陸 彪（廣西建工集團聯(lián)合建設(shè)有限公司，廣西南寧530001）

基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高層建筑施工安全探析

陸 彪（廣西建工集團聯(lián)合建設(shè)有限公司，廣西南寧530001）

伴隨社會與經(jīng)濟飛速發(fā)展，城市高層建筑的數(shù)量逐漸增多，而這些高層建筑的施工安全事故發(fā)生率也不斷增加，嚴(yán)重威脅到施工人員人身安全。因此，為了保證工程建筑的施工安全，開始在高層建筑中應(yīng)用BP的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。本文著重分析了新型BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型，探討基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)下高層建筑施工的安全評價系統(tǒng)構(gòu)建，同時研究BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用情況，以期保證工程施工安全。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；高層建筑；施工安全

前言

在安全管理的領(lǐng)域中，安全評價的技術(shù)屬于新方法，可以提高事故控制能力。通常神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)屬于活動與大腦理論數(shù)學(xué)模型，其發(fā)展可以改善安全評價算法與能力。并且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)容錯性能、模糊的推理與自組織能力比較強，在系統(tǒng)的安全評價中應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以規(guī)避安全評估缺陷。就目前而言，BP的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用比較廣泛，其訓(xùn)練的過程包含反向過程與正向過程兩個部分。

1 新型BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型

BP的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算方法主要是根據(jù)誤差逆向的傳播多層前饋進行計算，主要包含輸出層、輸入層與隱層，每層都包含不同神經(jīng)元的節(jié)點，具體從圖1中可以看出。在BP的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行信息處理時，需要遵循以下的原理：由輸入層將數(shù)據(jù)輸入，經(jīng)隱層與輸入層間的權(quán)重作用，到達隱層。當(dāng)隱層處理函數(shù)以后，將數(shù)據(jù)傳至輸出層，經(jīng)輸出層與隱層的權(quán)重作用后，到達輸出層，然后經(jīng)輸出層函數(shù)的作用，將結(jié)果輸出[1]。

通過BP的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價建筑施工的安全時，由于模型自身有著局限性，經(jīng)常會遇到各種問題，難以反應(yīng)建筑施工的真實情況，導(dǎo)致計算效果受到影響。而新型BP的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算方式，在保留傳統(tǒng)算法精髓基礎(chǔ)上，改進了誤差反向的傳播算法。BP的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引用了動量的因子，能夠降低計算誤差。這種計算方法可以在原公式閾值與權(quán)重基礎(chǔ)上加上一個閾值與權(quán)重動量，同時按照反向的傳播方式，生成新閾值與權(quán)重變化，調(diào)節(jié)公式如下：

圖1 BP的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)示意圖

X（k+1）=mc×（k）+lr×mc×X÷E

0小于lr小于1

在公式之中：k代表訓(xùn)練的次數(shù)，mc代表動量的因子，取值約為0.95；而lr代表學(xué)習(xí)的速率，其是常數(shù)，E代表誤差的函數(shù)。在上述公式之中，動量因子可以降低學(xué)習(xí)的過程振蕩趨勢，可以對模型收斂性進行改善，可以準(zhǔn)確計算出答案。此外，Matlab的軟件為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使用提供了工具箱與函數(shù)，這在某種程度上提高了模型實踐應(yīng)用可行性，依據(jù)Matlab算法進行計算，只要訓(xùn)練的次數(shù)到達設(shè)定次數(shù)或是比最小梯度低，就會將計算過程停止[2]。

2 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)下高層建筑施工的安全評價系統(tǒng)構(gòu)建

2.1 關(guān)于高層建筑施工安全的評價指標(biāo)

在綜合評價時，評價指標(biāo)的系統(tǒng)屬于基礎(chǔ)，其評價指標(biāo)選擇合理性，會直接關(guān)系到綜合評價準(zhǔn)確性。在2003年的12月份，建設(shè)部把高層建筑的施工現(xiàn)場分成四方面，即基礎(chǔ)設(shè)施的管理、安全生產(chǎn)的制度管理、安全技術(shù)的管理以及人員和機構(gòu)管理，又將上述四個方面劃分成20個種類。在《企業(yè)職工傷亡事故分類》（GB6441-1986）中，把建筑施工安全事故類型分成以下幾種：機械性傷害、高處的墜落、物體的打擊與電擊傷害等。各種安全事故控制與預(yù)防是高層建筑的安全生成關(guān)鍵性內(nèi)容，和各種安全事故有著密切聯(lián)系的是安全維護、腳手架、施工的機械與臨時用電，并且是安全評價主要指標(biāo)。

另外，因為職責(zé)劃分與機構(gòu)屬于安全生成主要保證，通過安全監(jiān)控能夠保證生產(chǎn)安全性，對工程施工的作業(yè)人員實施安全教育，能夠降低安全事故的發(fā)生率，可見，安全生產(chǎn)在高層建筑施工的安全生成評價中是一個關(guān)鍵性指標(biāo)。由于高層建筑施工多為戶外開放作業(yè)，其安全衛(wèi)生的條件比較差，因為工作人員的生活問題所致安全事故不少，這就需要強化生活衛(wèi)生控制與管理，確保從業(yè)人員的身體健康，避免因為衛(wèi)生情況引起流行病。為了保證建筑施工安全評價能夠落實，需要按照建筑施工中事故危害程度分成六項指標(biāo)，也就是生活衛(wèi)生的管理、腳手架的工程、安全的管理、臨時的用電、安全維護與施工機械。這六項評價指標(biāo)是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層，也就是X等于{x1、x2、x3……x6}。

2.2 關(guān)高層建筑施工安全評價的等級劃分

高層建筑的施工現(xiàn)場安全評估，只是針對建筑施工現(xiàn)場整體的安全性能與安全管理進行評價。因為安全問題與施工人員、用戶生命安全息息相關(guān)，所以需要堅持綜合治理、安全生產(chǎn)與預(yù)防為主的管理方針，把安全評價的等級粉塵三級：不安全、普通安全與較為安全。因為計算機只可以識別0、1，所以需要按照不同安全評價的等級對計算機相關(guān)語言進行秒速，通過輸出層三個節(jié)點數(shù)值對三個評價的等級進行表示，向量為[1、0、0]代表安全級，如果向量為[0、1、0]代表安全等級，若向量為[0、0、1]代表不安全。

3 在高層建筑的施工安全中關(guān)于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用情況

表1 建筑施工安全評價的數(shù)據(jù)表

表2 測試的結(jié)果

4 結(jié)語

總而言之，在BP的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之中應(yīng)用動量因子，能夠規(guī)避模型自身缺陷，例如：容易出現(xiàn)局部最優(yōu)和計算的時間相對較長等。構(gòu)建合理建筑安全評價的指標(biāo)，同時在安全評價體系中應(yīng)用BP的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)⒛Ｐ驼`差縮小。此外，應(yīng)用新型BP的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，能夠克服傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法缺陷與不足，對于準(zhǔn)確查找高層建筑中不安全的因素有著關(guān)鍵性意義，并且能夠降低事故發(fā)生率與提升企業(yè)管理的水平，進而保證高層建筑的安全性，促進建筑企業(yè)發(fā)展與進步。

[1]鄭越方.基于BP網(wǎng)絡(luò)的建筑安裝施工現(xiàn)場安全評價系統(tǒng)的研究[J].中國科技投資，2016，16（26）：53.

[2]牛發(fā)陽，段美棟，王建波，等.基于PCA－FPP－BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高層建筑火災(zāi)安全評價[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2016，42（7）：26～29.

本次使用層次的分析法，也就是AHP分析方法來分析評價體系，獲得各指標(biāo)上層相關(guān)目標(biāo)權(quán)重與中目標(biāo)權(quán)重值，再應(yīng)用專家打分獲取系統(tǒng)評價的結(jié)果。本次選擇了15個高層建筑的施工現(xiàn)場研究，因為對15個高層建筑的現(xiàn)場進行打分有著較大難度，因此需要選擇模擬打分形式進行替代實際打分，防止因為打分影響到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。本次所選15個高層建筑數(shù)據(jù)，從表1中能夠看出。把表1之中前13項的數(shù)據(jù)當(dāng)做訓(xùn)練樣本，訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，然后通過兩組數(shù)據(jù)進行檢驗。按照BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本的原理，采取FORTRAN的語言對互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)程序進行編寫，通過輸出層、輸入層與隱含層典型三層網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)編寫網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的程序。采用輸入層、隱含層和輸出層均為1層的典型的3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)運輸。并且經(jīng)過實踐研究證明，三層網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)運行比較穩(wěn)定，反向的誤差不大。在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)過程中，跌代精度取值為ε等于10-3，而學(xué)習(xí)系數(shù)的α等于0.5，通過網(wǎng)絡(luò)跌代4684次，到達預(yù)設(shè)網(wǎng)絡(luò)運算精度。通過已訓(xùn)練BP網(wǎng)絡(luò)運行的，模型測試最后兩組數(shù)據(jù)，得出測試結(jié)果見表2。

TU714

A

2095-2066（2016）36-0179-02

2016-12-10

陸 彪（1973-），男，漢族，廣西貴港人，高級工程師，碩士研究生，主要從事建筑施工管理工作。