基于卷积神经网络的建筑工程施工安全预警研究
发布时间：2022-02-08 16:52
建筑业在我国经济发展进程中起到了举足轻重的作用,但时有发生的建筑施工安全事故引起社会与学术界的广泛关注。居高不下的年安全事故发生数与人员伤亡数反映出当前建筑施工安全管理存在着安全事故险兆发现慢、安全事故预警不及时等问题。我国建筑业迫切需要新型的安全管理方法与技术来扭转当前建筑业低效的安全管理模式。当前,使用新型技术进行智能化施工安全管理的成果较少。文章使用卷积神经网络搭建视频图像识别与分类模型实现施工现场内危险区域侵入与不安全行为预警,减少相对应的安全事故发生,然后进行实证分析。实现施工现场智能预警的前提是分析施工现场安全影响因素。本文首先使用文献综述法、耦合器理论得到建筑施工现场不安全影响因素耦合体系,然后通过灰色聚类模型计算出我国施工现场风险最大的两类安全影响因素耦合,为下文的安全预警提供着力点。文章结合相关文献与标准对施工人员的不安全行为分析,得出13类施工人员不安全行为;结合已有研究得出土建施工危险区域、机械移动危险区域与电力泄漏危险区域三类危险区域,并划定了危险区域边界规则。引入神经卷积网络实现施工危险区域侵入行为预警与施工现场危险区域内人员不安全行为预警。在论文中,提出危险...
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文技术路线
第2章相关概念与理论分析13图2-1建筑施工安全事故成因分析Figure2-1causeanalysisofconstructionsafetyaccidents（1）人的因素分析。人是建筑工程施工现场安全系统中的核心，涉及建筑安全的各个方面。人因包括技术、生理及心理等；技术不安全因素包括行业基础知识欠缺、安全管理章程熟悉程度低、工作经验不足、业务熟练度低、应急能力差、违规及违章操作等几方面。生理不安全因素包括疲劳工作、带病工作、饮酒后工作等；心理不安全因素包括人员责任心不强、纪律性差、心理素质差、注意力不集中等。（2）物的因素分析。随着工业4.0时代的影响，建筑设备装置在逐渐向自动化靠拢，在提高生产效率的同时，也产生了不安全因素。设备的不安全因素主要包括设备的设计不安全因素、设备造成的人员依赖不安全因素及设备造成的不安全环境三方面。具体表现为：大型设备追求工作效果，安全设计必须让步；人员依赖借助设备进行作业，在设备发生故障时造成伤害；人员处于设备的作业半径内，发生设备与人员的空间及时间相遇；（3）环境因素分析。施工现场环境的不安全因素分为作业环境与社会环境两部分。施工现场作业环境不安全因素的具体表现形式为装备设施不完善、杂乱的作业环境、非自然光的环境、恶劣天气下的环境等。施工环境的不安全因素主要有建筑施工过程中形成的“四口”、“五邻边”，有些研究也将设备造成的危险区域划为不安全环境类。（4）管理因素分析。建筑工程施工现场安全系统中，管理不安全因素造成的建筑安全事故比例一直较高。管理因素的研究主要从企业安全文化、安全管理人员组织架构、规章制度建设及人员安全教育几方面入手。建筑行业安全管理的不安全因素具体表现为决策层与管理层不安全因素两部分。决策层的不安全因素主要表现在
第2章相关概念与理论分析14理人员的安全教育督导不足等方面；管理层的不安全因素主要表现为管理人员在日常作业过程中对于作业人员的安全监督力度不足、沟通不及时、班前安全教育准备不充分等方面。2.3建筑施工安全预警分析2.3.1安全预警概述“预警”这个概念是从军事领域延伸而来，预警的主要原理是在危险、灾害等意外发生前，相关人员通过将收集到的信息与之前相似危险发生时的因素进行比对，在确认该信息为危险发生前兆时给与相关人员提醒的过程。同时，有学者提出，安全预警的最终目标就是通过在安全事故发生前采取手段达到避免安全事故发生或将安全事故发生的后果降到最低[39]。（1）预警理论发展阶段预警理论的发展到现在经历了三个阶段，具体发展阶段如下图所示。图2-2预警理论发展阶段示意Figure2-2schematicdiagramofearlywarningtheorydevelopmentstage如上图所示，19世纪末至20世纪初，经济学家福里利使用三色球方法成功预测法国经济在几年后的经济波动；同一时期，美国学者使用相似方法进行政治波动预警，降低事后损失。这两件事标志人类进入预警时代。进入20世纪70年代后，随着预警理论的逐渐发展，以日本科学家为代表一些地质学家、舆情研究学者们积极将预警模型应用于自己所处行业，这个阶段的预警理论进入实用科学行列。21世纪后，随着人工神经网络、计算机技术、管理控制论等技术方法的逐渐成熟[40]，人们广泛将人工智能技术与预警理论相结合，并在此基础上实现车辆路障识别、区域侵入识别及动作识别的预警功能模型。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波智能模型的地铁车站基坑变形时序预测分析[J]. 郭健,陈健,胡杨. 岩土力学. 2020(S1)
[2]一种用于人体行为识别的CNN-BLSTM模型[J]. 邹小武,盛蒙蒙,毛家发,盛伟国. 小型微型计算机系统. 2019(11)
[3]建筑工人的危险认知偏差特性及成因[J]. 韩豫,尹贞贞,刘嘉伦,冯志达,金若愚. 土木工程与管理学报. 2019(05)
[4]基于机器学习方法的安全帽佩戴行为检测[J]. 杨莉琼,蔡利强,古松. 中国安全生产科学技术. 2019(10)
[5]基于N-K模型的石油罐区火灾爆炸事故风险因素耦合研究[J]. 赵俊茹,许铎,田峻东,戴光. 压力容器. 2019(10)
[6]基于改进YOLOv3算法的高密度人群目标实时检测方法研究[J]. 王思元,王俊杰. 安全与环境工程. 2019(05)
[7]装配式建筑施工质量与安全风险评价研究[J]. 丁彦,田元福. 建筑经济. 2019(09)
[8]基于班组安全氛围的建筑工人不安全行为预测[J]. 孙勇,钟卓玲,李璐. 中国安全生产科学技术. 2019(08)
[9]基于IPSO-BP的受损钢结构改造施工安全预警评估研究[J]. 李慧民,段品生,孟海,郭海东. 中国安全生产科学技术. 2019(08)
[10]基于“2-4”模型的高处坠落事故行为原因研究[J]. 孙世梅,赵金坤,傅贵. 中国安全科学学报. 2019(08)
博士论文
[1]基于机器学习的多目标猪只状态与个体行为识别研究[D]. 康飞龙.内蒙古农业大学 2018
[2]建筑工人安全行为与消极后果的结构关系实证研究[D]. 张静.西南交通大学 2016
[3]安全氛围对矿工安全行为影响—整合心理资本与工作压力的视角[D]. 叶新凤.中国矿业大学 2014
[4]企业安全标识及其效果研究[D]. 马池香.中国矿业大学（北京） 2015
[5]煤矿员工不安全行为影响因素分析及预控研究[D]. 任玉辉.中国矿业大学（北京） 2014
[6]建筑工程安全管理影响因子及评价模型研究[D]. 张明轩.中国矿业大学（北京） 2009
硕士论文
[1]某钢结构工程施工安全风险管理研究[D]. 李姝颖.北京交通大学 2019
[2]基于BIM的装配式混凝土建筑施工安全管理研究[D]. 刘欢.中国矿业大学 2019
[3]建筑业农民工安全教育问题与对策研究[D]. 傅敬宾.福建工程学院 2019
[4]建筑施工领域不安全行为管控研究[D]. 刘鑫萌.吉林建筑大学 2019
[5]基于BIM技术的新疆建筑工程安全管理应用研究[D]. 王雯.新疆大学 2018
[6]基于多信息融合的地铁深基坑施工安全预警方法研究[D]. 张雨峰.武汉理工大学 2018
[7]基于贝叶斯网络的我国建筑施工安全事故预警系统研究[D]. 林雪倩.哈尔滨工业大学 2015
[8]基于BIM与定位技术的施工事故预警机制研究[D]. 刘文平.清华大学 2015
[9]建筑工程施工安全管理研究[D]. 左林涛.武汉理工大学 2014
[10]基于人的不安全行为的地铁施工安全管理研究[D]. 王纯.天津理工大学 2014
本文编号：3615406
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文技术路线
第2章相关概念与理论分析13图2-1建筑施工安全事故成因分析Figure2-1causeanalysisofconstructionsafetyaccidents（1）人的因素分析。人是建筑工程施工现场安全系统中的核心，涉及建筑安全的各个方面。人因包括技术、生理及心理等；技术不安全因素包括行业基础知识欠缺、安全管理章程熟悉程度低、工作经验不足、业务熟练度低、应急能力差、违规及违章操作等几方面。生理不安全因素包括疲劳工作、带病工作、饮酒后工作等；心理不安全因素包括人员责任心不强、纪律性差、心理素质差、注意力不集中等。（2）物的因素分析。随着工业4.0时代的影响，建筑设备装置在逐渐向自动化靠拢，在提高生产效率的同时，也产生了不安全因素。设备的不安全因素主要包括设备的设计不安全因素、设备造成的人员依赖不安全因素及设备造成的不安全环境三方面。具体表现为：大型设备追求工作效果，安全设计必须让步；人员依赖借助设备进行作业，在设备发生故障时造成伤害；人员处于设备的作业半径内，发生设备与人员的空间及时间相遇；（3）环境因素分析。施工现场环境的不安全因素分为作业环境与社会环境两部分。施工现场作业环境不安全因素的具体表现形式为装备设施不完善、杂乱的作业环境、非自然光的环境、恶劣天气下的环境等。施工环境的不安全因素主要有建筑施工过程中形成的“四口”、“五邻边”，有些研究也将设备造成的危险区域划为不安全环境类。（4）管理因素分析。建筑工程施工现场安全系统中，管理不安全因素造成的建筑安全事故比例一直较高。管理因素的研究主要从企业安全文化、安全管理人员组织架构、规章制度建设及人员安全教育几方面入手。建筑行业安全管理的不安全因素具体表现为决策层与管理层不安全因素两部分。决策层的不安全因素主要表现在
第2章相关概念与理论分析14理人员的安全教育督导不足等方面；管理层的不安全因素主要表现为管理人员在日常作业过程中对于作业人员的安全监督力度不足、沟通不及时、班前安全教育准备不充分等方面。2.3建筑施工安全预警分析2.3.1安全预警概述“预警”这个概念是从军事领域延伸而来，预警的主要原理是在危险、灾害等意外发生前，相关人员通过将收集到的信息与之前相似危险发生时的因素进行比对，在确认该信息为危险发生前兆时给与相关人员提醒的过程。同时，有学者提出，安全预警的最终目标就是通过在安全事故发生前采取手段达到避免安全事故发生或将安全事故发生的后果降到最低[39]。（1）预警理论发展阶段预警理论的发展到现在经历了三个阶段，具体发展阶段如下图所示。图2-2预警理论发展阶段示意Figure2-2schematicdiagramofearlywarningtheorydevelopmentstage如上图所示，19世纪末至20世纪初，经济学家福里利使用三色球方法成功预测法国经济在几年后的经济波动；同一时期，美国学者使用相似方法进行政治波动预警，降低事后损失。这两件事标志人类进入预警时代。进入20世纪70年代后，随着预警理论的逐渐发展，以日本科学家为代表一些地质学家、舆情研究学者们积极将预警模型应用于自己所处行业，这个阶段的预警理论进入实用科学行列。21世纪后，随着人工神经网络、计算机技术、管理控制论等技术方法的逐渐成熟[40]，人们广泛将人工智能技术与预警理论相结合，并在此基础上实现车辆路障识别、区域侵入识别及动作识别的预警功能模型。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波智能模型的地铁车站基坑变形时序预测分析[J]. 郭健,陈健,胡杨. 岩土力学. 2020(S1)
[2]一种用于人体行为识别的CNN-BLSTM模型[J]. 邹小武,盛蒙蒙,毛家发,盛伟国. 小型微型计算机系统. 2019(11)
[3]建筑工人的危险认知偏差特性及成因[J]. 韩豫,尹贞贞,刘嘉伦,冯志达,金若愚. 土木工程与管理学报. 2019(05)
[4]基于机器学习方法的安全帽佩戴行为检测[J]. 杨莉琼,蔡利强,古松. 中国安全生产科学技术. 2019(10)
[5]基于N-K模型的石油罐区火灾爆炸事故风险因素耦合研究[J]. 赵俊茹,许铎,田峻东,戴光. 压力容器. 2019(10)
[6]基于改进YOLOv3算法的高密度人群目标实时检测方法研究[J]. 王思元,王俊杰. 安全与环境工程. 2019(05)
[7]装配式建筑施工质量与安全风险评价研究[J]. 丁彦,田元福. 建筑经济. 2019(09)
[8]基于班组安全氛围的建筑工人不安全行为预测[J]. 孙勇,钟卓玲,李璐. 中国安全生产科学技术. 2019(08)
[9]基于IPSO-BP的受损钢结构改造施工安全预警评估研究[J]. 李慧民,段品生,孟海,郭海东. 中国安全生产科学技术. 2019(08)
[10]基于“2-4”模型的高处坠落事故行为原因研究[J]. 孙世梅,赵金坤,傅贵. 中国安全科学学报. 2019(08)
博士论文
[1]基于机器学习的多目标猪只状态与个体行为识别研究[D]. 康飞龙.内蒙古农业大学 2018
[2]建筑工人安全行为与消极后果的结构关系实证研究[D]. 张静.西南交通大学 2016
[3]安全氛围对矿工安全行为影响—整合心理资本与工作压力的视角[D]. 叶新凤.中国矿业大学 2014
[4]企业安全标识及其效果研究[D]. 马池香.中国矿业大学（北京） 2015
[5]煤矿员工不安全行为影响因素分析及预控研究[D]. 任玉辉.中国矿业大学（北京） 2014
[6]建筑工程安全管理影响因子及评价模型研究[D]. 张明轩.中国矿业大学（北京） 2009
硕士论文
[1]某钢结构工程施工安全风险管理研究[D]. 李姝颖.北京交通大学 2019
[2]基于BIM的装配式混凝土建筑施工安全管理研究[D]. 刘欢.中国矿业大学 2019
[3]建筑业农民工安全教育问题与对策研究[D]. 傅敬宾.福建工程学院 2019
[4]建筑施工领域不安全行为管控研究[D]. 刘鑫萌.吉林建筑大学 2019
[5]基于BIM技术的新疆建筑工程安全管理应用研究[D]. 王雯.新疆大学 2018
[6]基于多信息融合的地铁深基坑施工安全预警方法研究[D]. 张雨峰.武汉理工大学 2018
[7]基于贝叶斯网络的我国建筑施工安全事故预警系统研究[D]. 林雪倩.哈尔滨工业大学 2015
[8]基于BIM与定位技术的施工事故预警机制研究[D]. 刘文平.清华大学 2015
[9]建筑工程施工安全管理研究[D]. 左林涛.武汉理工大学 2014
[10]基于人的不安全行为的地铁施工安全管理研究[D]. 王纯.天津理工大学 2014
本文编号：3615406
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