[發(fā)明專利]一種基于本體的橋梁自動化設計和優(yōu)化決策方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011611538.8
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112733227A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 楊剛;宋紅紅;張?zhí)?/a>;姜諳男;姜亞麗
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F16/36
• 代理公司: 大連至誠專利代理事務所(特殊普通合伙) 21242
• 代理人: 張海燕;楊威

本發(fā)明公開了一種基于本體的橋梁自動化設計和優(yōu)化決策方法，基于本體構建引入橋梁規(guī)范、材料的隱含碳能源、成本、優(yōu)化、流程定義等多領域的知識庫，通過基于語義網規(guī)則的知識推理實現了滿足橋梁考慮安全、能源消耗和成本多目標的自動化設計，通過優(yōu)化決策模型和語義查詢幫助橋梁工程師找到滿足需求的精準設計方案，從而實現了橋梁多目標自動化設計和優(yōu)化決策的全過程。

技術領域

本發(fā)明涉及橋梁設計技術領域，尤其涉及一種基于本體的橋梁自動化設計和優(yōu)化決策方法。

背景技術

近年來，人們越來越重視綠色建筑，建筑零排放等問題，許多研究人員致力于減少能源消耗，以提高建筑行業(yè)的可持續(xù)性。建筑設計對環(huán)境影響和成本性能的影響非常大。建筑領域的學者研究證明了在設計階段可以通過規(guī)范建筑材料來降低結構的隱含碳能源，但傳統(tǒng)的設計方法主要存在以下幾個方面問題：首先，每種材料的選擇對整個橋梁結構的安全、環(huán)境和成本的影響很難計算；其次，精細量化環(huán)境影響和結構成本難以做到；三是由于橋梁結構的復雜性和荷載的多樣性，改變其中一種材料參數就要重新計算整個的結構安全性。

目前，基于本體的方法在實現建筑結構的多目標設計中非常有效，但是，目前基于本體的結構設計仍存在以下缺陷：一是，結構安全約束比較簡單，沒有設計規(guī)范作為基礎，因此推理結果無法在實踐中使用。二是，獲得的結構設計方案數量太多，難以擇優(yōu)選取最合適的方案。三是，橋梁設計師對采用本體的方法對橋梁進行設計存在操作困難。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種基于本體的橋梁自動化設計和優(yōu)化決策方法，以克服上述技術問題。

本發(fā)明提供一種基于本體的橋梁自動化設計和優(yōu)化決策方法，包括：

根據橋梁設計需求的多領域知識構建本體知識庫；所述橋梁設計需求的多領域知識，包括：橋梁工程知識、橋梁設計規(guī)范、隱含碳能源和可持續(xù)發(fā)展領域知識、橋梁建筑材料成本知識以及優(yōu)化決策知識；

根據所述橋梁設計需求的多領域知識定義所述本體知識庫中的多個類、多個類的層次及多個類的屬性，并創(chuàng)建所述多個類的實例；

基于所述本體知識庫建立橋梁設計語義網規(guī)則；所述橋梁設計語義網規(guī)則，包括：橋梁安全性設計計算規(guī)則、橋梁隱含碳能源計算規(guī)則及材料成本計算規(guī)則；

建立優(yōu)化決策語義網規(guī)則及語義查詢規(guī)則對所述橋梁設計語義網規(guī)則的計算結果進行優(yōu)化；

輸入橋梁設計要求，運行所述橋梁設計語義網規(guī)則獲得橋梁設計參數；運行優(yōu)化決策語義網規(guī)則及語義查詢規(guī)則，獲得橋梁設計優(yōu)化決策參數。

進一步地，所述根據橋梁設計需求的多領域知識構建本體知識庫，還包括：根據所述橋梁設計需求的多領域知識列舉橋梁工程領域術語；所述橋梁工程領域術語，包括：橋梁設計術語、隱含碳能源術語、橋梁建筑材料成本術語、優(yōu)化決策術語以及中國橋梁規(guī)范中的術語。

進一步地，所述多個類，包括：橋梁知識相關的類和優(yōu)化決策相關的類；橋梁知識相關的類，包括：橋梁類型類、橋梁結構部件類、橋梁作用類及橋梁材料類；優(yōu)化決策相關的類，包括：優(yōu)化方法類、優(yōu)化問題類、優(yōu)化函數類。

進一步地，所述橋梁設計語義網規(guī)則和優(yōu)化決策語義網規(guī)則均為SWRL規(guī)則；所述語義查詢規(guī)則為SQWRL規(guī)則。

進一步地，所述橋梁安全性設計計算規(guī)則，包括：永久作用集度、最大彎矩、可變作用效應引起最大彎矩、總彎矩、裂縫計算及撓度計算規(guī)則。

進一步地，所述橋梁隱含碳能源計算規(guī)則，包括：根據中國商用混凝土配合比，通過ICE數據庫隱含碳能源計算得到不同的混凝土隱含碳能源數量；

按照式(1)計算橋梁混凝土隱含碳能源數量：