建筑工程施工安全风险智能诊断方法及关键技术研究

Safety risk mangement is the most important part of the construction safety management on building engineering. With a lot of safety work, the traditional safety risk management which is operated by the experienced technicist does not fit with the need of the work. So the most important issue is to develop management methodology for construction safety risk based on precursors and integrate the new technology into the safety risk management system. This project analyses the precursors of workers、equipments and environment to explore the mechanism of the safety risk. Construction activities, work tasks and precursors are intended to be input parameters of the safety management system.A knowledge base for construction safety risk are built based on ontology. On the basis of the integrated reasoning methodology, rule-based reasoning and case-based reasoning are adopted to diagnose the construction safety risk of building engineering. Then the intelligent diagnosis system for construction safety risk are designed and built based on Artificial Intelligence Technology, BIM and 4D technology. The output of the system is the safety risk, safety measure and the area of the safety risk. In the end, an empirical study is developed with a typical construction project to analyse the result of the intelligent diagnosis and improve the design of the diagnosis system.

安全风险管理是建筑工程施工安全管理的重要环节。面对大量的建设工程安全管理内容，仅依赖经验丰富的技术人员进行安全风险分析，已无法满足工作需要。如何有效推进基于前兆信息的安全风险管理方法研究、推进新兴技术在建筑工程施工安全风险管理系统中的融合和应用，是目前国内面临的重要问题。本课题基于人-物-环境的角度分析前兆信息，探索建筑工程施工安全风险形成机理，并确定以施工活动、工作任务、前兆信息为主体的建筑工程施工安全风险输入参数；基于本体理论构建建筑工程施工安全风险知识库；结合混合推理理论，研究基于规则推理和案例推理的建筑工程施工安全风险智能诊断方法；运用人工智能技术、BIM与4D技术设计建筑工程施工安全风险智能诊断系统，实现安全风险、安全措施及安全风险所在区域的自动输出。选择典型工程开展实证研究，分析、验证风险智能诊断结果，并根据实证结果，进一步改进原有的系统设计。

由于建筑施工高处作业面广量大，作业环境复杂，存在各种类型的危险源因素。因此，高处作业成为建筑行业伤亡事故的多发点。本项目首先采用建筑施工作业危害分析法对建筑施工高处作业存在的危险源进行识别，总结出建筑施工高处作业中存在的危险源类型；根据OSHA案例库中的高处坠落事故案例，分析其事故前兆，并构建高处坠落事故多案例集合的安全风险事故链。接着在本体相关理论研究的基础上，选择本体编辑工具Protégé软件和“七步法”构建建筑工程施工安全风险本体。从目标与需求、知识表示、类和类的结构关系定义、对象型属性定义、数据型属性定义、实例创建等进行施工安全风险本体知识库构建。同时对构建的建筑工程施工安全风险本体知识库进行应用分析，涉及可视化、查询、SWRL规则构建、Jess推理等几个方面。创建了一个实例，运用“SWRL+Jess”实现推理，识别出施工安全风险，并采取相应的措施，实现建筑工程施工安全风险管理智能化。最后构建了建筑工程高空作业安全管理系统的框架，包含系统的体系结构和工作机制。运用BIM建模和BIM二次开发技术，自动识别模型中的安全风险，并进行案例应用，论证系统开发完成的可能性。