[發(fā)明專利]基于人工智能的混凝土配合比設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910303656.X
• 申請(qǐng)日: 2009-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN101609515A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 季韜;羅蜀榕;林旭健;黃萍;梁詠寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): G06N3/00
• 分類號(hào): G06N3/00;G06N3/063;G06N3/08;G06N3/12;B28B7/04
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混凝土配合比設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于人工智能的混凝土配合比設(shè)計(jì) 方法。

背景技術(shù)

自從有混凝土以來，就存在著怎樣使混凝土的組成滿足工程需要的問題。目前，我國用 于土木工程的混凝土，絕大部分仍沿襲以強(qiáng)度和坍落度來確定混凝土配合比的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式 。

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是一種基于經(jīng)驗(yàn)的試配方法，它以滿足工作性和強(qiáng)度要求為主要目標(biāo)，以 強(qiáng)度與水灰比之間的關(guān)系為基礎(chǔ)。然而，隨著建筑業(yè)的發(fā)展，為滿足工程對(duì)混凝土除強(qiáng)度之 外的特殊技術(shù)要求(如抗?jié)B性和抗裂性)，相繼出現(xiàn)了各種新型混凝土(如高強(qiáng)混凝土、高 性能混凝土)，而傳統(tǒng)的混凝土配合比設(shè)計(jì)方法在進(jìn)行這些混凝土的配合比設(shè)計(jì)時(shí)已越來越 顯示出它的不足。其主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是設(shè)計(jì)周期較長，由于不同地區(qū)原材料的 不同，混凝土配合比的調(diào)配主要憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，需要大量的時(shí)間；二是設(shè)計(jì)的變量較少，主要 是水泥、水和粗細(xì)骨料的用量。由于礦物摻和料和外加劑的摻入，基于經(jīng)驗(yàn)的混凝土配合比 設(shè)計(jì)方法難以配制出組分復(fù)雜、具有特殊性能要求的高性能混凝土。三是考慮的性能較單一 ，主要滿足強(qiáng)度及工作性的要求，缺乏對(duì)耐久性、抗裂性等特殊性能要求的設(shè)計(jì)手段，致使 傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的混凝土，其所建造的結(jié)構(gòu)的耐久性和抗裂性不能得到有效保證。

許多專家認(rèn)為，混凝土配合比設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想應(yīng)從強(qiáng)度設(shè)計(jì)導(dǎo)向向基于性能設(shè)計(jì)導(dǎo)向轉(zhuǎn) 化。他們指出：合理的材料配合比設(shè)計(jì)應(yīng)該符合相關(guān)規(guī)范給出的包括強(qiáng)度、耐久性、工作性 和經(jīng)濟(jì)性等要求的前提下，確定混凝土各種成分的用量，以獲取最經(jīng)濟(jì)和最適用的混凝土。

因此，隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步，為了滿足現(xiàn)代工程的需要，有關(guān)研究單位、商品 混凝土攪拌站及工程施工單位都迫切需要一種能夠滿足工程具體性能要求的混凝土配合比快 速設(shè)計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于人工智能的混凝土配合比設(shè)計(jì)方 法，該方法有利于快速、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)出滿足多種性能要求且成本較低的混凝土配合比。

為實(shí)現(xiàn)上述之目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：這種基于人工智能的混凝土配合比設(shè)計(jì)方法 ，其特征在于：包含以下步驟：

(1)采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立混凝土性能指標(biāo)與混凝土配合比之間的關(guān)系，得到混 凝土性能預(yù)測(cè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；

(2)基于混凝土性能預(yù)測(cè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，采用遺傳算法，以滿足所有性能要求且 成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)混凝土配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化；

(3)如果優(yōu)化得出的混凝土配合比不在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以前學(xué)習(xí)的范圍之內(nèi)，說明人工 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練不充分，則對(duì)混凝土性能預(yù)測(cè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型重新進(jìn)行訓(xùn)練。

本發(fā)明的顯著特點(diǎn)是能對(duì)不同區(qū)域的原材料進(jìn)行學(xué)習(xí)，適用于不同區(qū)域，并能夠以成本 最低為優(yōu)化目標(biāo)，設(shè)計(jì)或優(yōu)化出滿足所有性能要求的混凝土配合比。同時(shí)，該方法所對(duì)應(yīng)開 發(fā)的程序具有自學(xué)習(xí)功能，具有很強(qiáng)的容錯(cuò)能力和魯棒性。該程序能夠記憶住以往的數(shù)據(jù)， 隨著輸入數(shù)據(jù)量的增多，程序?qū)炷列阅茴A(yù)測(cè)、對(duì)混凝土配合比設(shè)計(jì)和優(yōu)化的精度也隨之 提高。采用本發(fā)明對(duì)混凝土配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，可以大量減少試配次數(shù)，節(jié)約人力、材 料和能源、節(jié)省時(shí)間，加快施工進(jìn)度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理圖。

圖2是本發(fā)明的遺傳算法工作流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的基于人工智能的混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，其特征在于：包含以下步驟：

(1)采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立坍落度、強(qiáng)度、抗?jié)B性和抗裂性這些混凝土性能指標(biāo) 與混凝土配合比之間的關(guān)系，得到混凝土性能預(yù)測(cè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；

(2)基于混凝土性能預(yù)測(cè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，采用遺傳算法，以滿足所有性能要求且 成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)混凝土配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化；

(3)如果優(yōu)化得出的混凝土配合比不在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以前學(xué)習(xí)的范圍之內(nèi)，說明人工 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練不充分，則對(duì)混凝土性能預(yù)測(cè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型重新進(jìn)行訓(xùn)練。

下面對(duì)混凝土性能預(yù)測(cè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立和使用、混凝土配合比的設(shè)計(jì)和優(yōu)化、 混凝土性能預(yù)測(cè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的升級(jí)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

1、混凝土性能預(yù)測(cè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立和使用

1)混凝土性能預(yù)測(cè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立