[发明专利]一种基于本体的桥梁自动化设计和优化决策方法

权利要求书

1.一种基于本体的桥梁自动化设计和优化决策方法，其特征在于，包括：

根据桥梁设计需求的多领域知识构建本体知识库；所述桥梁设计需求的多领域知识，包括：桥梁工程知识、桥梁设计规范、隐含碳能源和可持续发展领域知识、桥梁建筑材料成本知识以及优化决策知识；

根据所述桥梁设计需求的多领域知识定义所述本体知识库中的多个类、多个类的层次及多个类的属性，并创建所述多个类的实例；

基于所述本体知识库建立桥梁设计语义网规则；所述桥梁设计语义网规则，包括：桥梁安全性设计计算规则、桥梁隐含碳能源计算规则及材料成本计算规则；

建立优化决策语义网规则及语义查询规则对所述桥梁设计语义网规则的计算结果进行优化；

输入桥梁设计要求，运行所述桥梁设计语义网规则获得桥梁设计参数；运行优化决策语义网规则及语义查询规则，获得桥梁设计优化决策参数。

2.根据权利要求1所述的一种基于本体的桥梁自动化设计和优化决策方法，其特征在于，所述根据桥梁设计需求的多领域知识构建本体知识库，还包括：

根据所述桥梁设计需求的多领域知识列举桥梁工程领域术语；所述桥梁工程领域术语，包括：桥梁设计术语、隐含碳能源术语、桥梁建筑材料成本术语、优化决策术语以及中国桥梁规范中的术语。

3.根据权利要求1所述的一种基于本体的桥梁自动化设计和优化决策方法，其特征在于，所述多个类，包括：

桥梁知识相关的类和优化决策相关的类；

桥梁知识相关的类，包括：桥梁类型类、桥梁结构部件类、桥梁作用类及桥梁材料类；

优化决策相关的类，包括：优化方法类、优化问题类、优化函数类。

4.根据权利要求1所述的一种基于本体的桥梁自动化设计和优化决策方法，其特征在于，所述桥梁设计语义网规则和优化决策语义网规则均为SWRL规则；所述语义查询规则为SQWRL规则。

5.根据权利要求1所述的一种基于本体的桥梁自动化设计和优化决策方法，其特征在于，所述桥梁安全性设计计算规则，包括：

永久作用集度、最大弯矩、可变作用效应引起最大弯矩、总弯矩、裂缝计算及挠度计算规则。

6.根据权利要求1所述的一种基于本体的桥梁自动化设计和优化决策方法，其特征在于，所述桥梁隐含碳能源计算规则，包括：

根据中国商用混凝土配合比，通过ICE数据库隐含碳能源计算得到不同的混凝土隐含碳能源数量；

按照式(1)计算桥梁混凝土隐含碳能源数量：

TotalCO₂＝∑V_I×co_i-混凝土 (1)

式中，V_I为桥梁单位长度体积，co_i-混凝土为混凝土隐含碳能源数量。

7.根据权利要求6所述的一种基于本体的桥梁自动化设计和优化决策方法，其特征在于，所述桥梁成本计算规则，包括：

8.根据权利要求1所述的一种基于本体的桥梁自动化设计和优化决策方法，其特征在于，建立优化决策语义网规则及语义查询规则对所述桥梁设计语义网规则的计算结果进行优化，包括：

按照式(3)的优化目标函数计算所述桥梁设计语义网规则的计算结果，其中，所述优化目标函数的约束为跨中裂缝和挠度，优化目标为桥梁的安全性、碳排放和成本；

F(x₁,x₂,x₃)＝A₁f_(安全)+A₂f_(碳排放)+A₃f_(成本) (3)

式中，变量x₁为截面积，变量x₂为混凝土种类，变量x₃为钢筋种类；A₁、A₂、A₃均为权重系数，权重系数可根据设计者的需求进行调整。