桥梁工程安全监控辅助决策系统研究
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摘要
本文在研究辅助决策系统开发思路、方法和经验的基础上，探讨了面向对象技术和综合评判技术在桥梁安全监控辅助决策系统中的应用。结合国内外桥梁安全监控辅助决策系统的研究与发展状况，根据润扬大桥工程的实际特点，对润扬大桥安全监控辅助决策系统的模型、模型库、辅助决策及下部结构监测数据的可视化等进行了广泛的研究。本文的主要研究内容如下：
1．分析了“四库三系统二形式”辅助决策系统的体系结构，结合润扬大桥安全监控辅助决策系统的开发，对系统的总体结构、功能划分及开发中采用的一些关键技术进行研究。
2．研究了桥梁监控统计模型的因子类型，并利用逐步回归分析法进行模型因子的筛选，建立统计模型的最优模型。
3．提出了统计模型的动态建立、模型的组合等方法，研究了灰色理论及灰色模型建立的方法，并讨论了基于面向对象的模型存储结构和模型库的结构及其管理系统设计。
4．归纳了桥梁安全评判的准则，用于判断桥梁监测数据和资料是否为异常，并进行异常值检查和异常成因分析；讨论了利用层次分析法递归得出桥梁整体的安全度，根据工作性态区分来评价桥梁各局部和整体的工作性态，并根据评价结果对桥梁管理工作提供辅助决策。
5．从润扬大桥工程实际出发，利用面向对象的程序开发技术，设计并研制了润扬大桥安全监控辅助决策系统，使润扬大桥工程的施工测量和下部结构安全监测实现智能的数据管理、信息分析和辅助决策，该系统能为管理部门对桥梁的施工质量和安全状况作出评判为辅助决策提供参考依据。
Based on the thought and experience of assistant decision-making system, the application of Object Oriented Programming technology and synthetic evaluation technology in bridge safety monitoring assistant decision-making system are discussed. Combined with the status of development and research of safety monitoring assistant decision-making system, and the character of RunYang bridge, the model, model base management system, assistant decision-making and visualization of safety monitoring data of lower part structure of RunYang bridge safety monitoring assistant decision-making system are studied widely. The main contents of the paper are following:
1. Combined with the development of RunYang bridge safety monitoring system, assistant decision-making system structure of "four-base, three-systems, two-form" are analyzed. General structure, function of system and some critical technology used in the system development are studied.
2. The factors original types of bridge statistical model are studied. The statistic model is established. Then the useless factors are filtered by recursive regression method and the best statistic model is established.
3.The methods of establishing dynamic model and integrated statistic model are brought forward, and the theory and methods of establishing gray model are studied. In the same time, the storage architecture of OOP model, the structure and the design of model base management system are discussed.
4. The bridge safety assessment rules are deduced to judge whether the bridge monitoring data and information are abnormal. The methods of detecting and analyzing the abnormal data are introduced. The comprehensive safety degree of bridge is obtained by making recursive regression of surveying point safety degree using the method of analytic hierarchy process. Based on the behavior classification, the bridge local and holistic behavior are estimated, and assist decision-making are provided to the bridge management according to estimated results.
5. According to RunYang bridge engineering, the OOP technology is used to designing and developing RunYang Bridge safety monitoring assist decision-making system. The system makes the setting out surveying and safety monitoring of lower part structure RunYang bridge realize intelligence data management, information analysis and assist decision-making. Bridge management with reliable base is provided and the bridge construction qualities and safety status can be judged and decided.
1．分析了“四库三系统二形式”辅助决策系统的体系结构，结合润扬大桥安全监控辅助决策系统的开发，对系统的总体结构、功能划分及开发中采用的一些关键技术进行研究。
2．研究了桥梁监控统计模型的因子类型，并利用逐步回归分析法进行模型因子的筛选，建立统计模型的最优模型。
3．提出了统计模型的动态建立、模型的组合等方法，研究了灰色理论及灰色模型建立的方法，并讨论了基于面向对象的模型存储结构和模型库的结构及其管理系统设计。
4．归纳了桥梁安全评判的准则，用于判断桥梁监测数据和资料是否为异常，并进行异常值检查和异常成因分析；讨论了利用层次分析法递归得出桥梁整体的安全度，根据工作性态区分来评价桥梁各局部和整体的工作性态，并根据评价结果对桥梁管理工作提供辅助决策。
5．从润扬大桥工程实际出发，利用面向对象的程序开发技术，设计并研制了润扬大桥安全监控辅助决策系统，使润扬大桥工程的施工测量和下部结构安全监测实现智能的数据管理、信息分析和辅助决策，该系统能为管理部门对桥梁的施工质量和安全状况作出评判为辅助决策提供参考依据。
Based on the thought and experience of assistant decision-making system, the application of Object Oriented Programming technology and synthetic evaluation technology in bridge safety monitoring assistant decision-making system are discussed. Combined with the status of development and research of safety monitoring assistant decision-making system, and the character of RunYang bridge, the model, model base management system, assistant decision-making and visualization of safety monitoring data of lower part structure of RunYang bridge safety monitoring assistant decision-making system are studied widely. The main contents of the paper are following:
1. Combined with the development of RunYang bridge safety monitoring system, assistant decision-making system structure of "four-base, three-systems, two-form" are analyzed. General structure, function of system and some critical technology used in the system development are studied.
2. The factors original types of bridge statistical model are studied. The statistic model is established. Then the useless factors are filtered by recursive regression method and the best statistic model is established.
3.The methods of establishing dynamic model and integrated statistic model are brought forward, and the theory and methods of establishing gray model are studied. In the same time, the storage architecture of OOP model, the structure and the design of model base management system are discussed.
4. The bridge safety assessment rules are deduced to judge whether the bridge monitoring data and information are abnormal. The methods of detecting and analyzing the abnormal data are introduced. The comprehensive safety degree of bridge is obtained by making recursive regression of surveying point safety degree using the method of analytic hierarchy process. Based on the behavior classification, the bridge local and holistic behavior are estimated, and assist decision-making are provided to the bridge management according to estimated results.
5. According to RunYang bridge engineering, the OOP technology is used to designing and developing RunYang Bridge safety monitoring assist decision-making system. The system makes the setting out surveying and safety monitoring of lower part structure RunYang bridge realize intelligence data management, information analysis and assist decision-making. Bridge management with reliable base is provided and the bridge construction qualities and safety status can be judged and decided.
引文
[1] 吴中如，三峡水工建筑物安全监测与反馈设计[M]，北京：中国水利水电出版社，1999年。
[2] 马国峰，桥梁工程前沿发展动态[J]，山西建筑，2002年7月。
[3] 田克平，张志新，张铁成，桥梁施工组织设计与实例[J]，人民交通出版社，2002年。
[4] Frederick Hayes Roth. Building Expert System[J]. Addison Wescey Publishing Company, inc. 1983.
[5] Chen Weizhen. Remaining reliability and fatigue life of old steel bridges[J]. Journal of Tongji University, 2001.
[6] 胡嘉琪，安全分析与评价决策支持系统[J]，水利水电劳动保护，1996年9月第3期。
[7] 朱华吉，安全监控专家系统若干关键问题的研究[D]，河海大学硕士学位论文，2000年12月。
[8] 岳建平，堤防安全监控智能分析系统研究[J]，江苏测绘，2001年3月。
[9] 张文星，纪有奎，专家系统原理与设计[M]，武汉：武汉测绘科技大学出版社，1989年。
[10] 润扬大桥安全监控辅助决策系统详细设计[R]，河海大学，2003年4月。
[11] (美)Marco Cantu, Delphi 6从入门到精通[M]，北京：电子工业出版社，2002年。
[12] 飞思科技产品岩发中心，Delphi 6开发者手册[M]，北京：电子工业出版社，2002年。
[13] 飞思科技产品岩发中心，Delphi 6数据库开发[M]，北京：电子工业出版社，2002年。
[14] 胡久清等，决策支持系统[M]，大连：东北财经大学出版社，1992年2月。
[15] 刘晶珠等，决策支持系统导论[M]，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1990年12月。
[16] 董安邦等，管理信息系统[M]，西安：陕西人民出版社，2001年。
[17] 姜旭平，信息系统开发方法[M]，北京：清华大学出版社，1997年。
[18] 阮镰、章国栋，工程系统的规划与设计[M]，北京：北京航空航天大学出版社，1991年10月。
[19] 吴中如等，综论大坝安全综合评价专家系统[J]，大坝监测技术，1995年第4期。
[20] Earnshaw R A. Virtual Reality System[J]. Academic Press, 1993.
[21] 汪成为、郑小军、彭木昌，面向对象分析、设计及应用[M]，北京：国防工业出版社，1992年9月。
[22] 陈昊鹏、李伟华，面向对象的DSS模型库管理系统设计[J]，西北大学学报，2002年2月。
[23] 洪一帆、荣冈，面向对象的模型库管理系统[J]，科技通报，2002年11月。
[24] Tung X B. Decision support in the future tense[J]. Decision Support System, 1997 (面向对象的DSS模型库管理系统).
[25] 袁淑君、邬彤，决策支持—定量分析工具IFPS原理及其应用[M]，北京：北京师范大学出版社，1997年8月。
[26] 吴中如、沈长松、阮焕祥，水工建筑物安全监控理论及其应用[M]，南京：河海大学出版社，1990年。
[27] 华锡生、黄腾，精密工程测量技术及应用[M]，南京：河海大学出版社，2001年10月。
[28] 刘大杰、陶本藻，实用测量数据处理方法[M]，北京：测绘出版社，2000年7月。
[29] 李庆海、陶本藻，概率统计原理和在测量中的应用[M]，北京：测绘出版社，1982年。
[30] 宋小刚、黄红女、华锡生，特大跨径桥梁变形的动态模型及状态监控研究[A]，第一届全国交通工程测量学术研讨会论文集[C]，2003年11月。
[31] 王天祥，大跨径桥梁安全监控技术研究及其应用[D]，河海大学硕士学位论文，2003年3月。
[32] 何薪基、田斌等，最优权组合模型与参数优化在安全监测分析中的应用[J]，大坝观测与土工测试，2000年10月。
[33] 郑玉华，特大型桥梁结构安全监测系统研究[D]，河海大学硕士学位论文，2003年3月。
[34] 孙造占、吴中如，用于大坝监测的专家系统DSMES[J]，大坝观测与土工测试，1993年2月。
[35] 吴中如、顾冲时，大坝安全综合评价专家系统[M]，北京：北京科学技术出版社，1997年12月。
[36] 吴信东，专家系统设计[M]，合肥：中国科学技术大学出版社，1990年。
[37] Paolo Salvaneschi, Mauro Cadei, Marco Lazzari, Applying AI to Structural Safety Monitoring and Evaluation[J], 1996 IEEE, PP.
[38] 岳建平、华锡生，大坝安全监控在线分析系统研究[J]，大坝观测与土工测试，2000年2月。
[39] 吴今培，肖健华著，智能故障诊断与专家系统[M]，北京：科学出版社，1997年。
[40] 姜华、高国安、刘栋梁，多准则决策评价系统设计[J]，系统工程理论与实践，2000年3月。
[41] 方朝阳等，土石坝安全监控综合评判准则研究[J]，武汉大学学报，2001年6月。
[42] Saaty T L. The Analytic Hierarchy Process[J]. New York, N Y, McGraw ill, 1980, reprinted by RWS Publications, Pittsburgh, 1996.
[43] 叶培伦、俞亚南，应用层次分析法评判混凝土桥梁综合性能[J]，华东公路，2000年10月。
[44] 张永清，冯忠居，用层次分析法评价桥梁的安全性[J]，西安公路交通大学学报，2001年7月。
[45] 许湘华，层次分析法在铁路既有混凝土桥梁综合性能评价中的应用[J]，常州工业大学学报，2003年6月。
[46] 赵启林、陈斌、卓家寿，悬索桥锚碇及地基基础中的力学问题研究动态[J]，水利水电科技进展，第21卷第1期。
[47] 郑德华、岳建平，润扬大桥北汊桥施工控制网测量及分析[J]，测绘工程，2003年6月。
[48] 徐伟、毛金萍等，润扬大桥北锚碇基坑地下施工结构可靠度分析[J]，福建工程学院学报，2003年4月。
[49] 熊孝波、孙钧、徐伟，润扬大桥南汊北锚碇深基坑施工技术[J]，西部探矿工程，2002年第6期。
[50] 赵翔、李爱群等，润扬大桥斜拉桥索塔结构动力特性实测，桥梁建设，2003年第4期。
[51] 赵斌、万定生等，基于Client／Server结构大坝安全MIS系统[J]，大坝观测与土工测试，1997年4月。
[52] Scoff. M. Lewandowski, Frameworks for Component-Based Client/Server Computing[J].ACM Computing Surveys, 1998.
[53] A. Veiga Pinto，大坝不安全的综合分析[A]，大坝安全监测技术国际会议论文集[C]，1999年9月。
[54] 苏怀智，二滩拱坝安全评价系统的综合推理机[D]，河海大学硕士学位论文，1998年。
[55] 雷伟刚，小浪底大坝安全监控系统的综合推理机[D]，河海大学硕士学位论文，2001年1月。
[2] 马国峰，桥梁工程前沿发展动态[J]，山西建筑，2002年7月。
[3] 田克平，张志新，张铁成，桥梁施工组织设计与实例[J]，人民交通出版社，2002年。
[4] Frederick Hayes Roth. Building Expert System[J]. Addison Wescey Publishing Company, inc. 1983.
[5] Chen Weizhen. Remaining reliability and fatigue life of old steel bridges[J]. Journal of Tongji University, 2001.
[6] 胡嘉琪，安全分析与评价决策支持系统[J]，水利水电劳动保护，1996年9月第3期。
[7] 朱华吉，安全监控专家系统若干关键问题的研究[D]，河海大学硕士学位论文，2000年12月。
[8] 岳建平，堤防安全监控智能分析系统研究[J]，江苏测绘，2001年3月。
[9] 张文星，纪有奎，专家系统原理与设计[M]，武汉：武汉测绘科技大学出版社，1989年。
[10] 润扬大桥安全监控辅助决策系统详细设计[R]，河海大学，2003年4月。
[11] (美)Marco Cantu, Delphi 6从入门到精通[M]，北京：电子工业出版社，2002年。
[12] 飞思科技产品岩发中心，Delphi 6开发者手册[M]，北京：电子工业出版社，2002年。
[13] 飞思科技产品岩发中心，Delphi 6数据库开发[M]，北京：电子工业出版社，2002年。
[14] 胡久清等，决策支持系统[M]，大连：东北财经大学出版社，1992年2月。
[15] 刘晶珠等，决策支持系统导论[M]，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1990年12月。
[16] 董安邦等，管理信息系统[M]，西安：陕西人民出版社，2001年。
[17] 姜旭平，信息系统开发方法[M]，北京：清华大学出版社，1997年。
[18] 阮镰、章国栋，工程系统的规划与设计[M]，北京：北京航空航天大学出版社，1991年10月。
[19] 吴中如等，综论大坝安全综合评价专家系统[J]，大坝监测技术，1995年第4期。
[20] Earnshaw R A. Virtual Reality System[J]. Academic Press, 1993.
[21] 汪成为、郑小军、彭木昌，面向对象分析、设计及应用[M]，北京：国防工业出版社，1992年9月。
[22] 陈昊鹏、李伟华，面向对象的DSS模型库管理系统设计[J]，西北大学学报，2002年2月。
[23] 洪一帆、荣冈，面向对象的模型库管理系统[J]，科技通报，2002年11月。
[24] Tung X B. Decision support in the future tense[J]. Decision Support System, 1997 (面向对象的DSS模型库管理系统).
[25] 袁淑君、邬彤，决策支持—定量分析工具IFPS原理及其应用[M]，北京：北京师范大学出版社，1997年8月。
[26] 吴中如、沈长松、阮焕祥，水工建筑物安全监控理论及其应用[M]，南京：河海大学出版社，1990年。
[27] 华锡生、黄腾，精密工程测量技术及应用[M]，南京：河海大学出版社，2001年10月。
[28] 刘大杰、陶本藻，实用测量数据处理方法[M]，北京：测绘出版社，2000年7月。
[29] 李庆海、陶本藻，概率统计原理和在测量中的应用[M]，北京：测绘出版社，1982年。
[30] 宋小刚、黄红女、华锡生，特大跨径桥梁变形的动态模型及状态监控研究[A]，第一届全国交通工程测量学术研讨会论文集[C]，2003年11月。
[31] 王天祥，大跨径桥梁安全监控技术研究及其应用[D]，河海大学硕士学位论文，2003年3月。
[32] 何薪基、田斌等，最优权组合模型与参数优化在安全监测分析中的应用[J]，大坝观测与土工测试，2000年10月。
[33] 郑玉华，特大型桥梁结构安全监测系统研究[D]，河海大学硕士学位论文，2003年3月。
[34] 孙造占、吴中如，用于大坝监测的专家系统DSMES[J]，大坝观测与土工测试，1993年2月。
[35] 吴中如、顾冲时，大坝安全综合评价专家系统[M]，北京：北京科学技术出版社，1997年12月。
[36] 吴信东，专家系统设计[M]，合肥：中国科学技术大学出版社，1990年。
[37] Paolo Salvaneschi, Mauro Cadei, Marco Lazzari, Applying AI to Structural Safety Monitoring and Evaluation[J], 1996 IEEE, PP.
[38] 岳建平、华锡生，大坝安全监控在线分析系统研究[J]，大坝观测与土工测试，2000年2月。
[39] 吴今培，肖健华著，智能故障诊断与专家系统[M]，北京：科学出版社，1997年。
[40] 姜华、高国安、刘栋梁，多准则决策评价系统设计[J]，系统工程理论与实践，2000年3月。
[41] 方朝阳等，土石坝安全监控综合评判准则研究[J]，武汉大学学报，2001年6月。
[42] Saaty T L. The Analytic Hierarchy Process[J]. New York, N Y, McGraw ill, 1980, reprinted by RWS Publications, Pittsburgh, 1996.
[43] 叶培伦、俞亚南，应用层次分析法评判混凝土桥梁综合性能[J]，华东公路，2000年10月。
[44] 张永清，冯忠居，用层次分析法评价桥梁的安全性[J]，西安公路交通大学学报，2001年7月。
[45] 许湘华，层次分析法在铁路既有混凝土桥梁综合性能评价中的应用[J]，常州工业大学学报，2003年6月。
[46] 赵启林、陈斌、卓家寿，悬索桥锚碇及地基基础中的力学问题研究动态[J]，水利水电科技进展，第21卷第1期。
[47] 郑德华、岳建平，润扬大桥北汊桥施工控制网测量及分析[J]，测绘工程，2003年6月。
[48] 徐伟、毛金萍等，润扬大桥北锚碇基坑地下施工结构可靠度分析[J]，福建工程学院学报，2003年4月。
[49] 熊孝波、孙钧、徐伟，润扬大桥南汊北锚碇深基坑施工技术[J]，西部探矿工程，2002年第6期。
[50] 赵翔、李爱群等，润扬大桥斜拉桥索塔结构动力特性实测，桥梁建设，2003年第4期。
[51] 赵斌、万定生等，基于Client／Server结构大坝安全MIS系统[J]，大坝观测与土工测试，1997年4月。
[52] Scoff. M. Lewandowski, Frameworks for Component-Based Client/Server Computing[J].ACM Computing Surveys, 1998.
[53] A. Veiga Pinto，大坝不安全的综合分析[A]，大坝安全监测技术国际会议论文集[C]，1999年9月。
[54] 苏怀智，二滩拱坝安全评价系统的综合推理机[D]，河海大学硕士学位论文，1998年。
[55] 雷伟刚，小浪底大坝安全监控系统的综合推理机[D]，河海大学硕士学位论文，2001年1月。