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基于本体的地铁施工安全风险知识库构建与应用

焦海霞  
【摘要】:地铁施工项目规模庞大、技术复杂、风险高,施工现场安全事故的发生将会对人民生活和财产、社会经济、自然环境等产生重大影响。国内外专家学者和从业人员一直在研究防范和降低地铁施工现场的安全风险,但是地铁施工安全事故时有发生,施工安全风险一直困扰着地铁项目施工活动。而且由于地铁施工项目的差异性,人们不能够实现地铁施工安全风险管理知识的重用性、共享性。本体知识库对地铁施工安全风险管理知识传递、共享具有重大作用。本文的研究目标将本体技术和知识管理引入到地铁施工安全风险管理中,构建基于本体的地铁施工安全风险知识库,能够及时识别地铁施工安全风险,并采取相应的安全措施,预防和降低地铁施工安全风险事件的发生。首先,在详细的文献综述的基础上,分析了国内外地铁风险管理、施工安全管理、前兆信息、本体技术、知识库的研究现状和研究方向,并指出了目前研究的不足之处。进而提出在地铁施工安全风险中引入本体技术,构建地铁施工安全风险本体知识库。地铁施工活动是知识库中识别地铁施工安全风险的基础,因此运用工作分解结构(WBS)方法,结合施工规范、施工技术、施工经验对地铁施工活动进行WBS分解,并对地铁盾构掘进法施工进行进一步WBS分解和施工活动可监测信息分析。识别风险事件可能的前兆信息对安全风险管理具有重要作用,在地铁施工安全风险事件和事故致因理论的基础上,运用系统安全理论构建了人、机、环境的前兆信息体系。系统分析了设备及材料、环境系统可能存在的前兆信息,基于人因分析和分类系统(HFACS)分析了人员相关前兆信息,并将施工活动可监测信息引入到前兆信息体系中,施工活动可监测信息即由于人、机、环境引起的可监测前兆信息。在前兆信息体系的基础上,以杭州地铁坍塌事故为例,找出相应事故的前兆信息。接着,在本体相关理论研究的基础上,选择本体编辑工具Protege软件和“七步法”构建地铁施工安全风险本体。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、实例创建等进行地铁施工安全风险本体知识库构建。最后,对构建的地铁施工安全风险本体知识库进行应用分析,从可视化、查询、SWRL规则构建、Jess推理等几个方面对构建的本体知识库的功能和应用作了简单介绍和应用。创建了一个实例,运用"SWRL+Jess"实现推理,识别出地铁施工安全风险,并采取相应的措施,实现地铁施工安全风险管理智能化,这对防范和降低安全风险具有重要意义。通过研究,本文在地铁施工活动分解、前兆信息体系构建的基础上,构建了地铁施工安全风险本体知识库,并且对建立的知识库进行了相应的应用分析,为地铁施工安全风险管理提供了智能化的方法,并能够实现知识共享和重用,对地铁施工安全风险管理具有重要意义。


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