基于本体论的地铁施工安全风险管理研究

摘要

城市化进程的加快使得城市地铁项目建设规模逐年增加，但地铁项目多技术的交叉性、复杂性和施工环境的特殊性导致地铁施工安全事故频发，特别是相似情况下的类似事故重复发生，地铁施工安全风险管理问题亟待解决。本体论作为研究目标领域内知识的表示载体，可实现研究领域内知识的结构化保存、持续积累、快速共享与重用，对改善目前地铁施工安全风险管理现状有着极大的推进作用。基于此，本研究将本体论与本体规则推理、案例推理的技术方法融入到地铁施工安全风险管理过程中，以期提高地铁施工安全风险管理水平。 首先，通过分析传统的地铁施工安全风险管理流程与方法，结合地铁施工安全风险管理现状，提出经验知识的有效保存、共享与重用是改善现有地铁施工安全风险管理方式的重要途径。在此基础上，分析本体论以及以本体论为基础的知识库、规则推理、案例推理技术的应用现状，得出本体论适用于实现地铁施工安全风险管理过程中经验知识的有效保存、共享与重用。 其次，明确地铁施工安全风险事故致因机理，提出致险因子及其传递作用对施工事故发生的关键影响。以地铁施工事故案例为数据支撑，采用扎根理论的方法构建地铁施工事故致险因子指标体系；通过关联规则分析的规则支持度和规则置信度来量化致险因子与事故类型之间的非线性映射关系，为地铁施工安全风险领域本体知识库的构建以及规则推理模块相关规则的构建奠定基础。 再次，提出“3W1H”法挖掘历史事故案例中的领域专家经验知识，分析本体构建领域知识库的优势，以地铁施工事故案例及相关领域专家经验知识为基础，在Protégé软件中完成领域本体知识库的构建，为基于本体论的地铁施工安全风险管理模型数据层提供核心支持。 最后，设计基于本体论的地铁施工安全风险管理模型，完成管理模型应用层、业务逻辑层以及数据层的层次化与模块化设计。基于Jess推理引擎构建业务逻辑层的规则推理模块，借助SWRL规则语言构建事故关联规则、安全风险预防管控规则、安全风险治理管控规则与案例修正规则。基于熵值法与综合相似度计算法构建业务逻辑层中案例推理模块。在领域本体知识库为核心的管理模型数据层的支持下，设计集成规则推理与案例推理模块的业务逻辑层的工作流程，支持模型应用层实现地铁施工现场致险因子识别、分析与安全风险管控的具体应用，从而补充传统的地铁施工安全风险管理方式。依托具体项目案例，验证基于本体论的地铁施工安全风险管理模型实现经验知识共享与重用的有效性。本研究对改善地铁施工安全风险管理现状，避免安全事故的重复发生，降低事故损失，提高地铁施工安全风险管理水平有着重要的借鉴意义。

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