基于实时定位的建筑工人轨迹安全态势评价研究

作     者：范丽萍 

作者单位：中国矿业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周建亮

授予年度：2023年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 

主      题：工人轨迹 危险区域 安全评价 模糊神经网络 安全管理系统 

摘      要：当前,我国建筑施工行业的整体安全生产形势仍然面临严峻挑战,现场安全事故时有发生。建筑工人作为建筑施工活动的主要参与要素之一,一方面极易受到生命财产安全威胁,另一方面其不安全行为更是导致事故发生的重要原因,因此安全管理一直是研究的热点。与此同时,随着技术的不断进步,信息化手段、移动技术、实时定位技术和智能穿戴设备等在工程施工阶段的应用水平不断提高,智能化的安全管理模式应运而生。基于此背景,为了增强对建筑工人个性化不安全行为状态的感知能力,进而提升施工现场的安全管理和控制水平。本研究从建筑工人个体视角出发,结合实时定位技术和BIM技术,展开工人轨迹行为安全态势的研究,首先进行危险区域分级研究,再设计实验采集工人历史轨迹,并考虑安全性刻画工人轨迹行为特征,然后通过模糊评价和神经网络建立工人轨迹行为态势安全评价模型,最后构建建筑工地人员定位管理系统。具体研究内容如下:(1)利用知识图谱、LEC法和四色区分技术建立施工危险区域分区分级规则。首先通过知识图谱理论处理事故案例,建立关系三元组,利用可视化工具,挖掘出施工现场深基坑、脚手架、塔吊等典型的危险源。然后组建安全评价专家组,使用LEC法,将危险源划分为5个危险等级。最后根据四色区分技术,将施工空间划分成14个危险区域,并结合BIM技术确定不同类型危险区域的危险等级表达方法。(2)通过实时定位和计算机技术建立轨迹特征参数集。设计轨迹数据采集实验,考虑定位精度,室外使用GPS定位,室内使用蓝牙定位,采集工人的历史轨迹数据。结合实际和文献资料,考虑人员移动安全性,刻画危险区速度,速度标准差、危险区滞留时间、穿越频次、临近距离和危险区环境复杂程度6个方面的轨迹行为特征,并结合危险区位置,利用计算机技术计算各特征数据参数。(3)通过模糊神经网络技术建立工人轨迹行为态势安全评价模型。首先建立评价指标,利用熵值法确定指标权重,然后利用模糊综合评价法预处理轨迹样本,将轨迹态势划分为极低、低、中、高4个安全等级,最后将轨迹样本的6个特征参数作为输入,4个安全等级作为输出,投入到模糊神经网络中训练,得到评价模型。(4)结合BIM技术和实时定位技术建立建筑工地人员定位管理系统。首先进行系统的功能分析,确定可视化和预警功能的需求,对主要的危险区域自动化危险四色分级可视、SQL server建立定位监测数据库、人员侵入危险区预警和人员轨迹行为态势判定与分析四个核心功能实现原理进行介绍。然后搭建系统框架,设计区域监控、实时监控、报警查看和行为分析4个功能模块。最后结合1个案例,分析系统应用效果。本研究补充和说明了现有的施工现场危险区域划分和识别理论体系,提供了工人轨迹行为态势安全评价方法,并建立智能化的工人轨迹态势评估系统,旨在为建筑企业安全管理提供新的施工安全管理思路和途径,减少人为因素引起的事故,有效提高现场安全管理效率。该论文有图53幅,表35个,参考文献111篇。