基干砖混结构废墟救援安全评估专家系统研究.doc

基于砖混结构废墟救援安全评估专家系统研究 　　摘要：基于砖混结构废墟救援特点，对其安全评估专家系统的功能、系统架构、系统界面进行了设计，并以实际震灾救援案例对所建立的系统进行了验证和测试。结果表明，该砖混结构废墟救援安全评估专家系统应用方便，可很好地协助地震应急救援工作 关键词：地震救援；结构废墟；安全评估；专家系统 中图分类号：P315-39 文献标识码：A 文章编号：1000-0666（2016）04-0656-08 0 引言 人工智能作为一门多学科交叉的、新兴的学科，是当今世界上三大尖端技术之一。而专家系统则是人工智能应用领域诞生最早、应用最广泛、研究最活跃的研究方向（苏键等，2006）。所谓专家系统，是指基于特定专业领域内一位或多位专家的工作经验和专门知识建立知识库、数据库或数学模型，并通过人工智能中的逻辑推理技术编译智能计算机程序，以达到不受时空限制地模拟和求解通常只有专家才能解决的各种复杂问题的目的（席铮，2005）。单个专家因为经验和专业知识储备量的差异，在处理问题过程中会出现处理方案片面、随意和存在技术偏见等诸多问题。专家系统则可以克服专家工作中面临的上述问题，既可以不受时间、空间和环境条件的限制而正常工作，又可以通过系统化、条理化和综合决策功能来提高解答和模拟结果的客观性、科学性和稳定性。一般来说，对于某些特定的问题，专家系统解答和模拟实际问题的能力、效率和水平会优于单个专家 1965年费根鲍姆等研制出首个专家系统。随后，国内外许多学科领域开展了相关专家系统的研究与开发。20世纪70至80年代该系统开始在地震工程领域被广泛地推广和应用。1979年，美国普度大学姚治平、付京生等开始研发震后房屋破损评估专家系统SPERIL。1985年，斯坦福大学Blume地震工程研究中心开展了场地地震危险度评估专家系统的相关研究，并于1988年针对加州的场地地震危险度评估工作完成了场地地震危险度评估专家系统SHES。刘西拉和薛庆（1987）基于目标驱动控制策略研发了钢筋混凝土结构破损状态评估专家系统。刘恢先（1987）负责开展了国家自然科学基金“七五”重大项目“工程建设中的智能辅助决策系统的应用研究”，并于1996年发布了智能辅助地震区划系统IASHES。随后，专家系统在我国地震工程领域得到了长足的发展。1989年，杨玉成等发布了以知识为基础的多层砌体房屋震害预测专家系统，并于1992年发布了城市现有房屋震害预测智能辅助决策系统PDSMESMB-1，该系统曾获国家科技进步二等奖（杨玉成等，1992）。石兆吉等（1997）研究并发布了地震液化判别与评价的专家系统。孙柏涛和王东明（2003）研究出我国第一个应用于地震应急现场的建筑物安全鉴定智能辅助系统。郭红梅等（2008）基于GIS和空间决策技术设计并开发了城市地震现场搜救指挥辅助决策系统，该系统整合并集成了震害预测、地震灾情快速评估、不同结构类型废墟搜救行动方案、现场搜救指挥部署决策模型、压埋人员情况分析等专业知识，综合建立了地震现场搜救指挥专家系统，但所建立的专家系统基础资料数据库匮乏、某些模块的专业模型尚不完善，专家系统评估结果距离具有专家水平还有很大差距等。尽管经过多年的发展，我国在地震工程领域拥有了许多专家系统，但目前专门针对不同结构类型的建筑结构废墟救援安全评估专家系统研究尚处于空白阶段 我国是地震多发国家，历次强烈地震发生后都会导致大面积建筑的损坏或倒塌。尤其是当前，我国存在量大面广的砖混结构房屋，遭受强烈的地震作用后该类结构房屋倒塌数量十分庞大。震害表明，由于地震造成的砖混结构房屋的倒塌不仅会引起灾区人员的巨大伤亡，而且还会造成巨大的财产损失。为最大限度地降低地震灾害所造成的损失，震后我国政府、社会组织、企业和个人都会在第一时间投入大量人力、物力进行应急救援工作。然而，针对建筑结构废墟的应急救援工作，救援队面临的首要问题是如何保障救援人员和被困人员的“双安全”（陈运泰等，2013），即在最大限度地挽救被困人员的前提下不产生额外的人员伤亡。因此，每次救援活动开展之前应首先进行建筑结构废墟救援安全评估工作。为解决我国砖混结构废墟救援安全评估工作存在的问题，本文在已建成的砖混结构废墟救援安全评估模型的基础上，设计并探讨了砖混结构废墟救援安全评估专家系统 1 系统需求分析 我国现阶段地震现场建筑结构废墟安全评估，通常由经验丰富的结构工程专家完成。一般流程如下：首先，由结构工程专家初步确定安全评估的对象和范围。合理的对象和范围的确定，既可以节省搜救时间、提高搜救效率，又可以有的放矢地针对需要搜救的废墟进行科学合理的搜救，使得整个搜救评估工作不出现偏差。其次是评估区域信息收集。全面细致的地震废墟信息收集，可以对搜救工作起到事半功倍的作用。