基于QT creator的施工安全管理模糊評價系統設計研究

張云龍

(中鐵十八局集團第四工程有限公司 天津 300350)

1 引言

施工安全為高鐵建設的核心問題之一[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人員的主觀經驗，具有很多不確定因素，故合理把控建造過程中的風險程度必須依靠客觀科學的評價系統。目前國內外學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行分析。[2－8]。據此，將模糊綜合分析法與QT creator集成開發平臺相結合，建立科學的施工安全管理體系并提出相應安全防控措施。

2 施工安全管理評價體系

通過對施工中的各項安全指標進行收集統計，并加以分析，可建立安全管理的評價指標[9]。根據施工現場安全管理實際情況，將某高鐵隧道的CRTSⅢ型無砟軌道板的安全管理指標，劃分一級指標為4項，二級指標為16項。

2.1 施工安全管理評價指標成熟度

2.1.1 成熟度等級劃分

根據成熟度等級劃分施工安全管理成熟度模型，可用于評估項目參與方的施工安全管理能力。把基礎級、進階級、穩定級、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 二級指標成熟度確定

對1名項目經理、2名項目副經理、2名總工程師、2名質量安全部長和5名安全員進行問卷調查，根據反饋的結果，確定出各項二級指標的成熟度。表1為二級指標成熟度統計結果。

表1 二級指標成熟度統計

續表1

將施工安全的評價指標與成熟度模糊區間進行對應，得到如表2所示的對應關系。

表2 成熟度模糊區間

2.2 施工安全管理評價指標重要度

把施工評價指標重要度劃分成5個等級，分別為:重要、不太重要、比較重要、重要、相當重要。調查問卷統計結果如表3所示。

表3 各指標重要度統計

續表3

表4為重要度與權重之間的相互轉化關系。

表4 重要度權重

2.2.1 一級指標權重分布

由表1可確定施工安全管理各一級指標的權重分布為:

2.2.2 二級指標權重分布

根據表1可以確定施工安全管理各二級指標權重分布:

(1)人員與單位資格管理下屬指標權重分布:

(2)施工環境優化管理指標下屬指標權重分布:

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

施工安全管理指標成熟度分為基礎級(M1)、進階級(M2)、穩定級(M3)、控制級(M4)、拓展級(M5)，式(1)～(5)分別為不同成熟度等級相關的隸屬函數。

式中:μ為隸屬度；x為成熟度。

不同等級成熟度隸屬函數可根據上述方程式計算結果得到。如圖1所示。

圖1 不同等級成熟度隸屬函數

3.1.2 重要度模糊集定義

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

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。

圖2 重要度隸屬函數

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項指標占總體指標的重要度；Mi為第i項指標具有的成熟度；M為總體的成熟度。

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

用γ表示影響因子。安全員影響因子為1.0，質量總監為2.0，項目總工為4.0，項目經理為5.0。

影響因子引入后，j職位調查人員對施工安全管理成熟度的評價公式:

式中:γj為所調查的j職位人員的影響因子；φj為所調查j職位的數量；Mij為j職位人員關于第i項指標的獨立評價；M′ij為j職位人員關于第i項指標成熟度的整體評價。

式(16)為i項指標成熟度的整體評價公式:

式中:Mi為全體調查人員關于第i項指標成熟度的整體評價；Sij為j職位調查人員對第i項評價指標的重要度。

調查可信度計算公式:

式中:?為調查可信度。

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

4 基于QT Creator環境的施工安全管理評價系統設計

首先對上述確定的4項一級指標展開評價，根據成熟度的判別標準，應用C＋＋編程，并高效結合QT Creator集成開發環境，設計出了施工安全管理方面的評價系統。將該系統的設計步驟概括總結為以下三個部分，分別為:設置編程環境、設計系統界面、完善系統功能。

4.1 編程環境設置

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

圖3 編程環境設置

(2)將MinGW編譯器運用到該程序中，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 系統界面設置

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

(2)本系統將7個橫向布局 QHBoxLayout及1個標簽部件QLabel，放置在格柵布局當中。

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

圖5 編輯器運行

(4)優化設置各個標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 系統界面框架

4.3 系統功能設置

自定義QLineEdit和QCcomboBox部件后，選擇MyLineEdit類，然后在每個部件框里，都設置5個關于成熟度的選項。系統界面效果如圖7所示。

圖7 系統界面

借助QT Creator開發環境，采用C＋＋進行的主要編程工作概述為:第一步:寫出和各個成熟度有關的隸屬函數；第二步:根據需求對下拉框所對應列和行的各部分權重進行設置；第三步:采用兩個哈希表存儲從行編輯器到其對應的列和行位置的下拉框；第四步:創建相關代碼并與槽函數、最佳隸屬函數和行編輯器數據更新函數相匹配，以此來對用戶操作進行響應。

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查分析結果，錄入到該系統中去，得到如圖8所示結果。

圖8 一級指標模糊綜合評價結果

某高鐵隧道的CRTSⅢ型板式無砟軌道在施工當中的安全管理，經系統評價后，所得到的的結果為:除了生產環境管理的成熟度為規范級，其余三項均為控制級，綜合來看，總體成熟度等級處于控制級范圍。

對調查問卷結果進行歸納總結，當成熟度等級的一級指標比二級指標高時，則表明此項指標為短板指標，要十分重視該項指標，并積極采取相關措施進行改進。對此評價結果所給出的意見如下:

(1)人員和單位資格管理:提高資質審核標準。

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

(3)設備設施管理:加強設備安全檢查和維護。

(4)安全技術管理:建立一套完善的施工應急方案，預防各種突發事件。

5 結束語

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行評價研究，得到了下述的研究成果:

(1)根據模糊數學理論，創建了施工安全管理評價模型。

(2)依據評價模型，借助QT Creator開發環境，利用C＋＋編程，設計開發出了施工安全管理模糊綜合評價系統。

(3)通過將所開發的系統應用到實際工程當中，進行施工安全管理，得到相關反饋，據此提出了相應的改進措施。