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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

陈湘生院士构建“智能岩土工程”知识图谱

2022-12-09

以物联网、现代通讯、大数据、人工智能等技术为核心的第四次工业革命成为了众多研究领域智能化升级的平台,新时代条件下传统岩土工程研究遇到了前所未有的机遇和挑战,岩土工程与最新的信息技术、计算机科学技术相互融合,如建筑信息模型、物联网、人工智能、深度学习、增强现实等可实现岩土工程的智能化转型。


研究初步构建了“智能岩土工程”的知识图谱,探索了相应的实现路径,阐述了基于新技术的三维地质建模–物联网–深度学习–扩展现实的岩土工程智能化转型方法;介绍了建筑信息模型(BIM)与地理信息系统(GIS)一体化的三维地质建模、“端–边–云–网”的技术架构、以主动伺服加载系统为代表的岩土工程(深基坑工程)风险主动控制系统;阐明了物联网传感器技术在岩土工程领域的应用情况、虚拟现实与增强现实技术在岩土工程领域的应用现状;分析了人工智能(深度学习)在岩土工程风险预测预警方面的关键作用;构建了未来智能岩土工程的知识图谱,为拟从事智能岩土工程相关的研究人员提供借鉴。 


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智能岩土工程框架知识图谱


亮点论述:


  智能岩土工程知识图谱,主要涵盖六大领域包括三维地质信息建模(透明地质)、物联网传感器、边–云–网技术架构、人工智能、数字孪生、主动控制。每一个领域涵盖了不同的技术,如原位测试主要包括岩土工程现场原位测试技术方法,十字板剪切( vane shear test, VST)、静力触探试验(cone penetration test, CPT)、动力触探试验(dynamic penetration test, DPT)、静载试验(static loading test,SLT)、旁压试验(pressuremeter test,PMT)等。IoT 传感器除了本研究中介绍的典型传感器外也包括传统传感器等其他的传感技术。


信息传输在考虑成本和不同技术优势的基础上可以融合4G/5G、Zigbee、北斗卫星通讯等作为感知信息的通讯方法,未来的边缘计算技术极可能以分布式计算云平台代替中心云计算平台。岩土工程与大数据、人工智能的结合主要是以代表性的深度学习算法为主进行岩土参数的预测预警与工程的安全评估。岩土工程安全的主动控制主要体现在以主动伺服加载系统为主的变形控制系统,代表性的研究集中在基坑的变形控制, 未来可结合数值模拟、IoT、大数据、人工智能等实现工程的智能化控制。岩土工程的数字孪生主要以BIM、虚拟现实、增强现实等为关键技术,但也需结合其他技术(如 IoT 传感器、人工智能、GIS 等)进行不同领域的数字乱世研究。综上所述,本研究提出的智能岩土工程的知识图谱以核心的关键技术为主, 其中亦不乏技术的交叉融合与互联互通。




  责任编辑:宫在芹
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