基于改进主成分分析的施工现场安全评估方法技术

本发明专利技术提出了一种基于改进主成分分析的施工现场安全评估方法，包括：结合主成分分析法与层次分析法，对造成施工现场发生事故的多项因素进行综合分析，并最终做出更加准确的安全评估。通过结合层次分析法决策出所有因素对事故产生的影响程度，然后选取熵值信息和灰关联评价函数对数据进行综合评价，评估出所有因素对事故安全的潜在几率，让管理人员及时发现危险隐患，从而尽量避免事故的发生。

Safety assessment method of construction site based on improved principal component analysis

The present invention provides a method to improve construction site safety evaluation, including: Based on principal component analysis combined with principal component analysis and hierarchical analysis, a comprehensive analysis of a number of factors caused the accident of construction site, and ultimately make the safety assessment more accurate. Through the combination of AHP decision influence all the factors caused by the accident, and then select the information entropy and gray correlation evaluation function to evaluate the data, assess the potential risk factors of all safety accidents, make management personnel to find hidden dangers, so as to avoid accidents.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及施工安全控制领域，尤其涉及一种基于改进主成分分析的施工现场安全评估方法。
技术介绍
随着经济体系的发展，我国的建筑业同时也得到了飞速的发展。从《建筑业发展“十二五”规划》中可以看出，建筑业解决了大量的农村富余劳动力，截至2010年，全国已有7万多家建筑企业，员工超4000万，总产值达到9.5万亿元，年均增长率为20％，占国内生产总值的6.6％，超过“十一五”规划的发展目标。然而我国建筑业存在着比较明显的缺点：建筑产品单一，人员波动机制大，全天候的露天施工，施工现场立体交叉起重装备设施普遍，建筑场地施工现场的突发事件复杂多变。这些缺点导致施工过程中诸多安全隐患，工作环境差、不安全因素复杂、预防难度大，加上大部分施工人员未接受正规的专业技能培训和考核、安全和自我保护意识不足，导致施工现场频繁发生事故，从而严重威胁施工人员的生命和财产。据统计，在2003-2012年期间，在施工过程中，因事故而死亡的人数多达上万人，平均每天约3人死于施工安全事故，如图1所示，因此，施工现场成了严重高危行业的典型代表。虽然我国在这方面采取了一系列有效措施，但事故发生的频繁度依旧偏高。事实上，除了极少数天灾等不可抗力因素外，绝大多数事故均是可以预测并阻止其发生的。因此，非常有必要综合研究在施工现场的各种因素以及管理与人员方面，以达到对安全的评估。安全评估即是通过对施工过程中以往发生的所有状况和事故类型进行总结分析，然后判断现在或将来事故发生的可能性大小，以确保后续工作能在安全的条件下进行，因此，安全评估对事故的预判和预防具有重大指导意义。目前国外针对安全评估的研究比国内早，且取得了较多的成就，但大数基于微观层次，体现在宏观上的研究较少。我国虽然近期取得了一定的发展，依然无法满足我国建筑业的需求。传统的主成分分析法得出的结果只是从原数据指标的相互关系与变异程度出发，不能体现各个指标在重要程度上的关系，而且实际工程中，往往存在着不同的物理量，对这样的变量进行标准化和求相关矩阵较为困难。这就亟需本领域技术人员解决相应的技术问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于改进主成分分析的施工现场安全评估方法。为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供了一种基于改进主成分分析的施工现场安全评估方法，包括如下步骤：S1，获取施工现场物理量指标数据，采用模糊理论中的优隶属度对具有该物理量指标数据进行无量纲化处理，使所有的数据都转换为0～1之间的值；S2，将处理后的物理量指标数据利用层次分析法建立层次结构，计算建立层次结构的物理量指标数据权系数；S3，使用物理量指标数据权系数建立标准化目标矩阵，对该目标矩阵进行改进主成分分析并建立综合评价函数进行评估施工现场物理量指标数据对施工安全的影响，从而采取安全防护措施。所述的基于改进主成分分析的施工现场安全评估方法，优选的，所述S1无量纲化处理包括：对物理量指标数据矩阵为X＝(xij)n×P进行无量纲化处理，其中，(xij)为数据矩阵X的元素，即n个待评估的样本中P个变量或指标的数值，变量越大越优的公式：变量越小越优的公式：其中，和分别表示第j个变量或指标在n个待评估样本中的最优值与最差值。所述的基于改进主成分分析的施工现场安全评估方法，优选的，所述S2计算建立层次结构的物理量指标数据权系数包括：S2-1，建立层次结构的物理量指标数据模型，根据影响施工安全事故发生的主要安全因素建立分级结构模型；S2-2，建立层次结构的物理量指标数据模型后，依据上下层的从属关系构造对应的判断矩阵，然后做一致性检验；S2-3，计算每个层中各个因素的权系数，依据判断矩阵的数据，求出最大特征值和对应的特征向量，所得的特征向量即为该层次上，各因素对其所在从属结构中上层影响的权值大小；S2-4，计算组合权向量并作组合一致性检验，并跳至S2-5，若不满足一致性，重新调整一致性比例高的判断矩阵元素值并返回至S2-3；S2-5，更新标准化数据矩阵。所述的基于改进主成分分析的施工现场安全评估方法，优选的，所述S3包括：S3-1，对标准化数据矩阵进行物理量指标数据主成分分析，确定物理量指标数据主成分矩阵；S3-2，对物理量指标数据主成分矩阵的权重进行确定；S3-3，对非负矩阵中各指标求熵值；S3-4，建立综合评价函数，并根据所得出的关联度进行施工现场安全评估。所述的基于改进主成分分析的施工现场安全评估方法，优选的，所述S3-3求熵值包括：需要对主成分矩阵进行非负处理，即为主成分矩阵中所有的元素加上一个刚好能使任意元素均非负的最小正整数，得到非负矩阵后，对非负矩阵中各指标求熵值利用dj＝1-ej(j＝1,2,...,q)表示第j项主成分分散程度，dt越大，该项主成分的数值越离散，说明该指标的重要程度越高，dt越小，该项主成分的数值越集中，说明该指标的重要程度越低；那么，各个指标的权重分配向量ω为ω＝(ω1,ω2,...,ωq)T，所述的基于改进主成分分析的施工现场安全评估方法，优选的，所述S3-4建立综合评价函数包括：选取参考序列与比较序列间的关联系数为对象，该关联系数为于是得到评价函数通过对Oi的各元素进行比较，即得出各个指标对安全造成的影响；设Oi的元素中，最大值与最小值的比为安全因素值，若设定一个安全因素阈值，当某项指标对施工现场的安全造成较严重的影响时，其实际安全因素值会超过给定阈值，此时则警示并告知管理人员该指标存在危险，需要采取相应的解决措施或预防措施。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：该方法结合主成分分析法与层次分析法，对造成施工现场发生事故的多项因素进行综合分析，并最终做出更加准确的安全评估。本专利技术基于改进的主成分分析法，对施工现场中可能会造成事故的因素进行了分析，首先通过结合层次分析法决策出所有因素对事故产生的影响程度，即本专利技术中的权系数，然后选取熵值信息和灰关联评价函数对数据进行分析，评估出所有因素对事故安全的潜在几率，让管理人员及时发现危险隐患，从而尽量避免事故的发生。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为2003年至2012年我国建筑业施工现场中主要的事故指标；图2为本专利技术中影响施工现场安全的主要因素的层次结构图；图3为本专利技术中基于改进主成分分析的安全评估流程。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于改进主成分分析的施工现场安全评估方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，获取施工现场物理量指标数据，采用模糊理论中的优隶属度对具有该物理量指标数据进行无量纲化处理，使所有的数据都转换为0～1之间的值；S2，将处理后的物理量指标数据利用层次分析法建立层次结构，计算建立层次结构的物理量指标数据权系数；S3，使用物理量指标数据权系数建立标准化目标矩阵，对该目标矩阵进行改进主成分分析并建立综合评价函数进行评估施工现场物理量指标数据对施工安全的影响，从而采取安全防护措施。

【技术特征摘要】
1.一种基于改进主成分分析的施工现场安全评估方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，获取施工现场物理量指标数据，采用模糊理论中的优隶属度对具有该物理量指标数据进行无量纲化处理，使所有的数据都转换为0～1之间的值；S2，将处理后的物理量指标数据利用层次分析法建立层次结构，计算建立层次结构的物理量指标数据权系数；S3，使用物理量指标数据权系数建立标准化目标矩阵，对该目标矩阵进行改进主成分分析并建立综合评价函数进行评估施工现场物理量指标数据对施工安全的影响，从而采取安全防护措施。2.根据权利要求1所述的基于改进主成分分析的施工现场安全评估方法，其特征在于，所述S1无量纲化处理包括：对物理量指标数据矩阵为X＝(xij)n×P进行无量纲化处理，其中，(xij)为数据矩阵X的元素，即n个待评估的样本中P个变量或指标的数值，变量越大越优的公式：变量越小越优的公式：其中，和分别表示第j个变量或指标在n个待评估样本中的最优值与最差值。3.根据权利要求1所述的基于改进主成分分析的施工现场安全评估方法，其特征在于，所述S2计算建立层次结构的物理量指标数据权系数包括：S2-1，建立层次结构的物理量指标数据模型，根据影响施工安全事故发生的主要安全因素建立分级结构模型；S2-2，建立层次结构的物理量指标数据模型后，依据上下层的从属关系构造对应的判断矩阵，然后做一致性检验；S2-3，计算每个层中各个因素的权系数，依据判断矩阵的数据，求出最大特征值和对应的特征向量，所得的特征向量即为该层次上，各因素对其所在从属结构中上层影响的权值大小；S2-4，计算组合权向量并作组合一致性检验，并跳至S2-5，若不满足...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵涵，廖勇，李瑜锋，
申请(专利权)人：赵涵，
类型：发明
国别省市：四川;51