基于QT creator的施工安全管理模糊评价系统设计研究

张云龙

(中铁十八局集团第四工程有限公司 天津 300350)

1 引言

施工安全为高铁建设的核心问题之一[1]。施工安全管理通常以定性分析为主，且方案前期决策、过程控制过度依赖专业人员的主观经验，具有很多不确定因素，故合理把控建造过程中的风险程度必须依靠客观科学的评价系统。目前国内外学者主要采用事故树分析法、模糊综合分析法及层次分析法对高铁的施工安全性进行分析。[2－8]。据此，将模糊综合分析法与QT creator集成开发平台相结合，建立科学的施工安全管理体系并提出相应安全防控措施。

2 施工安全管理评价体系

通过对施工中的各项安全指标进行收集统计，并加以分析，可建立安全管理的评价指标[9]。根据施工现场安全管理实际情况，将某高铁隧道的CRTSⅢ型无砟轨道板的安全管理指标，划分一级指标为4项，二级指标为16项。

2.1 施工安全管理评价指标成熟度

2.1.1 成熟度等级划分

根据成熟度等级划分施工安全管理成熟度模型，可用于评估项目参与方的施工安全管理能力。把基础级、进阶级、稳定级、控制级、拓展级看做是某高铁隧道CRTSⅢ型板施工的安全管理成熟度的等级[10－12]。

2.1.2 二级指标成熟度确定

对1名项目经理、2名项目副经理、2名总工程师、2名质量安全部长和5名安全员进行问卷调查，根据反馈的结果，确定出各项二级指标的成熟度。表1为二级指标成熟度统计结果。

表1 二级指标成熟度统计

续表1

将施工安全的评价指标与成熟度模糊区间进行对应，得到如表2所示的对应关系。

表2 成熟度模糊区间

2.2 施工安全管理评价指标重要度

把施工评价指标重要度划分成5个等级，分别为:重要、不太重要、比较重要、重要、相当重要。调查问卷统计结果如表3所示。

表3 各指标重要度统计

续表3

表4为重要度与权重之间的相互转化关系。

表4 重要度权重

2.2.1 一级指标权重分布

由表1可确定施工安全管理各一级指标的权重分布为:

2.2.2 二级指标权重分布

根据表1可以确定施工安全管理各二级指标权重分布:

(1)人员与单位资格管理下属指标权重分布:

(2)施工环境优化管理指标下属指标权重分布:

3 施工安全评价模型建立

3.1 模糊集定义

3.1.1 成熟度模糊集定义

施工安全管理指标成熟度分为基础级(M1)、进阶级(M2)、稳定级(M3)、控制级(M4)、拓展级(M5)，式(1)～(5)分别为不同成熟度等级相关的隶属函数。

式中:μ为隶属度；x为成熟度。

不同等级成熟度隶属函数可根据上述方程式计算结果得到。如图1所示。

图1 不同等级成熟度隶属函数

3.1.2 重要度模糊集定义

施工安全管理指标重要度分不重要(S1)、不太重要(S2)、比较重要(S3)、重要(S4)、相当重要(S5)，式(6)～式(10)为不同重要度等级所对应的隶属函数。

式中:μ为隶属度；x为重要度。

图2为不同等级重要度隶属函数。

图2 重要度隶属函数

3.2 模糊平均值计算公式

参照模糊综合评价的方法，将施工安全管理成熟度计算出来，如式(11):

式中:Si为第i项指标占总体指标的重要度；Mi为第i项指标具有的成熟度；M为总体的成熟度。

为更好展现计算过程，任意选择[α，β]和[χ，γ]两个模糊集，得到其四则运算法则:

用γ表示影响因子。安全员影响因子为1.0，质量总监为2.0，项目总工为4.0，项目经理为5.0。

影响因子引入后，j职位调查人员对施工安全管理成熟度的评价公式:

式中:γj为所调查的j职位人员的影响因子；φj为所调查j职位的数量；Mij为j职位人员关于第i项指标的独立评价；M′ij为j职位人员关于第i项指标成熟度的整体评价。

式(16)为i项指标成熟度的整体评价公式:

式中:Mi为全体调查人员关于第i项指标成熟度的整体评价；Sij为j职位调查人员对第i项评价指标的重要度。

调查可信度计算公式:

式中:ϕ为调查可信度。

将本调查各职位参与人员人数及其影响因子代入式(17)，则可计算出本调查结果可信度为0.91，即91%，可信度较高。

4 基于QT Creator环境的施工安全管理评价系统设计

首先对上述确定的4项一级指标展开评价，根据成熟度的判别标准，应用C＋＋编程，并高效结合QT Creator集成开发环境，设计出了施工安全管理方面的评价系统。将该系统的设计步骤概括总结为以下三个部分，分别为:设置编程环境、设计系统界面、完善系统功能。

4.1 编程环境设置

(1)打开Qt Creator IDE，此程序的编程环境选择为Qt Widges Application，如图3所示。

图3 编程环境设置

(2)将MinGW编译器运用到该程序中，其界面显示如图4所示。

图4 编译器套件选择界面

(3)将程序基类更改为QWidget。

4.2 系统界面设置

(1)打开Qt设计师界面，在格栅布局(Grid Layout)中设置主界面布局。

(2)本系统将7个横向布局 QHBoxLayout及1个标签部件QLabel，放置在格栅布局当中。

(3)然后把标签部件、下拉框部件、运行编辑器部件，按顺序依次排列在横向布局中。此过程如图5所示。

图5 编辑器运行

(4)优化设置各个标签布局的方位及大小，得到图6所展示的最终界面布置效界图。

图6 系统界面框架

4.3 系统功能设置

自定义QLineEdit和QCcomboBox部件后，选择MyLineEdit类，然后在每个部件框里，都设置5个关于成熟度的选项。系统界面效果如图7所示。

图7 系统界面

借助QT Creator开发环境，采用C＋＋进行的主要编程工作概述为:第一步:写出和各个成熟度有关的隶属函数；第二步:根据需求对下拉框所对应列和行的各部分权重进行设置；第三步:采用两个哈希表存储从行编辑器到其对应的列和行位置的下拉框；第四步:创建相关代码并与槽函数、最佳隶属函数和行编辑器数据更新函数相匹配，以此来对用户操作进行响应。

4.4 基于QT Creator的施工安全管理模糊综合评价

把之前对各职位人员的调查分析结果，录入到该系统中去，得到如图8所示结果。

图8 一级指标模糊综合评价结果

某高铁隧道的CRTSⅢ型板式无砟轨道在施工当中的安全管理，经系统评价后，所得到的的结果为:除了生产环境管理的成熟度为规范级，其余三项均为控制级，综合来看，总体成熟度等级处于控制级范围。

对调查问卷结果进行归纳总结，当成熟度等级的一级指标比二级指标高时，则表明此项指标为短板指标，要十分重视该项指标，并积极采取相关措施进行改进。对此评价结果所给出的意见如下:

(1)人员和单位资格管理:提高资质审核标准。

(2)施工环境优化管理:将环境管理作为要点，由培训人员入手，健全施工安全教育制度。

(3)设备设施管理:加强设备安全检查和维护。

(4)安全技术管理:建立一套完善的施工应急方案，预防各种突发事件。

5 结束语

对高铁某隧道CRTSⅢ型板式无砟轨道施工安全通过对施工安全管理进行评价研究，得到了下述的研究成果:

(1)根据模糊数学理论，创建了施工安全管理评价模型。

(2)依据评价模型，借助QT Creator开发环境，利用C＋＋编程，设计开发出了施工安全管理模糊综合评价系统。

(3)通过将所开发的系统应用到实际工程当中，进行施工安全管理，得到相关反馈，据此提出了相应的改进措施。