鄧婷婷 閆文周 海南大學(xué) 西安建筑科技大學(xué)，?？?570100

1 引言

本體知識(shí)理論對(duì)理清研究對(duì)象內(nèi)在概念和相互影響關(guān)系上具有較好的表達(dá)優(yōu)勢(shì)，但在信息不足或不確定性較大的情形下，無(wú)法完成對(duì)研究對(duì)象動(dòng)態(tài)變化的定量推理。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是基于概率論有向無(wú)環(huán)圖模型，用于分析因果關(guān)系中不確定性知識(shí)之間的概率推理，既能較好表征不確定的變量知識(shí)，又能較好推理變量知識(shí)之間的影響程度。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)主要包括有向無(wú)環(huán)圖和條件概率表，有向無(wú)環(huán)圖用于描述分析變量知識(shí)之間的邏輯關(guān)系，條件概率表用于衡量變量知識(shí)之間的影響程度，它具有多功能性、有效性和開(kāi)放性等特征，能夠有效地將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識(shí)，然后利用這些轉(zhuǎn)化后的知識(shí)進(jìn)行推理，來(lái)解決現(xiàn)實(shí)世界中的不確定性方面的問(wèn)題。

舊工業(yè)建筑再生利用是風(fēng)險(xiǎn)比較突出、事故比較多發(fā)的建筑工程項(xiàng)目，其中尤以坍塌事故居多，如北方機(jī)械制造公司金工二廠廠房坍塌造成3 人死亡事故、山東天源熱電有限公司關(guān)停煙囪坍塌造成3 人死亡事故、上海市長(zhǎng)寧區(qū)昭化路148 號(hào)舊廠房坍塌造成12 人死亡事故、浙江韓佳電器有限公司老廠房翻建坍塌造成2 人受傷事故、上海市閔行區(qū)浦江鎮(zhèn)陳行公路蘇召路制衣廠樓房裝修坍塌造成3 人死亡事故等等，均造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。對(duì)于舊工業(yè)建筑再生利用坍塌事故，主要原因有四類(lèi)，一是建筑自身的不安全狀態(tài)，在缺乏必要前期評(píng)估和加固措施的情形下，易導(dǎo)致廠房坍塌；二是工程管理的不規(guī)范、不科學(xué)；三是人為的指導(dǎo)失誤和檢查疏漏；四是客觀環(huán)境的不安全因素；五是自然環(huán)境突發(fā)狀況或極端天氣。

2 坍塌事故風(fēng)險(xiǎn)診斷

2.1 本體構(gòu)建

1．概念類(lèi)

為避免舊工業(yè)建筑再生利用風(fēng)險(xiǎn)知識(shí)表達(dá)的混淆、混亂和含糊不清問(wèn)題，本文結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)、廠房改建坍塌事故分析報(bào)告等資料，確定舊工業(yè)建筑再生利用坍塌風(fēng)險(xiǎn)知識(shí)最根本、最基礎(chǔ)的概念類(lèi)，基于上述風(fēng)險(xiǎn)信息和事故信息提出針對(duì)性的安全應(yīng)對(duì)舉措，比如加固措施，以防止類(lèi)似事故再次發(fā)生。

表1 基礎(chǔ)類(lèi)概念含義

基于上述概念類(lèi)之間的關(guān)系，借助本體構(gòu)建軟件protégé 對(duì)上述概念進(jìn)行可視化表示，如圖1 所示。

圖1 舊工業(yè)建筑再生利用坍塌風(fēng)險(xiǎn)概念可視化表示

2．建立風(fēng)險(xiǎn)知識(shí)表示框架

基于上述概念之間的關(guān)系，本文在軟件中構(gòu)建了若干對(duì)象屬性關(guān)系，比如極端天氣（暴風(fēng)、雨、雪）、工人操作失誤或鉆墻施工活動(dòng)均對(duì)廠房墻柱開(kāi)裂有影響，以此建立三個(gè)概念對(duì)墻柱開(kāi)裂的影響關(guān)系“has impact”，建立舊工業(yè)建筑再生利用風(fēng)險(xiǎn)知識(shí)概念間對(duì)象屬性關(guān)系，同理，建立其他屬性關(guān)系。

在構(gòu)建上述對(duì)象屬性關(guān)系的基礎(chǔ)上，通過(guò)protégé 軟件生成了舊工業(yè)建筑再生利用坍塌風(fēng)險(xiǎn)知識(shí)表示框架圖，如圖2 所示。此外，本文特隱去“父子類(lèi)”關(guān)系，即has subclass 屬性，以更清晰展現(xiàn)與坍塌事故風(fēng)險(xiǎn)直接相關(guān)的概念，并選取這些概念建立OBN 模型。

2.2 本體模型向OBN 模型轉(zhuǎn)換

基于概念類(lèi)向節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換的規(guī)則，在轉(zhuǎn)換之前，需要對(duì)上述概念類(lèi)作進(jìn)一步描述，即賦予節(jié)點(diǎn)屬性值，主要包括節(jié)點(diǎn)名稱(chēng)、節(jié)點(diǎn)釋義、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)和賦值等。如表2 所示。

表2 中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均為二元隨機(jī)變量X（1, 0），1 代表該節(jié)點(diǎn)變量發(fā)生或存在，0 代表該節(jié)點(diǎn)變量未發(fā)生或不存在。

圖2 舊工業(yè)建筑再生利用坍塌事故風(fēng)險(xiǎn)知識(shí)表示主要框架

表2 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)描述

基于轉(zhuǎn)換規(guī)則，將本體概念類(lèi)轉(zhuǎn)換為OBN 模型節(jié)點(diǎn)變量，如圖3 所示。

至此，完成了由本體網(wǎng)絡(luò)向OBN 網(wǎng)絡(luò)的初步轉(zhuǎn)換，但仍需賦予節(jié)點(diǎn)隨機(jī)變量先驗(yàn)概率和條件概率，方可進(jìn)行事故因果分析和推理。

圖3 舊工業(yè)建筑再生利用坍塌風(fēng)險(xiǎn)部分本體貝葉斯（OBN）網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)上述節(jié)點(diǎn)變量先驗(yàn)概率和條件概率表，輸入到Netica 軟件，得到包含先驗(yàn)概率和條件概率的完整的舊工業(yè)建筑再生利用坍塌風(fēng)險(xiǎn)部分本體貝葉斯（OBN）網(wǎng)絡(luò)，如圖4 所示。

圖4 舊工業(yè)建筑再生利用坍塌風(fēng)險(xiǎn)部分本體貝葉斯（OBN）網(wǎng)絡(luò)

2.3 風(fēng)險(xiǎn)診斷分析

本文借助Netica 軟件，通過(guò)設(shè)置不同節(jié)點(diǎn)變量的狀態(tài)以更新其他節(jié)點(diǎn)變量狀態(tài)的概率情況，從而實(shí)現(xiàn)事故風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)和致因診斷的目的。

若在舊工業(yè)建筑再生利用項(xiàng)目施工過(guò)程中，存在墻柱地基開(kāi)挖施工活動(dòng)，則墻柱坍塌的概率從57.6%上升至58.7%，如圖5 所示，同時(shí)，因坍塌導(dǎo)致人員受傷的概率從55.3%上升至56.4%，人員死亡的概率從43.2%上升至44.1%。

若該施工項(xiàng)目未采取墻柱加固措施，則墻柱坍塌風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步上升，由58.7%上升至62.6%，同時(shí)，人員受傷和人員死亡發(fā)生的概率分別上升至60.1%和47.0%。如圖6 所示。

圖5 墻柱地基開(kāi)挖時(shí)坍塌事故貝葉斯網(wǎng)絡(luò)圖

圖6 墻柱地基開(kāi)挖及未加固時(shí)坍塌事故貝葉斯網(wǎng)絡(luò)圖

圖7 墻柱地基開(kāi)挖、鉆墻及未加固時(shí)坍塌事故貝葉斯網(wǎng)絡(luò)圖

以上主要分析舊工業(yè)建筑再生利用坍塌致險(xiǎn)因素的發(fā)生與否對(duì)墻柱坍塌發(fā)生概率的影響，且分析表明，各致險(xiǎn)因素的發(fā)生均顯著增加了施工項(xiàng)目坍塌事故發(fā)生的概率，實(shí)現(xiàn)了定量分析舊工業(yè)建筑再生利用項(xiàng)目坍塌事故致險(xiǎn)機(jī)理的目的。