[發明專利]一種基于人工智能的場地地震液化災害快速評估方法

有效

• 申請號: 202110558271.9
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113379105B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 周燕國;陳仕海;劉凱;楊嘯天;張東超
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F16/2458;G06F16/951;G06Q50/26
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種基于人工智能的場地地震液化災害快速評估方法，其特征在于包括以下步驟：

S1：建立歷史地震與場地信息數據庫；

S2：根據S1的結果經神經網絡模型預測獲得震后場地卓越頻率；

S3：基于震后場地卓越頻率獲得場地震害程度與抗震性能參數；

所述S1中，建立歷史地震與場地信息數據庫包括依次連接的需求輸入模塊、網絡爬蟲模塊、數據處理模塊和數據庫模塊；

所述需求輸入模塊，接收輸入的強震臺站信息和地震動信號搜集時間范圍進而發送到網絡爬蟲模塊；

所述網絡爬蟲模塊，接收來自需求輸入模塊的強震臺站信息和地震動信號搜集時間范圍，根據強震臺站編號和地震動信號搜集時間范圍，在強震數據庫網站上使用網絡爬蟲爬取強震臺站編號對應的強震臺站及其強震臺站下地震動信號搜集時間范圍內的所有公開的地震動信號、地震基本信息和場地信息，制作地震基本信息匯總表；將地震動信號、地震基本信息和場地信息并發送到數據處理模塊，將地震基本信息匯總表發送到數據庫模塊；

所述的數據處理模塊，接收來自網絡爬蟲模塊的地震動信號進行分析處理，得到兩個水平方向上加速度時程信號的主頻、三種地震動強度參數和強震臺站所在地的場地卓越頻率，整理成地震補充信息匯總表并發送到數據庫模塊；

所述的數據庫模塊，接收來自網絡爬蟲模塊的地震基本信息匯總表以及來自數據處理模塊的地震補充信息匯總表根據地震動信號進行合并，得到地震信息總表，再將所有強震臺站的地震信息總表按照不同的強震臺站進行拆分為多個子表，每個強震臺站對應于一個子表，每個子表中的信息按時間先后順序進行排列，得到單強震臺站地震信息匯總表，將強震臺站所在場地的場地信息對應每個單強震臺站地震信息匯總表；

所述的數據處理模塊中，根據地震動信號按照以下方式處理獲得強震臺站所在地的場地卓越頻率：

計算過程按照以下步驟：

S1.1、將地震動信號按窗口長度分為n份，對n個窗口進行橫向縱向譜比分析，得到地震動信號的n個橫向縱向譜比譜，橫向縱向譜比譜的橫坐標是頻率，縱坐標是橫向縱向譜比值，每個窗口的橫向縱向譜比譜中以橫向縱向譜比最大值對應的頻率作為該窗口的卓越頻率；

S1.2、每個窗口的橫向縱向譜比譜中，將橫向縱向譜比譜的橫坐標的頻率不變，縱坐標的橫向縱向譜比值取平均值，進行曲線平滑得到橫向縱向譜比譜所對應窗口的中值曲線，取中值曲線的幅值最大對應的頻率作為窗口的參考頻率f_t,m,0；

S1.3、將所有窗口的卓越頻率構建第一卓越頻率集合X₀＝[f_t,1,f_t,2,···，f_t,n]，f_t,n表示t時刻下第n個窗口的卓越頻率，計算第一卓越頻率集合X₀的均值和標準差σ_ft,0，進而計算偏移度

S1.4、第一卓越頻率集合X₀中，將卓越頻率落在以外的窗口刪掉，將剩余的m個窗口的橫向縱向譜比譜均取平均值并進行曲線平滑，得到m個窗口各自的中值曲線卓越頻率f_t,m,1；

S1.5、將剩余的m個窗口的卓越頻率構建第二卓越頻率集合X₁＝[f_t,1,f_t,2,···，f_t,m]中，計算第二卓越頻率集合X₁的均值和標準差σ_ft,1，進而計算偏移度

S1.6、以刪除窗口前后的第一卓越頻率集合X₀和第二卓越頻率集合X₁的標準差之差的絕對值為第一偏移參數ε₁，即ε₁＝|σ_ft,1-σ_ft,0|；以刪除窗口前后的第一卓越頻率集合X₀和第二卓越頻率集合X₁的偏移度之差的絕對值為第二偏移參數ε₂，即ε₂＝|y₁-y₀|/y₀；

S1.7、根據第一偏移參數ε₁和第二偏移參數ε₂進行判斷：

當第一偏移參數ε₁和第二偏移參數ε₂均大于等于0.01時，以剩余的m個窗口作為所有窗口回到S1.3進行處理，進行下一次循環迭代；

當第一偏移參數ε₁和第二偏移參數ε₂均小于0.01時，以最后一次循環迭代獲得的中值曲線卓越頻率作為地震動信號的場地卓越頻率。