数字化术技在土木工程中的应用.pptx

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1、土 木 工 程 概 论 第 十 四 章 数 字 化 技 术 在 土 木 工 程 中的 应 用 本 章 内 容14.1 计 算 机 辅 助 设 计 (CAD)14.2 信 息 化 施 工14.3 智 能 化 建 筑 的 定 义 及 分 类14.4 智 能 化 交 通14.5 仿 真 系 统14.6 土 木 工 程 专 业 中 计 算 机 辅 助 教 学 与 网 络教 学 引 言 数 字 化 技 术 更 越 来 越 多 的 应 用 到 各 个 领 域 ， 小 到 产 品的 策 划 、 设 计 、 制 造 、 销 售 ； 大 到 医 疗 、 教 育 、 军 事 等 等都 在 探 索 使 用 数 字

2、化 技 术 。 数 字 化 技 术 是 以 计 算 机 硬 软 件 、 周 边 设 备 、 协 议 和 网络 为 基 础 的 信 息 离 散 化 表 述 、 定 量 、 感 知 、 传 递 、 存 贮 、处 理 、 控 制 、 联 网 的 集 成 技 术 。 计 算 机 辅 助 设 计 、 信 息 化 施 工 、 智 能 建 筑 、 智 能 交 通 、仿 真 系 统 等 是 土 木 工 程 数 字 化 技 术 发 展 的 主 要 方 向 ， 网 络教 学 也 将 成 为 土 木 工 程 发 展 的 重 要 分 支 。 14.1 计 算 机 辅 助 设 计 (CAD) 计 算 机 辅 助 设 计

3、 (Computer Aided Design） ， 简 称CAD。 我 国 对 CAD的 应 用 和 研 究 ， 开 始 于 20世 纪 70年 代 ， 在80年 代 中 期 进 入 了 全 面 开 发 应 用 阶 段 ， 并 对 土 木 工 程 设计 工 作 带 来 了 越 来 越 大 的 影 响 。 常 用 的 CAD软 件 有 PKPM 、 MIDAS 、 SAP 、 3D3S等 。 14.2 信 息 化 施 工 信 息 化 施 工 ， 就 是 指 在 施 工 过 程 中 所 涉 及 的 各 部分 各 阶 段 广 泛 应 用 计 算 机 信 息 技 术 ， 对 工 期 、 人 力 、材

4、 料 、 机 械 、 资 金 、 进 度 等 信 息 进 行 收 集 、 存 储 、 处理 和 交 流 ， 并 加 以 科 学 地 综 合 利 用 ， 为 施 工 管 理 及 时 、准 确 地 提 供 决 策 依 据 。 信 息 化 施 工 可 大 幅 度 提 高 施 工 效 率 和 保 证 工 程 质量 ， 减 少 或 杜 绝 工 程 事 故 ， 有 效 控 制 成 本 ， 实 现 施 工管 理 现 代 化 。 14.2.1 信 息 化 施 工 现 状 (1)在 建 设 行 业 行 政 主 管 部 门 和 建 筑 企 业 初 步 完 成 计 算机 的 普 及 应 用 ， 但 远 没 到 信

5、息 化 的 阶 段 。 (2)初 步 形 成 了 建 筑 业 专 用 软 件 市 场 ， 有 了 一 批 自 主 知识 版 权 的 信 息 产 品 ， 满 足 单 项 应 用 要 求 ， 但 缺 少 平台 级 系 统 软 件 。(3)信 息 化 总 体 水 平 处 于 直 接 事 务 处 理 阶 段 ， 远 没 达 到深 层 次 推 理 系 统 应 用 阶 段 。(4)建 设 行 业 推 广 信 息 化 施 工 技 术 存 在 的 问 题 和 差 距 。 14.2.2信 息 化 施 工 未 来 发 展 的 重 点 2003-2008年 全 国 建 筑 业 信 息 化 发 展 规 划 纲 要 中

6、提 出 ， 到 2008年 ， 中 国 建 筑 业 将 运 用 信 息 技 术 全 面 提 升业 内 管 理 水 平 和 核 心 竞 争 能 力 ， 同 时 加 快 与 国 际 先 进 技术 接 轨 的 步 伐 ， 形 成 一 批 具 有 国 际 水 平 的 现 代 建 筑 企 业 。 (1)对 具 有 国 际 与 国 内 大 型 项 目 工 程 总 承 包 能 力 的 企业 ， 要 重 点 建 设 “ 一 个 平 台 、 三 大 系 统 ” ， 力 争 到 2008年 达 到 当 时 国 际 一 流 工 程 公 司 的 应 用 水 平 。 (2)对 具 有 总 承 包 国 内 中 小 型 工

7、 程 项 目 能 力 的 企 业 重点 建 立 实 用 性 强 和 充 性 好 的 局 部 信 息 系 统 。 (3)在 施 工 总 承 包 类 中 ， 对 特 级 资 质 企 业 ， 要 求 实 现整 体 管 理 过 程 的 信 息 化 ， 逐 步 建 立 和 完 善 网 络 平 台 和 应用 体 系 ， 同 时 提 高 信 息 技 术 投 入 产 出 比 。 14.3.智 能 化 建 筑 智 能 化 建 筑 是 为 了 适 应 现 在 信 息 社 会 对 建 筑 物 的 功能 ， 环 境 和 高 效 率 管 理 的 要 求 ， 特 别 是 对 建 筑 物 应 具 备信 息 通 信 ， 办

8、公 自 动 化 ， 和 建 筑 设 备 自 动 控 制 和 管 理 等一 系 列 功 能 的 要 求 而 在 传 统 的 基 础 上 发 展 起 来 的 。 智 能 建 筑 一 语 ， 首 次 出 现 于 美 国 联 合 科 技 集 团 TUBS公 司 1984年 1月 在 康 乃 狄 格 州 所 建 设 完 成 的 City Place大 楼 的 宣 传 语 中 。 证 券 大 厦 中 国 国 际 贸 易 中 心 14.3.1 智 能 化 建 筑 的 定 义 及 分 类 目 前 智 能 建 筑 还 没 有 确 切 的 定 义 ， 但 有 两 个 方面 的 要 求 应 予 满 足 。 (1)

9、房 屋 设 备 用 先 进 的 计 算 机 系 统 监 测 与 控 制 ，并 可 通 过 自 动 优 化 或 人 工 干 预 来 保 证 设 备 运 行 的 安全 、 可 靠 高 效 。 (2) 安 装 了 对 居 住 者 的 自 动 服 务 系 统 。 智 能 建 筑 主 要 有 以 下 几 种 类 型 ： 1.专 用 办 公 楼 2.出 租 办 公 楼 3.综 合 性 建 筑 4.住 宅 14.3.2 智 能 化 建 筑 的 系 统 组 成 智 能 建 筑 是 在 建 筑 这 个 平 台 上 ， 由 三 大 子 系 统 所 构成 。 建 筑 平 台 就 是 建 筑 物 （ 包 括 环 境

10、本 身 ） 。 三 大 子 系统 指 ， 通 信 网 络 系 统 ， 办 公 自 动 化 （ 信 息 网 络 ） 系 统 ，建 筑 设 备 自 动 化 系 统 。 智 能 建 筑 系 统 14.3.2 智 能 化 建 筑 的 系 统 组 成 智 能 建 筑 的 通 信 网 络 系 统 是 保 证 楼 内 语 音 ， 数 据 ， 图 像传 输 的 基 础 ， 它 同 时 与 外 部 的 通 信 网 相 连 ， 与 世 界 各 地 互 通信 息 ， 通 信 网 络 系 统 是 智 能 建 筑 的 中 枢 ， 是 把 构 成 智 能 建 筑的 三 大 子 系 统 连 接 成 有 机 的 整 体 的

11、核 心 。 智 能 建 筑 的 信 息 网 络 系 统 提 供 先 进 的 信 息 处 理 功 能 ， 具有 决 策 支 持 体 系 。 设 备 自 动 化 系 统 是 采 用 计 算 机 及 其 网 络 技 术 ， 自 动 控 制技 术 和 通 信 技 术 组 成 的 高 度 自 动 化 的 综 合 管 理 系 统 ， 保 证 建筑 物 内 舒 适 ， 安 全 的 办 公 环 境 ， 同 时 实 现 高 效 节 能 要 求 。 14.3.2 智 能 化 建 筑 的 系 统 组 成 智 能 建 筑 的 综 合 布 线 系 统 的 特 点 是 ： 将 所 有 的 语 音 、数 据 、 视 频 信

12、 号 等 的 布 线 ， 经 过 统 一 的 规 划 设 计 ， 综 合在 一 套 标 准 的 布 线 系 统 中 ， 将 智 能 建 筑 的 三 大 子 系 统 有机 地 连 接 起 来 。 建 筑 环 境 开 创 的 建 筑 空 间 、 网 格 布 线 方 式 、 色 彩合 理 组 合 、 降 低 噪 声 措 施 等 。 14.3.3 智 能 化 建 筑 的 实 施 步 骤 智 能 建 筑的 实 施 步 骤 ，是 使 智 能 建 筑健 康 发 展 的 一个 重 要 措 施 。 实 施 步 骤 14.4 智 能 化 交 通 智 能 化 交 通 ， 英 文 简 写 ITS， 智 能 化 交 通

13、 一 般 包括 以 下 几 个 系 统 ： (1)先 进 交 通 管 理 系 统 ； (2)交 通 信 息 服 务 系 统 ； (3)车 辆 控 制 系 统 ； (4)车 辆 调 度 系 统 ； (5)公 共 交 通 系 统 等 。 智 能 交 通 系 统 标 准 体 系 结 构 划 分 为 两 层 ， 上 层 为智 能 交 通 系 统 通 用 标 准 ， 下 层 为 分 系 统 标 准 。 14.4 智 能 化 交 通 ITS中 的 通 信 技 术 主 要 包 括 ： (1)无 线 电 广 播 ； (2)电 缆 通 信 ； (3)微 波 通 信 ； (4)移 动 通 信 ； (5)光 纤 通

14、 信 ； (6)数 字 基 带 通 信 ； (7)数 字 载 波 通 信 ； (8)红 外 线 与 超 声 波 通 信 ； (9)卫 星 通 信 。 14.4 智 能 化 交 通 ITS中 的 信 息 技 术 主 要 包 括 ： （ 1） 行 车 记 录 仪 ； （ 2） GPS GSM GIS车 辆 调 度 管 理 系 统 ； （ 3） 现 代 图 像 处 理 技 术 ； （ 4） 模 式 识 别 技 术 ； （ 5） 数 据 压 缩 及 传 输 技 术 。 14.5 仿 真 系 统 计 算 机 模 拟 仿 真 技 术 是 随 着 计 算 机 硬 件 的 发 展 而 得到 迅 速 发 展 。

15、 计 算 机 仿 真 是 利 用 计 算 机 对 自 然 现 象 、 系统 功 能 以 致 人 脑 思 维 等 客 观 世 界 进 行 逼 真 的 模 拟 。 这 种模 拟 仿 真 是 数 值 模 拟 的 进 一 步 发 展 。 14.5.1 计 算 机 模 拟 仿 真 在 土 木 工 程 教 学 中 的 应 用 采 用 计 算 机模 拟 的 方 法 ， 利用 计 算 机 图 形 系统 构 成 一 个 模 拟的 试 验 环 境 ， 学生 向 计 算 机 输 入构 件 数 据 后 ， 就可 以 在 屏 幕 上 观察 到 构 件 破 坏 的全 过 程 及 其 内 外部 的 各 种 变 化 。 仿

16、真 实 验 14.5.2 计 算 机 模 拟 仿 真 在 结 构 工 程 中 的 应 用 当 结 构 形 式 特 殊 、 荷 载 及 材 料 特 性 特 殊 十 分 复 杂时 ， 人 们 常 常 借 助 于 结 构 的 模 型 试 验 来 测 得 其 受 力 性能 。 当 结 构 参 数 发 生 变 化 时 ， 这 种 试 验 有 时 就 受 到 场地 和 设 备 的 限 制 ， 这 时 利 用 计 算 机 仿 真 技 术 就 可 以 实现 。 结 构 工 程 的 计 算 机 还 用 于 事 故 的 反 演 ， 寻 找 事 故的 原 因 。 14.5.3 计 算 机 模 拟 仿 真 在 防 灾

17、 工 程 中 的 应 用 人 类 与 自 然 灾 害 或 人 为 灾 害 作 了 长 期 的 斗 争 。 由于 灾 害 的 重 复 试 验 几 乎 是 不 可 能 的 ， 因 而 计 算 机 仿 真在 这 一 领 域 的 应 用 非 常 有 意 义 。 目 前 ， 已 有 不 少 关 于 抗 灾 防 灾 的 模 拟 仿 真 软 件 被研 制 成 功 。 14.5.4 计 算 机 模 拟 仿 真 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 岩 土 处 于 地 下 ， 往 往 难 于 直 接 观 察 ， 而 计 算 机 仿真 则 可 以 把 内 部 过 程 展 示 出 来 ， 有 很 大 的 实 用 价

18、值 。 14.6 土 木 工 程 专 业 中 计 算 机 辅 助 教 学 与 网 络 教 学 计 算 机 辅 助 教 学 (Computer-Aided Instruction，简 称 CAI)是 计 算 机 应 用 于 教 育 领 域 的 主 要 方 面 。 典 型 的 CAI系 统 是 在 学 习 者 和 计 算 机 之 间 的 一 系 列交 互 活 动 中 开 展 教 学 的 。 这 种 人 机 交 互 活 动 是 由 CAI软件 系 统 控 制 的 。 随 着 互 联 网 的 普 及 ， 网 络 教 育 又 成 为 新的 一 种 计 算 机 辅 助 教 学 。 14.6.1 计 算 机

19、 辅 助 教 学 CAI 一 、 计 算 机 辅 助 教 学 的 主 要 特 点 ： (1)形 式 多 样 、 生 动 活 泼 。 (2)高 度 交 互 、 因 材 施 教 。 (3)信 息 量 大 、 重 现 力 强 。 (4)界 面 友 好 、 操 作 简 单 。二 、 计 算 机 辅 助 教 学 的 主 要 优 点 ： (1)有 利 于 增 强 教 学 效 果 。 (2)有 利 于 贯 彻 因 材 施 教 的 原 则 。 (3)有 利 于 激 发 学 习 者 的 兴 趣 。 (4)有 利 于 培 养 学 习 者 的 多 种 能 力 。 (5)有 利 于 提 高 教 学 质 量 。 14.

20、6.1 计 算 机 辅 助 教 学 CAI 土 木 工程 概 论 CAI 从土 木 工 程 的 历史 、 现 状 与 未来 的 视 角 ， 立足 国 内 ， 涉 及世 界 ， 全 面 描述 了 土 木 工 程所 涵 盖 的 广 泛内 容 。 土 木 工 程 概 论 CAI 14.6.2 网 上 教 学 与 学 习 网 络 的 发 展 ，网 上 教 学 与 学 习已 成 为 可 能 。 它除 了 CAI的 优 点以 外 ， 还 具 备 网上 答 疑 、 网 上 讨论 等 虚 拟 教 室 或学 术 论 坛 的 功 能 ，右 图 为 土 木 工程 概 论 网 络 课程 的 界 面 。 土 木 工 程 概 论 网 络 课 程 课 外 检 索(1)展 望 计 算 机 技 术 在 土 木 工 程 中 的 应 用 。(2)撰 写 小 报 告 ： “ 我 所 了 解 的 信 息 化 交 通 ” 。