混凝土坝仓面振捣机械施工仿真方法技术

本发明专利技术提供一种混凝土坝仓面振捣机械施工仿真方法，包括以下步骤：针对建立判断规则和仿真模型中涉及到的参数进行数据采集和整理；建立产生式判断规则；建立以满足工期最短为目标函数的决策函数，所述的决策函数需满足约束条件；建立仓面振捣任务分配仿真模型；通过以上步骤实现对包括机械施工主体和人工施工主体优化的仓面振捣任务分配。本发明专利技术能指导仓面施工机械和振捣工人的配置，合理划分振捣机械和人工振捣区域，为机械和人工配置提供有利参考，也是未来实现智能化任务分配的前置条件，同时避免了因为任务分配不合理带来的振捣机械对其他施工构件的破坏，提高了施工安全。

【技术实现步骤摘要】
混凝土坝仓面振捣任务分配方法
本专利技术涉及振捣任务分配方法，特别是一种混凝土坝仓面振捣任务分配方法。
技术介绍
在混凝土运输至浇筑仓面后，平仓振捣工作是形成混凝土坝浇筑块实体、保证混凝土浇筑质量的关键工序。目前混凝土坝多以机械振捣为主，但对于靠近模板、钢筋密集、止水设施附近、二期混凝土以及振捣机械不易操作或有特殊要求的部位，例如有监控设备、温控测温光纤等，仍需采用人工手持振捣棒进行振捣。机械和人工各自工作范围的确定实质上是振捣任务分配问题，这是进行施工机械路径规划和施工资源配置(尤其是人工配置)的前提。不合理的任务分配不仅影响资源配置效率，还可能带来施工安全隐患(机械施工破坏其他施工构件)。目前任务分配主要考虑缆机工作范围(主要据此确定振捣车的数量，按条带施工顺序大概确定振捣车数量及其工作范围)、施工人员的经验并参考类似工程。存在的主要问题是任务分配的主观性较强，增加资源配置难度，降低资源配置效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种混凝土坝仓面振捣任务分配方法，能针对混凝土坝仓面施工特点，分析振捣机械运行施工约束条件，采用产生式规则建立振捣任务分配目标决策函数和仓面振捣任务分配仿真模型，划分振捣机械和人工振捣区域，以利于科学进行机械、人工配置及机械路径规划的混凝土仓面振捣任务。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种混凝土坝仓面振捣任务分配方法，包括以下步骤：s1、针对建立判断规则和仿真模型中涉及到的参数进行数据采集和整理；s2、建立产生式判断规则；s3、建立以满足工期最短为目标函数的决策函数，所述的决策函数需满足约束条件；s4、建立仓面振捣任务分配仿真模型；通过以上步骤实现对包括机械施工主体和人工施工主体优化的仓面振捣任务分配。优选的方案中，所述的数据包括浇筑块信息、机械技术参数、机械作业空间、工人工种和熟练程度。优选的方案中，判断规则包括：一、机械优先原则，即在进行任务分配时优先由机械来完成；二、比较分配原则，即在仓面某些特殊区域的振捣任务无法确定时，对机械施工主体和人工施工主体的施工效率进行比较后再进行任务分配；具体为：当机械施工主体在仓面可通过、空间可达且可条带施工时，仓面振捣任务分配给机械施工主体完成；当机械施工主体在仓面可通过、空间可达但无法条带施工时，通过机械施工效率和人工施工效率的比较来进行任务分配；当机械施工主体空间不可达，仓面振捣任务分配给人工施工主体完成。优选的方案中，更具体的步骤如下：s41、设定位于浇筑块中的场景；s42、判断机械施工主体(1)空间是否可通行，是则下一步，否则转至s48；s43、判断机械施工主体(1)空间是否可达，是则下一步，否则转至s48；s44、判断机械施工主体(1)是否可条带施工，是则下一步，否则转至s47；s45、将捣振任务分配给机械施工主体(1)；s46、记录机械振捣范围信息，转至s49；s47、计算机械生产率和人工生产率，并比较，若计算机械生产率较高，则转至s45，若人工生产率较高则下一步；s48、将捣振任务分配给人工施工主体，记录人工振捣范围信息，转至s49；s49、判断是否遍历了浇筑块的场景，若否，则场景推进，转至s42；若是则获取机械振捣范围信息和人工振捣范围信息，结束；通过以上步骤实现仓面振捣任务优化分配。优选的方案中，机械施工效率为：式中，Pm：机械施工效率(m3/h)；Vm：振捣面积；Tm：振捣时间；δm：时间利用系数；wmc：振捣条带宽度(m)；wms：条带搭接宽度(m)；lm：振捣长度(m)；hm：振捣深度(m)；vm：振捣车振捣速度(m/t)；tm：振捣车转向掉头或换挡时间(s)；人工施工效率为：式中，Pl：人工生产率(m3/h)；Vl：振捣面积；Tl：振捣时间；wl：振捣宽度(m)；ll：振捣长度(m)；hl：振捣深度(m)，振捣深度一般要插入下层混凝土约5cm以利于上下层混凝土结合，一般为55-65cm；vl：人工手持振捣棒进行振捣的速度(m/t)。优选的方案中，所述的产生式判断规则的形式为“IF条件THEN结论”或执行结论所规定的操作；具体步骤为：从浇筑块的状态信息和相关边界条件出发，将已知事实与规则的前提条件相匹配，匹配成功规则的结论作为事实加入事实库中，并继续上述过程，将更新的事实库中所有事实再与规则相匹配，直到无可匹配的规则为止。优选的方案中，建立产生式判断规则的步骤为：s21、初始化事实库，把问题的初始已知事实送入事实库中；事实库用于存储问题求解过程中以一定数据结构表示的当前信息的数据库；根据混凝土坝仓面机械振捣的约束条件和施工原则，提取仓面振捣任务分配的判断规则，并建立规则知识库；当规则库中某条产生式的前提条件可与事实库中的某些已知事实匹配时，该产生式就被激活，并把由该产生式推理出的结论保存至事实库中，作为后面推理的已知事实；s22、若规则库中存在尚未使用过的规则，而且它的前提条件可与事实库中的已知事实匹配，则转至第s23步；若不存在这样的规则，则转至第s24步；s23、执行当前选中的规则，并标记该规则，把该规则执行后得到的结论保存至事实库中，如果该规则的结论部分规定了某一或某些操作，则执行这些操作；s24、要求用户提供进一步的关于问题的已知事实，若能提供，则转至第s22步，否则结束问题的求解过程；s25、检查事实库中是否已包含问题的解，若已包含，则结束问题的求解过程；否则转至第s22步；s26、若规则库中不再有未使用过的规则，则结束问题的求解过程。优选的方案中，s25步中，为了检查事实库中是否包含问题的解的方法为：1)对应性检查；即把问题的全部最终的结论全部列于一张表中，当执行一条规则得到一个结论时，就检查该结论是否包含在表中，若包含在表中，说明它就是最终结论，问题的解已求得；或者，2)优先检查标记；即对每条结论部分是最终结论的产生式规则分别做标记，当执行到上述步骤中的第s23步时，检查该选中的规则是否带有这个标记，若带有，则由该规则推出的结论就是最终结论，问题的解已求得。优选的方案中，决策函数需满足约束条件为：机械可通过性、机械空间可达性及成本约束；机械的可通过性是指机械施工主体在受状态约束的仓面能否通行的判断，与施工仓面状态和机械自身的技术参数有关；空间可达性用于判断机械施工主体机械臂牵引下的振捣棒能否到达施工区域并顺利完成施工区域的振捣任务，其影响因素主要包括振捣车作业空间和施工仓面状态；成本约束为式中，i、j分别表示振捣车和振捣工人的数量，Ci：第i台机械施工主体仓面振捣的成本，包括运行、振捣、迁移搬运、返工耗费成本之和，Cj：第j人的仓面振捣的成本，包括振捣、返工耗费成本之和。优选的方案中，混凝土坝仓面作业系统的仿真模型为离散事件系统，在仿真过程中，采用事件单位推进方式，当仓面振捣任务施工主体切换，即机械施工主体和人工施工主体的切换时，利用仿真时钟推进机制刷新场景。本专利技术提供的一种混凝土坝仓面振捣任务分配方法，解决了现有技术中任务分配主要考虑缆机工作范围、施工人员的经验并参考类似工程，任务分配的主观性较强，增加资源配置难度，可能降低资源配置效率，还可能因为任务分配不合理导致施工构件的破坏等施工安全隐患等技术难题。本专利技术基于产生式判断规则和任务分配仿真设计了混凝土坝仓面振本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土坝仓面振捣任务分配方法，其特征是包括以下步骤：s1、针对建立判断规则和仿真模型中涉及到的参数进行数据采集和整理；s2、建立产生式判断规则；s3、建立以满足工期最短为目标函数的决策函数，所述的决策函数需满足约束条件；s4、建立仓面振捣任务分配仿真模型；通过以上步骤实现对包括机械施工主体和人工施工主体优化的仓面振捣任务分配。

【技术特征摘要】
1.一种混凝土坝仓面振捣任务分配方法，其特征是包括以下步骤：s1、针对建立判断规则和仿真模型中涉及到的参数进行数据采集和整理；s2、建立产生式判断规则；s3、建立以满足工期最短为目标函数的决策函数，所述的决策函数需满足约束条件；s4、建立仓面振捣任务分配仿真模型；通过以上步骤实现对包括机械施工主体和人工施工主体优化的仓面振捣任务分配。2.根据权利要求1所述的一种混凝土坝仓面振捣任务分配方法，其特征是：所述的数据包括浇筑块信息、机械技术参数、机械作业空间、工人工种和熟练程度。3.根据权利要求1所述的一种混凝土坝仓面振捣任务分配方法，其特征是判断规则包括：一、机械优先原则，即在进行任务分配时优先由机械来完成；二、比较分配原则，即在仓面某些特殊区域的振捣任务无法确定时，对机械施工主体和人工施工主体的施工效率进行比较后再进行任务分配；具体为：当机械施工主体在仓面可通过、空间可达且可条带施工时，仓面振捣任务分配给机械施工主体完成；当机械施工主体在仓面可通过、空间可达但无法条带施工时，通过机械施工效率和人工施工效率的比较来进行任务分配；当机械施工主体空间不可达，仓面振捣任务分配给人工施工主体完成。4.根据权利要求3所述的一种混凝土坝仓面振捣任务分配方法，其特征是：更具体的步骤如下：s41、设定位于浇筑块中的场景；s42、判断机械施工主体(1)空间是否可通行，是则下一步，否则转至s48；s43、判断机械施工主体(1)空间是否可达，是则下一步，否则转至s48；s44、判断机械施工主体(1)是否可条带施工，是则下一步，否则转至s47；s45、将捣振任务分配给机械施工主体(1)；s46、记录机械振捣范围信息，转至s49；s47、计算机械生产率和人工生产率，并比较，若计算机械生产率较高，则转至s45，若人工生产率较高则下一步；s48、将捣振任务分配给人工施工主体，记录人工振捣范围信息，转至s49；s49、判断是否遍历了浇筑块的场景，若否，则场景推进，转至s42；若是则获取机械振捣范围信息和人工振捣范围信息，结束；通过以上步骤实现仓面振捣任务优化分配。5.根据权利要求4所述的一种混凝土坝仓面振捣任务分配方法，其特征是：机械施工效率为：式中，Pm：机械施工效率(m3/h)；Vm：振捣面积；Tm：振捣时间；δm：时间利用系数；wmc：振捣条带宽度(m)；wms：条带搭接宽度(m)；lm：振捣长度(m)；hm：振捣深度(m)；vm：振捣车振捣速度(m/t)；tm：振捣车转向掉头或换挡时间(s)；人工施工效率为：式中，Pl：人工生产率(m3/h)；Vl：振捣面积；Tl：振捣时间；wl：振捣宽度(m)；ll：振捣长度(m)；hl：振捣深度(m)，振捣深度一般要插入下层混凝土约5cm以利于上下层混凝土结合，一般为55-65cm；vl：人工手持振捣棒进行振捣的速度(m/t)。6.根据权利要求1～5任一项所述的一种混凝土坝仓面振捣任务分配方法，其特征是：所述的产生式判断规则的形式为“IF条件THEN结论”或执行结论所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇峰，周宜红，赵春菊，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32