1大坝安全综合评价专家系统

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具有下列情形之一的水电站大坝，评定为险坝：
（一）设计标准低于现行规范要求，明显影响水电站 大坝安全； （二）坝基存在隐患并已危及水电站大坝安全； （三）坝体稳定性或者结构安全度不符合现行规范要 求，危及水电站大坝安全； （四）水电站大坝存在事故迹象； （五）近坝库区发现有危及水电站大坝安全的严重塌 方或者滑坡迹象。病坝、险坝应当限期除险加固、改造 和维修，在评定为正常坝之前，应当改变运行方式或者 限制运行条件。

目的


智能?


人工智能系统就是要让计算机具备上述功能 中心目标:使计算机更加有用
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智能行为的特点(1)

具有从经验中获取知识的能力



失败是成功之母，成功是成功之father 从过去的事件中学习到经验 从归纳总结中获取知识，并指导以后的行动 能将学到的知识用于解决新的环境中的问题
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“水电站大坝安全检查实施细则”---电力部门(电监会)
水电站大坝安全等级分为正常坝、病坝和险坝三级
符合下列条件的水电站大坝，评定为正常坝：
（一）设计标准符合现行规范要求； （二）坝基良好，或者虽然存在局部缺陷但不构成对水 电站大坝整体安全的威胁； （三）坝体稳定性和结构安全度符合现行规范要求； （四）水电站大坝运行性态总体正常； （五）近坝库区、库岸和边坡稳定或者基本稳定。
健康：在土木工程中指结构或者系统能够实 现其预期功能的一种状态。 健康监测：利用现场的、无损伤的监测方式获得结
构内部信息，分析包括结构反应在内的各种特征，以便 了解结构因损伤或者退化而造成的改变。分有源（激励)
和无源（无激励或环境激励）两种。 结构损伤到什么程度才能危及其安全性能。健康监 测的一个目标就是在这个临界点到来之前提早检测出结 构的损伤，这是个实时在线监测过程。
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具有下列情形之一的水电站大坝，评定为病坝：
（一）设计标准不符合现行规范要求，并已限制水 电站大坝运行条件； （二）坝基存在局部隐患，但不构成对水电站大坝 的失事威胁； （三）坝体稳定性和结构安全度符合规范要求，结 构局部已破损，可能危及水电站大坝安全，但水电站 大坝能够正常挡水； （四）水电站大坝运行性态异常，但经分析不构成 失事危险； （五）近坝库区塌方或者滑坡，但经分析对水电站 大坝挡水结构安全不构成威胁。
3. 中国的情况
我国专家系统的研发起步于20世纪80年代，开发成功了许多 具有实用价值的应用型专家系统。
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4. 需要进一步研究并加以解决的问题
知识的自动获取方法、深层知识的表示和利 用方法、分布式知识的处理方法以及知识的完 备性等问题都是要继续探讨和研究的。
大坝安全综合评价专家系统
大坝、安全、评价、专家
大坝
大坝包括横跨河床的所有永久性的挡水 建筑物、泄水建筑物及其地基和附属设备。
---《水电站大坝管理办法》
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安全
大坝安全指在施工期、蓄水期、运行期，大坝结构的运 行状况 安全：以设计规范、安全评价导则、安全评价细则以及 国家和行业规范为依据。 安全等级 电力部门：险坝、病坝、正常坝— “水电站大坝安全检查 实施细则” 水利部门：一类、二类、三类— “水库大坝安全评价导则” 风险等级 与失事后果相联系
（一）对监测资料进行年度整编分析； （二）对运行、检查、维护记录等资料进行审阅； （三）对与水电站大坝安全有关的设施进行全面检查或 者专项检查。
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(3)定期检查
定期检查由大坝中心负责。大坝中心可以委托水电站 大坝主管单位组织实施定期检查。定期检查一般每五年 进行一次，检查时间一般不超过一年。 新建工程的第一次定期检查，在工程竣工安全鉴定完 成五年后进行。已运行40年以上的大坝，大坝主管单位 应当结合定期检查进行全面复核鉴定；对有潜在危险的 重要大坝，大坝主管单位应当根据现行技术规程规范， 及时进行安全评价。大坝中心组织定期检查，应当组成 专家组。根据水电站大坝实际运行情况，对水电站大坝 的结构性态和安全状况进行综合分析，评定水电站大坝 安全等级，提出定期检查报告，形成定期检查审查意见 报电监会备案。
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能理解简单的图画

计算机能做什么？

能理解简单的语言

领会原始句子,将词分离为词组,理解对话 数学问题、其它的专门问题 最终会代替人去做人不愿去做的事情、工作

能解决专门问题


能模仿心理过程
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计算机能做什么？

理解做事过程，才可能有智能计算机 智能机应具有的功能：

必须拥有知识
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(4)特种检查
发生特大洪水、强烈地震或者发现可能影响水电站大 坝安全的异常情况（如重大事故、工程非常运用以及紧 急情况水位骤变或有异常迹象对大坝安全有怀疑）时， 要安排进行特种检查。一般由主管单位负责。检查范围 取决于自然事件的严重程度和所担忧的事故后果。
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水库大坝安全评价导则Sl258-1（水利部门）
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2. 专家系统的成就
由数字设备公司（DEC）和卡内基—梅隆大学合作研发的专家 系统XCON，是一个用于为VAX计算机系统制定硬件配置方案的商 用系统，创造了巨大的经济效益。 ACE是由贝尔实验室于80年代初开发的一个用于设备错误诊断 的专家系统，用于定位和识别在电话网络中的故障点。 DELTA则是由通用电气公司在80年代中期开发的错误诊断系统， 以帮助维修人员发现在柴油发电机中的故障。

决策过程中，需要借助于对各种符号、图像的处理 和判断，为大脑提供决策所需的信息流
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智能行为的特点(3)

善于启发和引导的能力。

询问或启发决策者去思考一些问题，寻找解 决办法 利用创造性和想象力，将不利转化为有利

具有创造性和想象力


“智能”难以给出明确的定义 研究的目的是确定AI系统应具有的性能

具有处理复杂问题的能力


复杂问题大多是些不确定性问题 借助于经验和一些算法能较好地加以解决
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智能行为的பைடு நூலகம்点(2)

辨别事物的能力

对事物的观察和分析，是决策的重要环节 区分出重要的事项,找出规律，解决问题 事情的处理是有时效性的

对问题能作出快速而正确反应的能力


具有处理和分析符号的能力
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工程质量的综合评价
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大坝运行管理综合评价
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防洪标准复核
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结构安全评价
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抗震安全性综合评价
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金属结构安全评价
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渗流安全的综合评价
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人工智能技术的应用
工程单位技术力量、经验以及资料的海量性， 工程安全难以做到实时或及时评价。 定期安全检查、特种检查等时间滞后难以避免。 如何在日常管理中实现专家级水平的“实时 分析评价大坝安全、综合评价大坝安全状况”？ 引入人工智能技术是趋势！
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结构健康诊断
健康诊断：结构在受到自然的(如洪水，地震，强风
等)、人为的破坏，或者经过长时期使用后，通过测定其 关键性能指标，检查其是否受到损伤。如果受到损伤， 损伤位置、程度如何，可否继续使用及其剩余寿命等。 是否损伤、损伤位置、程度和结构寿命是多尺度问题。 最简单的方法是比较损伤前后结构特征是否变化。 统计模型、模式识别，环境对结构特征的影响 大坝的安全等级是以规范为依据进行评价

这些知识都体现在规则 通过匹配和搜索等技术来实现这些推理的

应具备某种推理的能力


具备某种继续获取知识的功能
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人工智能的主要分支
人工智能
视觉系统
语言理解系统
学习系统 神经网络
机器人技术
专家系统
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专家系统的概念

专家系统（Expert System,ES）
是一个（或一组）能在某特定领域内，以人类专家水平去求 解该领域中困难问题的计算机智能程序系统。 所具备的基本特征： （1）具有专家水平的专门知识（数据级，知识库级和控制级） （2）能进行有效的推理 （3）具有获取知识的能力 （4）具有灵活性 （5）具有透明性（解释机构） （6）具有交互性 （7）具有实用性 （8）具有一定的复杂性和难度

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产生与发展过程
1976 年，专家系统 MYCIN 由美国斯坦福大学的 E.H.Shortliffe 开发 成功，其主要设计目的是为细菌感染疾病提供抗菌剂治疗建议。 MYCIN还首次使用了目前专家系统中常用的知识库的概念，并在不确 定性的表示和处理中采用了可信度的方法。 1976 年 ， 美 国 斯 坦 福 大 学 国 际 研 究 所 人 工 智 能 研 究 中 心 的 R.O.Duda 等人研制成功一个探矿专家系统ROSPECTOR，该系统把矿 床模型按计算机能解释的形式编码，随后利用这些模型进行推理，达 到勘探评价、区域资源估值、钻井井位选择的目的。 进入20世纪80年代以后，专家系统的研发开始趋于商品化。
（1）大坝健康监测和诊断专家系统 （2）大坝安全综合评价专家系统
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人工智能概述

1956年提出 人工智能（artificial intelligence, AI）

具有模仿或复制人脑功能的计算机 使计算机去做原来只有人才能做的智能任务 具有推理、理解、规划、决策、抽象、学习和创造 功能的机器就是智能机

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(3)异常情况
变形和渗流呈较显著增大趋势变化，测值超过设计允 许值或历史最大值，且关键部位的变形和渗流也有明显 变化，则称之为异常情况；
（4）险情
变形和渗流呈显著增大趋势，关键部位出现裂缝、集 中渗漏或过大变形，则称为险情
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大坝安全定期检查
大坝安全检查时指水电站运行后，对其结构和运行安全 可靠性的检查，及时发现大坝的异常现象或存在的隐患 和缺陷，提出补救措施和改善意见。分日常巡查、年度 详查、定期检查和特种检查。
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运行状态的安全评价
运行状态是指大坝在运行过程中，依据监测系统的准 确实测资料和日常巡查资料，对大坝运行安全状态的 评价。 （1）正常情况 变形和渗流按常规规律变化，测值不超过设计允许 值或历史最大值，则称为正常情况； （2）基本正常情况 变形和渗流有一定的趋势变化，测值接近或稍超过 设计允许值或历史最大值，但关键部位的变形和渗流 尚属正常；

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专家系统的产生与发展

专家系统是人工智能应用研究的一个重要分支。20 世纪60年代末，费根鲍姆等人研制成功第一个专家 系统DENDRAL。专家系统已被成功地运用到众多领 域。它实现了人工智能从理论研究走向实际应用， 从一般思维方法探讨转入专门知识运用的重大突破。
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专家系统概述
1.产生与发展过程 1968年世界上的第一个专家系统DENDRAL在美国的斯 坦福大学研发成功。DENDRAL是世界上第一例成功的专 家系统，它的出现标志着人工智能的一个新领域——专 家系统的诞生。 20世纪60年代末，美国麻省理工学院开始研究用于 解决复杂微积分运算和数学推导的专家系统MACSYMA。 卡内基—梅隆大学在同一时期也开发了一个用于语音识 别的专家系统HEARSAY，并相继研发成功HEARSAY—II和 HEARSAY—III。 1974年，匹兹堡大学研制成功内科病诊断咨询系统 INTERNIST，并在以后对其不断完善，使之发展成专家 系统CADUCEUS。
82逻辑模型的总体结构总控人机界面综合推理机知识库知识获取系统数据库数据处理系统方法库程序管理系统图库图形处理系统物理模型的总体结构工作站知识库安全分析评价辅助决策其它hub服务器大屏幕投影仪访问服务扫描仪打印机客户机modem路由器含防火数据库方法库基地控制中心微波或intranet路由器客户机客户机数据管理初分析其它现场监测中心数据采集modem数据采集84工作站知识库安全分析评价辅助决策其它hub服务器大屏幕投影仪访问服务扫描仪打印机客户机modem路由器含防火数据库方法库基地控制中心微波或intranet路由器客户机客户机数据管理初分析其它现场监测中心数据采集modem数据采集专家系统物理结构本地储存知识和现场专家远程专大坝安全综合评价专家系统85一功能实时分析评价大坝安全综合评价大坝安全状况
(1)日常巡查
由水电站运行单位负责。水电站运行单位应当组织专 业技术人员对水电站大坝进行经常性的巡视检查，对巡 视检查中发现的安全问题，应当立即处理；不能处理的， 应当及时报告本单位有关负责人。巡视检查及处理情况 应当以文字、图表的方式记载保存.
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(2)年度详查
年度详查由水电站运行单位负责。水电站运行单位应 当在每年汛前、汛后或者枯水期、冰冻期组织专业技术 人员对水电站大坝进行详细检查，提出水电站大坝安全 年度详查报告，报大坝中心备案。年度详查应当包括下 列内容：
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计算机能做什么？

计算机本身并不具备有关智能方面的功能

需要将这些功能赋予它

通过对软件和硬件的设计，使它具备某些智能的特性

能做几何类比的智能测验

一种适合于智能测验中的类比问题 解决问题的关键是对规则作适宜的描述

能够学习

使计算机完成学习新的概念的过程
关于存在何种物体、存在什么关系、形成何种组合

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结构安全评估和健康诊断
安全性评估：通过各种可能的、结构允许的测试手
段，测试其当前的工作状态，并与其临界失效状态进行 比较，评价其安全等级。对于不同的结构，其重要程度
不同，安全等级也应该有所差别。 安全性评估与可靠性不同，可靠性为一种概率，为一 种可能性；安全性评估旨在给出确定的安全等级。
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结构健康诊断