基于STM的建筑物体打击事故致因关联分析.pdf
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1、第 卷第 期 年 月土木工程与管理学报 .:./.收稿日期:修回日期:作者简介:李 珏()男湖南平江人博士副教授研究方向为项目管理、数据挖掘及应用(:.)基金项目:湖南省自然科学基金()湖南省教育厅科研项目()基于 的建筑物体打击事故致因关联分析李 珏 武诗怡 王幼芳(长沙理工大学.交通运输工程学院.交通基础设施智慧建造与运维管理湖南省高等学校重点实验室 湖南 长沙)摘 要:本文为系统分析建筑施工物体打击事故的产生机理深入探索了事故调查报告中记录的主要致因类型及其联系 首先选取 年国内 例物体打击事故调查报告运用文本挖掘技术对事故报告进行预处理然后构建结构主题模型()引入协变量建筑工种、击打物
2、体和季节对事故报告文本进行致因主题生成再运用共现矩阵可视化直观展示主题间的关联关系最后分析各项主题与协变量之间的关联 研究结果表明:物体打击事故报告中呈现 项致因主题其中人为因素占比最大 对于 个协变量建筑工种中技术工人所面临的危险更多一年中物体打击事故多发于夏季和春季击打物体中原材料类和工程机械类物体易造成事故 根据事故致因的关联分析结果制定针对性的风险防范措施可提高施工现场的安全管理水平关键词:安全管理 关联分析 物体打击 文本挖掘 结构主题模型()中图分类号:文献标识码:文章编号:()(.):.().:.:()土木工程与管理学报 年 近年来建筑业迅猛发展已成为我国国民经济的支柱产业之一
3、然而建筑业的施工安全管理形势依然严峻建筑行业传统的“五大伤害”仍是施工伤亡事故的主要类别 其中物体打击事故居于第二位 王刚等通过对 年全国建筑事故统计分析发现物体打击事故数量每年处于波动上升状态 面对逐年严峻的物体打击事故形势研究事故的成因机制对预防事故的发生具有重要意义近年来国内外学者对物体打击事故的致因分析开展了相关研究 郑霞忠等结合解释结构模型()和实验室决策评价法()分析事故致因间的相互关系找出其中的关键致因孙世梅等构建事故致因“”模型对物体打击事故进行分析明确了事故在个人层面和组织层面的行为原因李守全首先通过事故树模型提取物体打击事故的风险因素再运用贝叶斯网络进行风险评估最后提出针对
4、性风险防控措施 等通过构建综合信息管理模型来统计分析物体打击事故基本情况最终实现主动预防物体打击事故的目的 上述研究多注重分析物体打击事故致因之间的内在联系未考虑击打物体、建筑工种等外部因素对事故致因的影响无法以全面的角度来研究事故的发生机理结构主题模型()是一种用于识别文本潜在主题维度并评估协变量对这些维度影响的方法 将 运用到物体打击事故分析领域可以引入多个外部因素作为协变量以便研究事故致因与外部因素的关联帮助研究者更完整地理解文本数据 目前 多用于信息管理和文献计量等领域 在事故分析领域首次引入 从大型数据库 中收集航空事故信息分析航空事故致因与飞机类型、飞行阶段、气象条件和飞行任务之间
5、的关联 等利用 从交通事故报告中提取出 个主题并研究主题与交通事故碰撞类型、驾驶者年龄、事故发生时间和事故发生年份四种协变量之间的关联性 以上研究中结构主题模型多运用于交通和航空的事故分析领域在建筑安全领域的事故分析中应用较少特别是在建筑物体打击事故中还没有应用鉴于此本文搜集我国 年发生的 起物体打击事故首次将 运用于物体打击事故分析领域选取建筑工种、击打物体和事故发生季节为协变量针对事故致因与协变量之间的联系进行分析为物体打击事故的预防提供新的思路 研究方法.语料库数据来源我国建筑施工安全事故调查报告包括事故发生单位概况、事故发生经过、救援情况、造成的人员伤亡和直接经济损失、事故发生的原因和
6、事故性质、事故责任的认定和对事故责任者的处理建议、事故防范以及整改措施为研究者对事故进行分析提供了可靠的数据来源 本文从我国住建部门、应急管理部门和安全管理网站上收集了 年 例物体打击事故调查报告事故报告覆盖了 个省份可确保后续研究的客观性.事故报告协变量提取物体打击事故是指失控物体的惯性力造成的人身伤亡事故 从定义出发物体和人是物体打击事故的两个主体选取两个主体的相关特性作为协变量进行研究可以从根本上预防事故的发生物体种类和工人种类是常见的特征 从环境因素出发季节不同温度和湿度不同安排的任务也不同对工人的影响也有所不同选取季节作为协变量进行研究可以以一个新的角度来分析事故成因机制为研究不同工
7、种、击打物体和季节中的风险隐患本文针对语料库非结构化的特点基于文本挖掘技术从语料库中提取相关信息作为协变量在信息提取前对于建筑工种参考住房城乡建设行业工种目录进行划分对于击打物体参考 建筑机械使用安全技术规程、/建筑材料术语标准、/建筑构配件术语等国家标准进行划分对于季节参考/气候季节划分进行划分根据分类结果在 平台中导入研究语料后加载 程序包对每份事故报告记录的工种以及击打物体信息进行提取 因为无法自动提取数字所以月份采用人工提取由此确定协变量 如表 所示将提取的协变量信息进行整理对于伤亡人员他们大部分属于现场工作人员所以根据工种将他们分为 种:技术工人、普通工人、管理人员而剩余人员属于外来
8、无关人员所以参考建筑与市政施工现场安全卫生与职业健康通用 第 期李 珏等:基于 的建筑物体打击事故致因关联分析表 协变量提取结果(部分)协变量分类占比/包含词条(部分)分类占比/包含词条(部分)击打物体原材料类砂浆块 钢管 玻璃 模板 槽钢 木头 钢板管道 水泥凝结块 混凝土垫层块工程机械类泵车臂架 节泵臂 整圆器 布料机 输送臂 搅拌叶 柴油锤 吊篮 布料臂废料类飞石 石头 外墙皮 建筑垃圾 泥岩石渣石块零件类滑轮 铁丝 螺栓 吊臂组件 轮扣件 销轴 盖子建筑构件类水泥屋檐 屋架 管桩工具类铁桶 渣土桶 扳手 钳子建筑物类铁塔 危旧房 电线杆建筑工种技术工人抹灰工 架子工 打桩工 爆破工 电
9、梯安装工 木工 幕墙安装工 焊工 桩工普通工人搬运工 杂工 散工 辅助工 普工 垃圾处理工管理人员技术负责人 项目副经理 设备副部长 后勤人员非作业人员拾荒者 学生 送货员 闲散人员 退休职工季节春季 月 月夏季 月 月秋季 月 月冬季 月 月规范将他们归类为现场非作业人员其中占比最大的是技术工人对于击打物体将其分为 个类别 分别是原材料类、工程机械类、废料类、建筑物类、零件类、工具类以及建筑构件类其中原材料类的物体占比最大对于事故发生季节以正常时序春、夏、秋、冬作为研究对象.数据预处理文本挖掘是从大量文本数据中提取有价值信息和知识的计算机处理技术具有从大量数据样本中提取特征值的优势 运用文本
10、挖掘技术处理事故报告的具体流程如图 所示 首先需要将事故报告统一成 文本格式其次为了降低文本挖掘的工作量使分词结果更加明确本次筛选事故报告中“事故经过”“事故原因”“责任认定”三部分内容来构建文本语料库然后加载 程序包对语料库进行分词处理1.?2.?3.?4.?图 数据处理流程根据事故报告来扩充 原有词典可以提高分词的正确率 对此选用搜狗细胞词库中的 个词库进行词典的扩充分别是“建筑及相关专业”“建筑词汇大全”“工程施工术语”“安全工程”“安全防护”和“安全生产专业词库”将它们转换成 格式加载到原有词典中 根据分词结果动态增加新词删除干扰词重复数次分词直至分词结果符合数据结构化要求词典扩充完毕
11、后调用 函数将事故报告转化为 矩阵但 矩阵并不能直接作为 的输入参数 研究表明 包中的 函数创建的文档术语矩阵可以直接提供给 作为输入参数所以还需将 矩阵转换为 形式.结构主题模型本文使用了 等在 年提出的一种新型主题建模方法 结构主题模型 结合并改进了相关主题模型()、主题模型()和 主题模型()与其他主题建模方法相比 的主要创新点在于它允许研究人员发现主题并估计主题与文档协变量的关联性主题数量为 语料库词条总数为 时的文本生成过程总结如下:()中给定文档 主题流行度协变量为 主题内容协变量为 文档 主题概率分布的先验分布为逻辑正态分布:()()式中:为 的向量 为主题流行度协变量个数 为(
12、)()的协方差矩阵 为()的系数矩阵()为了测量特定文档 中词条 在主题中的分布 根据对数转换的速率偏差对词条出现的分布进行参数化:()()式中:为基线词分布为特定主题偏差为协变量组偏差为 与 之间的相互作用()对于文档 中第 个单词():土木工程与管理学报 年该词条的主题分布 为:()()对于给定的主题从该主题中抽取一个主题词 的概率为:()()等设计的图形符号可以很好地呈现 的文本生成过程如图 所示XZY图 文本生成 结果与讨论.文本分词以 年“江苏省无锡市.物体打击事故”为例利用 语言中的 分词工具对事故报告进行分词词典更新后的分词结果对比如表 所示由表 可知利用扩充后的词典对事故报告进
13、行分词可以将“事故经过”“直接原因”“间接原因”等干扰词去除并能识别出“混凝土层”“安全管理缺失”“违章架设”等专业词汇提高了文本分词效果表 无锡.物体打击事故报告分词结果信息描 述事故报告原文事故经过:年 月 日 时许驾驶员兼操作工蒋某在 楼泵送完毕 此时史某口头提醒蒋某注意东侧支腿下方是否需要加垫钢管以加强支撑蒋某口头答应检查一下但实际未采取任何加垫措施 时 分许泵臂下沉砸向楼面其中第五节泵臂击中了任某、周某和路某 人事故原因:现场安全管理缺失未能发现和纠正泵车操作工违章架设泵车的问题造成泵车工作时垫木和混凝土层被击穿左前支腿下陷击中浇筑人员租赁公司未按规定配备齐全有效的安全设施词典更新前
14、事故 经过 年 月 日 时许 驾驶员 兼 操作工 蒋某 在 楼 泵送 完毕 此时 史 某 口头 提醒 蒋某 注意 东侧 支腿 下方 是否 需要 加垫 钢管 以 加强 支撑 蒋某 口头 答应 检查一下 但 实际 未 采取任何 加垫 措施 时 分许 泵臂 下沉 砸 向 楼面 其中 第五节 泵臂 击中 了 任某 周 某 和 路 某 人 事故 原因 现场 安全 管理 缺失 未能 发现 和 纠正 泵车操作工 违章 架设 泵车 的 问题 造成 泵车 工作 时 垫木 和 混凝土 层 被 击穿 左前 支腿 下陷 击中 浇筑 人员 租赁 公司 未按规定 配备 齐全 有效 的 安全 设施词典更新后驾驶员 操作工
15、蒋某 泵送 完毕 史某 蒋某 支腿 加垫 钢管 蒋某 检查 加垫 措施 泵臂 下沉 砸向 泵臂 任某 周某 路某 安全管理缺失 未能 纠正 泵车 操作工 违章架设 泵车 垫木 混凝土层 击穿 左前 支腿 下陷 浇筑 未按规定 配备 齐全 安全设施.主题数量确定在生成致因主题之前应确定 主题数量 本文基于 等人提出的语义一致性和排他性相结合的方法来确定最优的主题数量 首先从 的数值区间中设定 个候选 值基于候选 值建立候选 对候选模型进行求解后计算模型内每一主题的语义一致性和排他性的指标值取其平均值进行比较与选择主题数量参数 寻优结果如图 所示10.09.59.08.5?-70-65-60-55
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