證據理論在塔式起重機安全評價中的應用

2012-07-29 03:06:02盧獻國

山西建筑 2012年21期

盧獻國

(拱墅區教育基建管理中心，浙江杭州 310015)

0 引言

塔式起重機因其占地面積小、起升高度高、工作幅度廣、工作效率高等優點，在建筑業領域得到了廣泛應用。與此同時，在目前施工過程中，由塔機事故引起的人員傷亡和設備損毀屢屢發生，且重大事故發生率居高不下，給人民群眾和生命財產造成了極大損害。因此，應加強對塔式起重機的管理，用科學的方法分析塔式起重機可能存在的危險因素，建立塔吊安全綜合評價體系，運用證據理論對在役塔吊的安全工況進行評價，并采取有效措施以降低塔吊安全事故的發生。

1 塔吊安全風險評價指標體系

根據系統工程理論，借鑒現代安全科學中的人、機、環境、管理分析結構體系，并遵循科學性、合理性、可測性等原則，并在丁科、胡昊等學者研究的基礎上，以杭州拱墅區某項目為例構建塔吊安全風險因素框架，建立如圖1所示的塔吊安全風險評價指標體系。

2 塔吊安全評價的證據融合算法

證據理論又稱D—S理論，是Dempster在1967年首先提出，并經Shafer改進推廣。證據理論憑借其能夠很好地表示“不確定性”“未知”等認知學上重要概念的優點，被成功地用來解決專家評判、智能決策、人才評價和安全評估等問題。

2．1 證據理論的基本概念

定義1:設Θ為識別框架，Φ為空集，如果集函數m:2Θ→[0，1］，滿足條件:

此時把m稱為識別框架Θ上的基本可信度分配，又稱作mass函數。

定義2:設Θ為識別框架，m為識別框架Θ上的基本可信度分配函數，則稱:

所定義的函數Bel:2Θ→[0，1］為Θ上的信度函數。

2．2 D—S合成法則

證據合成法則是將來自不同信息源的獨立證據信息組合，產生更可靠的證據信息。設Bel1，Bel2是同一識別框架Θ上相互獨立的證據信息產生的信度函數，m1和m2分別是其對應的基本可信度分配，焦元分別為 A1，A2，…，Ak和 B1，B2，…，Bk，如果 K=，那么這兩批證據就可以合成，合成后的可信度分配函數 m:2Θ→[0，1］。

由m給定的信度函數稱Bel1和Bel2的直和，記為Bel1⊕Bel2⊕。其中，稱為沖突因子，反映了不同證據的沖突程度。系數(1－K)－1稱為規范化因子，它的引入是避免在合成時證據組合時將非零的概率賦給空集，把空集所丟棄的信度分配按比例地補到非空集上。

3 實例分析

下面通過杭州某小學工地的塔吊來闡述基于D—S證據理論的塔吊安全評價。本評價所設置評價語分別為差(H1)、較差(H2)、一般(H3)、較好(H4)、好(H5)，模糊評價值 P(H)={0．2，0．4，0．6，0．8，1}。由圖 1 給出影響塔吊安全的因素集為:e={e1，e2，e3，e4}，e1={e11，e12，e13}，e2={e21，e22，e23}，e3={e31，e32}，e4={e41，e42，e43}。根據專家及相關材料取各指標的權重為:第一層指標因素權重{ω1，ω2，ω3，ω4}={0．4，0．16，0．14，0．3};人為因素下的第二層因素權重{ω11，ω12，ω13}={0．6，0．2，0．2}，設備因素下的第二層因素權重{ω21，ω22，ω23}={0．15，0．30，0．55}，管理因素下的第二層因素權重{ω31，ω32}={0．64，0．36}，環境因素下的第二層因素權重{ω41，ω42，ω43}={0．50，0．30，0．20}。算例中的偏好系數a取0．9，對各層指標進行歸一化計算的結果為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 為底層子因素的初始可信度分配結果。表2～表5為各子系統因素的可信度分配。表6為塔吊安全與評估綜合可信度分配。