大学智能化系统设计方案范文篇1

关键词：公路路线；知识工程；遗传算法

中图分类号：X734文献标识码：A文章编号：

1引言

公路选线设计要根据项目需求并且综合考虑生态、环境、经济等各个方面，从大面积着手，由面到带、由带到线，逐步细化、逼近，确定线路空间位置、协调布设各种建筑物。选线设计过程受到地形、地质、水文、土地利用以及各种技术规范和需满足的运输要求约束，资料种类繁多，有数值的、字符的、图形的、图像的，而且还要考虑各种定性、定量、确定性和不确定的因素，另外主观需要和评价指标具有不可公度性和不一致性，使得设计决策过程异常复杂，难以建立涉及各种因素的统一决策数学模型。

虽然多种计算机辅助设计在选线设计中发挥了一定作用，基本实现了勘测设计一体化，但是还存在方案有限、决策周期长、评价指标单一、设计劳动强度大以对采用方案的科学性缺乏有效论证等问题。这些问题得从公路路线优化，引入人工智能的角度加以解决。

2国内外研究现状

2.1国外研究现状

人工智能的普遍发展，引发了在铁路和公路领域应用的热潮，尤其是在智能交通系统和运输管理方面。但是人工智能在选线方面的应用却不多，近年来，其应用主要体现知识工程和把遗传算法引入平、纵断面优化中，以增加优化方法的实用性、易用性和准确性。

（1）知识工程的应用

1986年苏格兰Strathclyde大学的Milne,P.H研究开发曲线半径选择和设计集成系统RODEOS，根据输入的现场地物约束和设计要求，利用规则知识选择、设计平面曲线或缓和曲线，并能协调处理平、竖曲线的重合问题。

1988年哥伦比亚大不列颠大学的学者和发表了题为《公路选线产生式系统》的文章，对不确定信息处理、空间数据的结构描述和常规评价与启发式原理的结合进行了探索。

1994年哥伦比亚大学的Khan,SaroshI.等人在《JournalofTransportationEngineering》介绍了他们开发的集成数据库管理的公路维修专家系统4RSCOPE，该系统根据室内或现场数据来决定工程措施。

2004年西班牙LawrenceMandow等联合西班牙工程公司开发的用于辅助公路初步设计的智能系统Sindi，已经在西班牙工程公司安装，用于辅助设计人员快速产生方案和进行方案评价。

（2）遗传算法的应用

线路优化技术能否成功的关键是：良好的搜索算法和总费用准确有效算法，遗传算法可以处理离散、连续或联合型目标函数或约束，其进化算子的遍历性使其能有效检索到全局最优解，且能通过与应用领域的启发规则杂交有效解决应用领域的具体问题，其基本原理是：首先自动生成连接起、终点的大量方案组成方案集合，然后对各方案进行费用和约束满足情况评价，从方案集合中选出较优的方案进行杂交以产生下一代方案集合，如此反复计算，直到评价指标没有较大改进为止。

1998年美国马里兰大学的Jyh-ChemgJong在其博士论文中,在分析了现有优化方法的不足之处后，引入了遗传算法。

在2001年IEEE智能交通会议上，波兰格但斯克理工大学的WladyslawKoc提出了一种平面线形计算的新方法，他研究了用遗传算法计算考虑地形障碍时铁路反向曲线间非标准连接曲线的计算方法，这样设计出的线形不仅能合理处理地形障碍，而且有更好的动力特性，但距现场实用还有很长的距离。

2.2国内研究现状

1987年国家自然科学基金重大项目“工程建设中智能辅助决策系统”应用研究中的“公路路线设计方案生成专家系统”子课题开始了人工智能在公路选线中应用。该系统属工程设计型专家系统，系统针对公路选线设计的特点，将整个设计过程分成若干阶段，采用循环反复的控制流程，知识表示以框架和产生式规则为主，在约束控制下利用深度优先搜索策略成线路路径，然后利用评价模块对方案进行评价，在生成与判断之间合理地分配知识并对知识进行分块和分类处理。

1988年，北方交通大学主持研究“单线铁路技术改造方案决策专家系统”开始研究，用于模拟专家的思维过程进行单线铁路技术改造方案拟定，并对各可行方案进行综合评估、工程数量和造价计算。之后其在1992年进行铁路平面选线专家系统研究。1993～1996年采用黑板结构和产生式规则知识表示方法，用扩充与或图的深度优先搜索算法和不精确推理，以TurboProlog语言实现铁路中间站选址智能辅助决策系统；1994年，用TurboProlog和TurboC语言实现，具有数据处理与分析、判别与评价、对策建议与决策支持的黄土地区铁路工程地质评价系统；基于专家系统的铁路工程造价估测系统；1994年，用TurboProlog语言编制、在COMPAQ386微机及兼容机上实现，采用谓词逻辑和产生式规则表示知识的铁路工程地质选线咨询系统；1998年，采用面向对象知识表示方法，运用包括模糊规则推理、约束满足推理、数据库的查询与数值计算等推理方法的国防交通铁路工程保障指挥决策专家系统。由于铁路选线本身的复杂性，以上的研究都尚未达到实用的目的。

3研究现状分析

知识工程在线路领域应用的研究已经有了几十年的历史，从单独的曲线半径选择发展到了考虑多目标的初步设计智能助手，初始方案的生成以及综合性评价等离不开知识工程。但是公路选线设计考虑因素众多，虽然做了一些理论研究和方法探索，并尝试开发一些实用性系统，但是在实用性上远远没有达到“智能”要求，还要依赖设计人员。

遗传算法具有自适应，全局寻优，高度并行性等优点在数值处理方面发挥了很大作用，但是公路选线不仅仅需要数值处理，它还需要处理图形、图像，决策过程需要知识，经验的综合。遗传算法只有与GIS系统结合后才有效兼顾了地理、地质、水文等方面的信息以及选线知识，为选线交互设计提供了初始优化方案。从研究现状资料可以看出，遗传算法在平纵面的优化中得到应用，其与GIS系统结合的研究已经取得一定成效。目前遗传算法应用存在的难点是算法的设计和处理上如何更好地构造合适的适应度函数并有效地处理约束条件问题以及设计合适的遗传算子，从而得到更好的优化结果。

4结语

本文对国内外知识工程，遗传算法等智能方面的研究进行分析发现：知识工程还远未取得实质性成果，在实际应用方面存在明显不足，应当随着计算机技术的不断发展进行进一步的研究；现今的优化算法虽然考虑了路线的多目标问题，但是在本质上还是单目标优化，人工智能的研究还有很大的空间。

参考文献：

[1]韩春华，易思蓉，吕希奎．人工智能在选线领域的研究现状分析[J]．计算机工程与应用．2005；29：229~232

[2]周宁，王富年．公路选线专家系统[C]．1991年度论文集.北京:中国建筑工业出版社．1996；9(4)：23~28

[3]SpringSaroshI，RitchieStephenG，KampeKar．Integratedsystemtodevelophighwayrehabilitationprojects[J]．JournalofTransportationEngineering，1994；120(1)

大学智能化系统设计方案范文篇2

【关键词】成套电器一次方案设计；设计；专家系统

成套电器生产企业通过对用户提供的一次原理图的分析，确定成套电器一次方案的产品设计。此文以一种知识推理和实例推理相结合，进行成套电器一次方案的设计，运用实例推理改进系统原理图设计，建立了比较完善的专家系统的应用，能够在专家协助下更新知识库和实例库，实现了成套电器一次方案的分布式智能设计。同时，将用户需要的配电方案整理归档，成为与企业标准方案相类似的方案组，用排列图传递给企业的其他部门，进行元件采购、库存调度、框架结构加工以及财务资金调拨等工作。由于成套电器一次方案的排列图设计的速度和准确性直接关系到企业供货时间和产品合格率的高低，并最终影响企业整体的经济效益，因此，企业非常重视排列图设计工作。

1专家系统在成套电器一次方案设计中应用的概述

专家系统应用到成套电器一次方案设计中是现代电器行业的一种智能程序系统，是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统，应用于人工智能技术和计算机技术，根据某领域的专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的思维来解决问题，代替了人类专家来处理复杂问题。

研究专家系统在成套电器一次方案设计领域中的应用。阐述该系统的基本结构和设计思想，并利用优化目标的设计模型。应用本专家系统可大大缩短产品的设计周期，所设计的产品能够满足技术要求。

2专家系统和设计模板技术

2.1成套电器一次方案智能化设计的优点

专家系统在成套电器一次方案系统中的应用主要结合高、低压的原理、结构、性能和运行等方面的问题，对近年来出现的智能化电器进行了阐述；同时，对成套配电装置的各种电器元器件，合理的应用所使用的元器件性能及主要技术参数，准确得出电力系统的计算。

成套电器一次方案要实现排列图的智能化设计需要实现：设计功能模板技术和基于专家系统的设计向导。专家系统是人工智能的一个重要的研究领域，主要由推理机、知识库、知识获取和结果解释几部分组成。它有几个突出的特点：

不精确推理。它能在不确定、不完备的领域知识条件下演绎。

知识获取。可从外部世界获取知识，也可以从内部的演绎过程中机械地学习知识。

结果解释，它能对问题求解过程给出解释，使结构令人信服。比如：用户对电能的需要不是一个定值，功率随时间有高低起伏的变化，专家系统在成套电器一次方案技术系统中的应用通过加大系统的备用容量，通过措施控制，使得用户不会在一个时间内都向电源侧取得负荷，使得负荷曲线变得平滑。当电源发出的功率低于负荷要求的功率时，系统频率下降，不能满足50+-0.5Hz的要求，此时需要切除一部分负荷，增加发电机出力。

组成设计的专家系统是一种分类型专家系统，它最重要的两个部分是专家知识库和推理机。

2.2专家系统设计技术

运用专家系统在网上资源及其教学方式，在成套电器一次方案设计的专家知识库技术的基础上，将复杂的的大量数据与专家知识有机地结合。使用专家系统的知识库，有强大的工程数据库为支撑，在工程数据的建立过程中就考虑到专家系统知识要求的事实描述，将构成专家知识的合集，在工程数据库中，避开操作大量图形数据，将对数据库数据的查询，将整个专家系统的知识系统理解为一个有向图，用结论等知识事实作为网络的结点，专家知识中，弧的起点是推理知识的条件，由弧和结点共同构成专家知识。采用这种方式，将一个复杂的专家知识数据对应一个语义网络图。图1是本文使用的语义网络图其中的一个部分，主要描述的是几个专家系统的规则：

（1）存在两段母线时，需要有联络柜。

（2）存在两段母线时，需要有母联柜。

（）两段母线时，需要在两段母线上分别加装一台PT柜。

图1成套电器方案设计的语义网络示意图

专家系统拥有某一特定领域的大量知识和丰富的经验。在设计技术的问题上，电器专家系统通常有一套独特的思维方式，成功的解决困难问题，或向用户提出一些建设性的建议。专家系统程序有一个具有智能特点的计算机程序，它的智能化主要表现为能够在特定的领域内模仿人类专家思维来求解复杂问题。

3专家系统在成套电器一次方案的资源与应用

以往，大部分的专家系统都是做为咨询工具来应用，回答疑难问题，提建议，并展现出一个合理的分析思路。但是现在随着专家系统技术的成熟，作为电器行业的重要指引来运用，对于这方面的研究也逐渐开始被人们所重视，例如，如何利用专家系统进行教学，关于专家系统的教学设计研究等。目前被大多数人认可的专家系统主要有两种：一种是通过专家系统应用，使人们充分体验到人类专家问题求解的思路和推理，这有助于提高人们的分析、判断和反思能力；另一种是让人们利用专家系统工具自行建造专家系统，包括知识库的构建。专家系统用自己的思维方式将原本零碎的知识条理化，并对其进行深层思考，在电器行业也得到深入的理解和一个学习建造自己的现实，至少是基于以往的经验来解释现实的。因此，一个人的知识是在个人经验、思维结构以及对事物的不断摸索的基础上形成的，建造自己的专家系统和有效的探究方式。电器成套系统的排列图设计采用数据库技术存储的方式，模板的设计非常简单，顺序给出标准方案的参数，形成数据库查询语句，在实现标准方案的自动选择上，将查询过程结果记录下来，可形成本软件的模板。

4结论

一次方案排列图设计软件将智能化设计技术应用于成套电器一次方案排列图设计中，在模板等技术上提高了设计的速度，保证设计的准确性，这为企业实现快速设计和敏捷制造技术提供必要的技术支持，也为企业现代化生产的数据和信息提供依据。

参考文献：

大学智能化系统设计方案范文篇3

一、建筑的电气工程的智能化设计

在当今的建筑工程设计中,运用智能化来设计体系、方法,已成为建筑工程设计发展的一大主题。对工程的设计是涉及面广且综合性强的一项创作活动,自十七世纪的物理学家――牛顿将力学、数学结合,从而奠定了工程设计的理论基础,并出现了早期的工程设计以来,人们一直沿用着传统的手工设计方法,这种方法是在一定理论的指导下,凭借设计者的经验选择设计参数,以经验公式、图表、手册作为设计依据,通过类比、模仿等手法去完成设计过程的各个环节。这种半理论、半经验的设计方法,有时有一定的盲目性,特别是当设计者缺乏足够的经验时更是如此。因此,对建筑工程的设计很有必要向智能化的方向发展。

电气工程是建筑工程项目智能化的一个重要组成部分。有人这样说,如果把整个建筑工程项目比为计算机,电气工程就相当于电脑的cPu(中央处理器),同时为所有硬件的运行提供能量。随着建筑工程智能化的迅速发展,电气工程的智能化也变得越来越不可忽视。作为对整个电气工程甚至建筑工程都有极大影响的工程设计的智能化,也越发引起人们的关注。下面,让我们就对建筑电气工程进行智能化设计的方法,以及如何建立完善知识系统,在进行建筑电气工程智能化设计所存在的各种问题进行介绍分析。

二、进行建筑电气工程的智舱化设计

(一)运用计算机进行辅助设计

计算机辅助设计也称为CAD,CAD的方法论基础是智能论。CAD技术的出现,使得工程设计中许多重复性的工作,如繁琐的计算、单调的绘图等可以由计算机更快更好地去完成。它主要的功能是概念设计及几何模型建立,工程分析和运动分析、自动绘画,实际上它所完成的工作远不止这些功能。

一般地利用CAD技术可以收到以下效果:可以缩短设计工期。由于计算机处理速度快,并能不间断地工作,因此可以大大地提高设计效率,从而缩短了设计工期,设计工期缩短意味着可以产生一个以上的设计方案,以便进行方案比较,选出最佳设计方案,从而更好地达到预期目的,可以提高设计质量,使用自动化程度较高的CAD系统进行设计时,设计者只需输入一些有关设计初始条件的数据,由计算机调用结构分析程序进行分析计算,就可得到设计结果;利用计算机可以得到清晰整齐、美观的设计图纸和文档,便于校核和修改,从而有效地防止了手工绘图过程中尺寸标注错误,不同图纸在表达同一构件时不一致性等错误的产生,提高设计质量;可以降低设计成本。应用CAD技术,可以帮助设计者提高设计效率,当设计劳务费较高而CAD系统的费用较低时,就会使得设计成本降低。现在应用于工程设计的CAD系统可以分为三类:第一类为对应于各个设计过程的系统。第二类为集成化设计系统,简称为CAAD系统。这类系统的自动化程度一般较高,只要输入少量的数据,只利用一个系统即可完成设计的全过程,设计时,只需输入基本的参数如结构尺寸、截面尺寸、材料性质等系统,可自动进行结构分析以至生成施工图,这类系统虽可减轻人们学习新系统的负担,并避免数据的重复输入,但一般在使用时有一定的限制;第三类为整理CAD系统。这类系统只提供基本的图形处理功能,可用来绘制各个工程领域的设计图纸,与前面两类系统相比,使用这类系统的作业效率较低,一般需要根据专业要求进行二次开发。因此,这类系统有时也被当作专业CAD系统的图形支撑软件。

(二)建立完善集成程度高的知识系统

我国的CAD技术已获得长足的发展,但集成化程度不高,急需建立完善的知识系统,即专家库。现在国际上先进的建筑集成化辅助设计系统CAD具有资料检索、信息库的建立与管理科学计算、绘图与图形显示、仿真模拟、综合分析、评价优化以及咨询决算等方面的基本功能,它的工作范围包括可行性研究、总体规划、初步设计,技术设计、施工图绘制、设计文件以及工程造价预测与分析全部过程。我国的CAAD系统研究开发工作已经起步,但是绝大部分CAD软件仍属于一个单体,一个专业的计算机辅助设计系统,建筑结构设计大致可以分为两类工作:一类是数值计算型工作,包括大量的计算、分析与绘图,另一类是符号推理型工作,主要是方案设计工作,包括初步设计方案、最优方案选择、结构设计等。方案设计是一种创造性活动,只有依靠思考与推理,综合运用许多学科的专门知识和丰富实践经验才能得到正确合理的设计。

一般CAD技术能完美地完成第一类工作,而真正有效的CAD技术应该具有完成以上两类工作的功能。智能CAD技术是专家系统的一个应用领域――设计与规划型专家系统。专家系统是一个利用知识和推理过程去解决只有人类专家才能解决的复杂问题的计算机智能程序,专家系统由知识库、推理机构,用户界面、解释机构、知识和数据中间传送带、知识获取器等组成,其中最重要的是知识库。知识库用来存放该领域的专门知识,工程设计专家系统中的知识库包括设计规范库、经验库、工程数据库、支撑设计的软件库以及基本图形库,工程设计专家系统可以是某一专业系统,也可以是建筑设计集成化专家系统。

除此之外,还要注意正确选择、运用相关设计软件等方面,综合运用各种手段,考虑各个方面,从而对建筑电气工程进行智能化设计。

三、总结