基于QT creator的施工安全管理模糊評價系統(tǒng)設(shè)計研究

張云龍

(中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司 天津 300350)

1 引言

施工安全為高鐵建設(shè)的核心問題之一[1]。施工安全管理通常以定性分析為主，且方案前期決策、過程控制過度依賴專業(yè)人員的主觀經(jīng)驗(yàn)，具有很多不確定因素，故合理把控建造過程中的風(fēng)險程度必須依靠客觀科學(xué)的評價系統(tǒng)。目前國內(nèi)外學(xué)者主要采用事故樹分析法、模糊綜合分析法及層次分析法對高鐵的施工安全性進(jìn)行分析。[2－8]。據(jù)此，將模糊綜合分析法與QT creator集成開發(fā)平臺相結(jié)合，建立科學(xué)的施工安全管理體系并提出相應(yīng)安全防控措施。

2 施工安全管理評價體系

通過對施工中的各項(xiàng)安全指標(biāo)進(jìn)行收集統(tǒng)計，并加以分析，可建立安全管理的評價指標(biāo)[9]。根據(jù)施工現(xiàn)場安全管理實(shí)際情況，將某高鐵隧道的CRTSⅢ型無砟軌道板的安全管理指標(biāo)，劃分一級指標(biāo)為4項(xiàng)，二級指標(biāo)為16項(xiàng)。

2.1 施工安全管理評價指標(biāo)成熟度

2.1.1 成熟度等級劃分

根據(jù)成熟度等級劃分施工安全管理成熟度模型，可用于評估項(xiàng)目參與方的施工安全管理能力。把基礎(chǔ)級、進(jìn)階級、穩(wěn)定級、控制級、拓展級看做是某高鐵隧道CRTSⅢ型板施工的安全管理成熟度的等級[10－12]。

2.1.2 二級指標(biāo)成熟度確定

對1名項(xiàng)目經(jīng)理、2名項(xiàng)目副經(jīng)理、2名總工程師、2名質(zhì)量安全部長和5名安全員進(jìn)行問卷調(diào)查，根據(jù)反饋的結(jié)果，確定出各項(xiàng)二級指標(biāo)的成熟度。表1為二級指標(biāo)成熟度統(tǒng)計結(jié)果。

表1 二級指標(biāo)成熟度統(tǒng)計

續(xù)表1

將施工安全的評價指標(biāo)與成熟度模糊區(qū)間進(jìn)行對應(yīng)，得到如表2所示的對應(yīng)關(guān)系。

表2 成熟度模糊區(qū)間

2.2 施工安全管理評價指標(biāo)重要度

把施工評價指標(biāo)重要度劃分成5個等級，分別為:重要、不太重要、比較重要、重要、相當(dāng)重要。調(diào)查問卷統(tǒng)計結(jié)果如表3所示。

表3 各指標(biāo)重要度統(tǒng)計

續(xù)表3

表4為重要度與權(quán)重之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。

表4 重要度權(quán)重

2.2.1 一級指標(biāo)權(quán)重分布

由表1可確定施工安全管理各一級指標(biāo)的權(quán)重分布為:

2.2.2 二級指標(biāo)權(quán)重分布

根據(jù)表1可以確定施工安全管理各二級指標(biāo)權(quán)重分布:

(1)人員與單位資格管理下屬指標(biāo)權(quán)重分布:

(2)施工環(huán)境優(yōu)化管理指標(biāo)下屬指標(biāo)權(quán)重分布:

3 施工安全評價模型建立

3.1 模糊集定義

3.1.1 成熟度模糊集定義

施工安全管理指標(biāo)成熟度分為基礎(chǔ)級(M1)、進(jìn)階級(M2)、穩(wěn)定級(M3)、控制級(M4)、拓展級(M5)，式(1)～(5)分別為不同成熟度等級相關(guān)的隸屬函數(shù)。

式中:μ為隸屬度；x為成熟度。

不同等級成熟度隸屬函數(shù)可根據(jù)上述方程式計算結(jié)果得到。如圖1所示。

圖1 不同等級成熟度隸屬函數(shù)

3.1.2 重要度模糊集定義

施工安全管理指標(biāo)重要度分不重要(S1)、不太重要(S2)、比較重要(S3)、重要(S4)、相當(dāng)重要(S5)，式(6)～式(10)為不同重要度等級所對應(yīng)的隸屬函數(shù)。

式中:μ為隸屬度；x為重要度。

圖2為不同等級重要度隸屬函數(shù)。

圖2 重要度隸屬函數(shù)

3.2 模糊平均值計算公式

參照模糊綜合評價的方法，將施工安全管理成熟度計算出來，如式(11):

式中:Si為第i項(xiàng)指標(biāo)占總體指標(biāo)的重要度；Mi為第i項(xiàng)指標(biāo)具有的成熟度；M為總體的成熟度。

為更好展現(xiàn)計算過程，任意選擇[α，β]和[χ，γ]兩個模糊集，得到其四則運(yùn)算法則:

用γ表示影響因子。安全員影響因子為1.0，質(zhì)量總監(jiān)為2.0，項(xiàng)目總工為4.0，項(xiàng)目經(jīng)理為5.0。

影響因子引入后，j職位調(diào)查人員對施工安全管理成熟度的評價公式:

式中:γj為所調(diào)查的j職位人員的影響因子；φj為所調(diào)查j職位的數(shù)量；Mij為j職位人員關(guān)于第i項(xiàng)指標(biāo)的獨(dú)立評價；M′ij為j職位人員關(guān)于第i項(xiàng)指標(biāo)成熟度的整體評價。

式(16)為i項(xiàng)指標(biāo)成熟度的整體評價公式:

式中:Mi為全體調(diào)查人員關(guān)于第i項(xiàng)指標(biāo)成熟度的整體評價；Sij為j職位調(diào)查人員對第i項(xiàng)評價指標(biāo)的重要度。

調(diào)查可信度計算公式:

式中:?為調(diào)查可信度。

將本調(diào)查各職位參與人員人數(shù)及其影響因子代入式(17)，則可計算出本調(diào)查結(jié)果可信度為0.91，即91%，可信度較高。

4 基于QT Creator環(huán)境的施工安全管理評價系統(tǒng)設(shè)計

首先對上述確定的4項(xiàng)一級指標(biāo)展開評價，根據(jù)成熟度的判別標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用C＋＋編程，并高效結(jié)合QT Creator集成開發(fā)環(huán)境，設(shè)計出了施工安全管理方面的評價系統(tǒng)。將該系統(tǒng)的設(shè)計步驟概括總結(jié)為以下三個部分，分別為:設(shè)置編程環(huán)境、設(shè)計系統(tǒng)界面、完善系統(tǒng)功能。

4.1 編程環(huán)境設(shè)置

(1)打開Qt Creator IDE，此程序的編程環(huán)境選擇為Qt Widges Application，如圖3所示。

圖3 編程環(huán)境設(shè)置

(2)將MinGW編譯器運(yùn)用到該程序中，其界面顯示如圖4所示。

圖4 編譯器套件選擇界面

(3)將程序基類更改為QWidget。

4.2 系統(tǒng)界面設(shè)置

(1)打開Qt設(shè)計師界面，在格柵布局(Grid Layout)中設(shè)置主界面布局。

(2)本系統(tǒng)將7個橫向布局 QHBoxLayout及1個標(biāo)簽部件QLabel，放置在格柵布局當(dāng)中。

(3)然后把標(biāo)簽部件、下拉框部件、運(yùn)行編輯器部件，按順序依次排列在橫向布局中。此過程如圖5所示。

圖5 編輯器運(yùn)行

(4)優(yōu)化設(shè)置各個標(biāo)簽布局的方位及大小，得到圖6所展示的最終界面布置效界圖。

圖6 系統(tǒng)界面框架

4.3 系統(tǒng)功能設(shè)置

自定義QLineEdit和QCcomboBox部件后，選擇MyLineEdit類，然后在每個部件框里，都設(shè)置5個關(guān)于成熟度的選項(xiàng)。系統(tǒng)界面效果如圖7所示。

圖7 系統(tǒng)界面

借助QT Creator開發(fā)環(huán)境，采用C＋＋進(jìn)行的主要編程工作概述為:第一步:寫出和各個成熟度有關(guān)的隸屬函數(shù)；第二步:根據(jù)需求對下拉框所對應(yīng)列和行的各部分權(quán)重進(jìn)行設(shè)置；第三步:采用兩個哈希表存儲從行編輯器到其對應(yīng)的列和行位置的下拉框；第四步:創(chuàng)建相關(guān)代碼并與槽函數(shù)、最佳隸屬函數(shù)和行編輯器數(shù)據(jù)更新函數(shù)相匹配，以此來對用戶操作進(jìn)行響應(yīng)。

4.4 基于QT Creator的施工安全管理模糊綜合評價

把之前對各職位人員的調(diào)查分析結(jié)果，錄入到該系統(tǒng)中去，得到如圖8所示結(jié)果。

圖8 一級指標(biāo)模糊綜合評價結(jié)果

某高鐵隧道的CRTSⅢ型板式無砟軌道在施工當(dāng)中的安全管理，經(jīng)系統(tǒng)評價后，所得到的的結(jié)果為:除了生產(chǎn)環(huán)境管理的成熟度為規(guī)范級，其余三項(xiàng)均為控制級，綜合來看，總體成熟度等級處于控制級范圍。

對調(diào)查問卷結(jié)果進(jìn)行歸納總結(jié)，當(dāng)成熟度等級的一級指標(biāo)比二級指標(biāo)高時，則表明此項(xiàng)指標(biāo)為短板指標(biāo)，要十分重視該項(xiàng)指標(biāo)，并積極采取相關(guān)措施進(jìn)行改進(jìn)。對此評價結(jié)果所給出的意見如下:

(1)人員和單位資格管理:提高資質(zhì)審核標(biāo)準(zhǔn)。

(2)施工環(huán)境優(yōu)化管理:將環(huán)境管理作為要點(diǎn)，由培訓(xùn)人員入手，健全施工安全教育制度。

(3)設(shè)備設(shè)施管理:加強(qiáng)設(shè)備安全檢查和維護(hù)。

(4)安全技術(shù)管理:建立一套完善的施工應(yīng)急方案，預(yù)防各種突發(fā)事件。

5 結(jié)束語

對高鐵某隧道CRTSⅢ型板式無砟軌道施工安全通過對施工安全管理進(jìn)行評價研究，得到了下述的研究成果:

(1)根據(jù)模糊數(shù)學(xué)理論，創(chuàng)建了施工安全管理評價模型。

(2)依據(jù)評價模型，借助QT Creator開發(fā)環(huán)境，利用C＋＋編程，設(shè)計開發(fā)出了施工安全管理模糊綜合評價系統(tǒng)。

(3)通過將所開發(fā)的系統(tǒng)應(yīng)用到實(shí)際工程當(dāng)中，進(jìn)行施工安全管理，得到相關(guān)反饋，據(jù)此提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。