[发明专利]一种基于大数据技术的水工金属结构设计方法

说明书

本发明公开了一种基于大数据技术的水工金属结构设计方法，具体包括以下步骤：先收集已建工程中有关水工金属结构产品的数据资料；再通过逆向设计方法对实际工程运行中的优质工程的计算书、工程图纸进行重新整理，并将优质工程的数据进行汇总整理，形成基础数据库；最后通过相应的算法进行机器学习，并对基于大数据技术给出的设计方案进行人工验证，以校核基于大数据技术设计方法的准确性及合理性，再将基于大数据技术的水工金属结构设计方法推广应用到实际工程设计中。本发明能够解决传统水工金属结构设计方法的不足，弥补人为因素的不足，提高水工金属结构设计产品的质量和效率，保证水工金属结构的安全性和经济性。

技术领域

本发明属于水利工程金属结构技术领域，特别是涉及一种基于大数据技术的水工金属结构设计方法。

背景技术

水工金属结构一般包括闸门(平面闸门和弧形闸门)、启闭机(液压启闭机和卷扬式启闭机)、拦污栅、压力钢管和清污机等。现阶段水工金属结构的设计方法主要是采用规范规定的容许应力法，首先根据水工建筑物的整体情况、工程地质条件、气象条件、制造安装运输条件及工程经验确定水工金属结构的型式和布置位置，然后再将水工金属结构等效简化为各种不同的平面结构，再采用结构力学和材料力学的方法进行分析和验算，再将分析结果与规范规定值进行对比，如果满足规范要求，则该种方案即合理可行，同理，再调整水工金属结构的型式和布置位置，进行分析和验算。最后综合考虑水工建筑物的安全性、经济性及生态环境要求，确定切实可行的设计方案。

然而上述水工金属结构的设计方法具有以下弊端：1)人为因素影响较大，因不同工程师的水平、经验和设计习惯不同，往往导致针对同一工程，会设计出不同的方案，也不利于工程质量，同时也不利于工程经验的积累和总结；2)设计周期较长，一方面要做方案比选，另一方面由于确定水工金属结构型式和尺寸都需要进行手算分析，故导致设计周期较长；3)设计方案不一定最合理，一方面由于采用手算的方式，效率较低，不可能将所有可能的拟选设计方案都一一进行比选，另一方面将水工金属结构的各构件等效简化为平面结构，忽略其空间效应，导致分析结果与实际结果差别较大；4)设计方案的安全性与经济性难以保证，因为采用简化方法对水工金属结构进行简化，导致计算分析结果与实际结果差别较大，有可能导致计算结果偏大或偏小，如果计算结果偏大，就会导致设计出的构件浪费材料，增加成本，如果计算结果偏小，就会导致设计出的构件发生破坏，影响工程安全。

随着计算机技术和信息化的快速深入发展，大数据在各行各业的应用都进入了一个新的阶段。目前利用大数据技术在水利工程管理运行方面进行了很多应用，但利用大数据技术对水利枢纽工程进行设计，尤其是在进行水工金属结构设计方面还未见报道。

因此，亟需建立一种基于大数据技术的水工金属结构设计方法来弥补现行水工金属结构设计方法的不足、提高水工金属结构产品的设计质量和效率成为研究人员关注的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于大数据技术的水工金属结构设计方法，以解决传统水工金属结构设计方法的不足，弥补人为因素的不足，提高水工金属结构设计产品的质量和效率，保证水工金属结构的安全性和经济性。

为实现上述目的，本发明提出一种基于大数据技术的水工金属结构设计方法，具体包括以下步骤：

S1、收集已建工程中有关水工金属结构产品的数据资料；

S2、根据所述S1收集的数据资料，从所述已建工程中筛选出优质工程；并通过逆向设计方法对所述优质工程的相关数据进行整理，构建基础数据库；

S3、将所述基础数据库中的数据通过机器学习算法进行训练，并对训练结果进行人工校核验证，得到训练完成后的学习模型；

S4、将新建工程的数据资料输入到所述训练完成后的学习模型中，输出实际工程中水工金属结构所需的各项指标参数。

优选地，所述水工金属结构，包括：平面钢闸门、弧形钢闸门、液压启闭机和卷扬式启闭机。