络的正向推理结果，导致风险发生概率维度依次为：D>C>B>A；一级指标中，风险发生概率依次为：D2>C2>C1>D1；二级指标中，发生概率的风险节点依次为：D22>D21>D11>D13>D12>C22>A23>B22。由此可知，在校园安全防控工作因素中，应重视个体人员的状态和能力培养，注重安全教育培训和责任落实工作。

(2)反向推理。根据贝叶斯网络模型，可以通过设定最终风险节点为发生的情况，计算得到各个子节点的发生概率变化情况，进而得到结果节点发生时最可能的原因节点，实现贝叶斯网络的反向推理。据此，所有因素节点的反向推理结果，见表2。

表2 校园安全风险贝叶斯网络模型推理分析结果

可知，当风险发生(即Risk节点发生概率为100%)时，根据反向推理，风险发生概率的维度依次为：D>C>B>A；一级指标风险发生概率依次为：D2>C2>C1>B1>A1；二级指标风险发生概率依次为：D22>D21>D11>D13>C22>D12>A23>B22>A22。由此可知，校园风险发生时最可能的致因因素，即预防校园风险事件发生的重点。因此应当注重个体行为和心理的状况及个体能力的培养；也需重视安全文化建设、安全教育培训、责任规划落实工作开展，这与正向推理的结论一致。

(3)敏感性分析。利用贝叶斯网络模型，可进行关键风险因素的敏感性分析，给出关键风险节点的敏感性排序，从而及时对重要风险因素采取管控策略。敏感性分析结果(见表2)，可知敏感性分析维度排序依次为：B>A>C>D；敏感性分析一级因素排序依次为：A1>A2>B2>B1>C1>C2>D1>D2。据此，可得到提升校园安全风险状况的高效因素，组织行为的管理、组织能力的提升、安全文化建设和安全机构与人员的完善，对提升校园安全状况的影响较大，能够迅速提升校园安全状况，指导校园安全管理工作的重心分配。

3 措施与建议

基于贝叶斯网络模型的推理分析，可得到上述分析结果，进而可知校园安全风险管控的实时策略和对策建议。

(1)注重人员的状态。根据贝叶斯网络正向推理和反向推理结果，可知个体人员的心理状态和行为状态发生风险的概率较大，这符合行为安全管理的理论。应当重视对个体行为和心理状态的监测与关注，对于发现的不良状况和风险因素及时采取措施。可通过智能设备、智能分析装置对师生、校园周边校外人员的行为状态进行检测，同时辅以多种方式对师生的心理状态摸底排查，关注重点人群，将安全防线不断前移，减少风险隐患，降低风险发生概率。

(2)注重人员能力培养。根据校园安全风险贝叶斯网络的正向推理和反向推理分析结果，可知校园安全风险管理中个体行为和个体能力风险发生概率较大。应注重个体人员的能力培养和责任划分，在优良的顶层设计下，需要充分落实安全管理职能的履行，提高安全管理人员与风险承担主体的综合安全能力、安全素养和安全意识。可通过采取多种形式的安全培训教育、应急演练活动、安全文化宣传、定期考核巡查等活动，多维度、深层次地提升个体能力、改善个体行为，自下而上地将风险隐患减缓到最低，降低校园安全风险管理压力，保障教育教学活动的正常进行。

(3)完善安全管理机构。根据贝叶斯网络敏感度分析结果，学校在校园安全风险管控中，应注重校园安全管理组织机构的建立完善，包括校园安全管理机构制度的完善、校园安全管理人员和对应职能的划分，充分提升校园安全管理人员的积极性和校园安全管理工作效率，有助于从顶层提高校园安全管理水平、改善校园安全状态。

(4)注重安全文化建设。校园安全文化建设在校园安全风险管理中有着举足轻重的地位，尽管校园安全文化建设工作难以迅速见效，但工作效果贯穿于校园安全管理工作的全过程。安全文化建设作为校园安全的深层因素，直接指导校园安全教育培训工作，影响组织、个体人员安全能力、安全行为的状况，对于校园安全水平的提升至关重要。在日常校园安全工作中可采取多种安全文化宣传活动、丰富的安全文化宣传载体(如文化宣传栏、特色标语、个性设计背景板)来进行校园安全文化建设工作，营造校园安全文化良好氛围。

4 结论

(1)本研究以行为安全理论为指导，构建校园安全风险评估模型，并以此为基础，建立校园安全风险贝叶斯网络模型。基于贝叶斯网络的特性，进行正向推理、反向推理和敏感性分析，可得到校园安全风险因素的重要度排序，根据风险因素的重要程度，可指导校园安全管理工作的有效开展。

(2)根据建立的校园安全风险贝叶斯网络模型，基于贝叶斯网络有向边的特性，得出校园安全风险事故致因链，对校园安全风险管控有极强的指导作用，在对部分因素进行管控的同时，充分考虑事故致因链，可进一步减少相关风险隐患出现的概率。

(3)根据上述重点风险因素和事故致因链的分析结果，有的放矢地给出校园安全风险控制措施和管控策略，给校园安全管理工作提出针对性建议，进而综合、全面地提升校园安全水平。