《智能建造數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)》課件 第1-5章 緒論-數(shù)據(jù)展現(xiàn)及數(shù)字孿生

《智能建造數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)》緒論1章第XXX主講人指導人XXX時間指導人學習導讀行業(yè)PPT模板/hangye/本章介紹了數(shù)字經(jīng)濟、數(shù)字技術(shù)與土木工程信息化的相關(guān)概念及關(guān)系，目的在于了解數(shù)字技術(shù)在土木工程規(guī)劃、設(shè)計、施工、管養(yǎng)中的應(yīng)用，為更深層次的學習打下良好的基礎(chǔ)。目錄CONTENT01現(xiàn)代科技革命與建設(shè)行業(yè)的發(fā)展趨勢行業(yè)PPT模板/hangye/02基于數(shù)據(jù)流的智能技術(shù)架構(gòu)簡介03工程建設(shè)領(lǐng)域的現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)簡介STEPONE現(xiàn)代科技革命與建設(shè)行業(yè)的發(fā)展趨勢01/現(xiàn)代科技革命與建設(shè)行業(yè)的發(fā)展趨勢科技革命的歷程和未來

數(shù)字化及意義現(xiàn)代科技革命與建設(shè)行業(yè)科技革命的歷程和未來PART01帶來了鑄鐵、玻璃等新型建筑材料的出現(xiàn)，用鑄鐵和玻璃建造而成的倫敦水晶宮成為那個時代的標志性建筑。第一次科技革命電力技術(shù)的發(fā)明，因為有了電燈、電梯等電氣設(shè)備，美國開始建造摩天大樓。第二次科技革命包括以下三個階段：信息技術(shù)革命：始于20世紀60年代，使得信息傳播和交流更加便捷。數(shù)字經(jīng)濟時代：始于21世紀初，推動了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。新一代科技革命：始于21世紀中期，將會在未來對社會生活和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生深遠影響。第三次科技革命PART02PART03數(shù)字化及意義數(shù)字技術(shù)優(yōu)點數(shù)字化是信息社會、智能社會的基礎(chǔ)。數(shù)字化是指用0和1的兩位編碼來實現(xiàn)信息記錄、傳送和表現(xiàn)的綜合技術(shù)，可將物理實體轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，以便于存儲、處理、傳輸和使用。相較于模擬技術(shù)，數(shù)字技術(shù)有如下優(yōu)點：（1）信息可以無限制復制：由于采用兩級化的存儲方式，使得在復制和存儲過程中幾乎不存在失真；（2）信息便于長距離傳送：無論是有限還是無線，在傳送過程中抗干擾能力強，且可以通過增幅來保真；（3）信息便于處理：由于現(xiàn)代計算機的架構(gòu)是建立在基于2進制的數(shù)字技術(shù)上的，因此數(shù)字量可以方便地進行各種計算和分析。數(shù)字化及意義數(shù)字化意義數(shù)字化是數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)深刻地改變了我們的生活和工作方式，具有以下幾個方面的意義：（2）其次，數(shù)字化提高了生產(chǎn)效率和降低了成本。數(shù)字化技術(shù)可以自動化許多生產(chǎn)和服務(wù)過程，從而提高效率和精度，同時減少了人力成本和錯誤率。（3）再次，數(shù)字化提高了用戶體驗和服務(wù)質(zhì)量。數(shù)字化技術(shù)可以根據(jù)用戶的需求和偏好進行個性化定制，提供更加便捷和高質(zhì)量的服務(wù)。（4）最后，數(shù)字化促進了創(chuàng)新和發(fā)展。數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，帶來了新的商業(yè)模式和機會，推動了經(jīng)濟和社會的發(fā)展。（1）首先，數(shù)字化提高了信息的可訪問性和可傳遞性。通過數(shù)字化技術(shù)，大量的信息可以被輕松地存儲、傳輸和分享，使得信息的獲取和利用變得更加容易和高效。數(shù)字化及意義數(shù)字化發(fā)展趨勢數(shù)字化的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（2）數(shù)字化技術(shù)的深入融合。數(shù)字化技術(shù)將與人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)深度融合，形成更加強大和智能的數(shù)字化系統(tǒng)和平臺。（3）數(shù)字化技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。數(shù)字化技術(shù)將更加注重可持續(xù)發(fā)展，包括節(jié)能減排、資源回收利用、環(huán)境保護等方面，促進經(jīng)濟的綠色和可持續(xù)發(fā)展。（1）數(shù)字化技術(shù)的廣泛應(yīng)用。數(shù)字化技術(shù)將被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，包括制造業(yè)、金融、醫(yī)療、教育、娛樂等，推動行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和升級?？偟膩碚f，數(shù)字化技術(shù)將繼續(xù)深入影響和改變我們的生活和工作方式，帶來更加高效、便捷、智能和可持續(xù)的生產(chǎn)和生活方式。現(xiàn)代科技革命與建設(shè)行業(yè)在現(xiàn)代科技革命的潮流下，建設(shè)行業(yè)正朝著數(shù)字化、智能化、綠色化、可持續(xù)化和全球化等方向發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：總的來說，現(xiàn)代科技革命對建設(shè)行業(yè)的影響是多方面的，從數(shù)字化轉(zhuǎn)型到技術(shù)創(chuàng)新、智能化和綠色化等各個方面都有深遠的影響。未來，建設(shè)行業(yè)需要不斷跟進科技革命的發(fā)展，推動著建筑服務(wù)業(yè)的升級和創(chuàng)新。例如，建筑信息模型（BIM）技術(shù)可以在建筑設(shè)計和施工過程中實現(xiàn)各個環(huán)節(jié)的協(xié)同和優(yōu)化，提高了項目管理和效率。推動了建設(shè)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型例如，智能建筑技術(shù)的應(yīng)用可以提供更加便捷、高效、安全的建筑服務(wù)和管理，推動著建筑服務(wù)業(yè)的升級和創(chuàng)新。推動了建設(shè)行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展例如，太陽能、風能等新型能源技術(shù)的應(yīng)用使建筑更加環(huán)保和節(jié)能。催生了建設(shè)行業(yè)新技術(shù)的發(fā)展代科技革命使得建筑行業(yè)的全球化程度不斷深化，使建筑行業(yè)更加智能化和綠色化，追求更加可持續(xù)的建筑形態(tài)和服務(wù)。促進了建設(shè)行業(yè)國際化、智能化和綠色化STEPTWO基于數(shù)據(jù)流的智能技術(shù)架構(gòu)簡介02/基于數(shù)據(jù)流的智能技術(shù)架構(gòu)簡介智能建造技術(shù)的架構(gòu)基于數(shù)據(jù)流的智能技術(shù)架構(gòu)簡介智能技術(shù)的種類很多，但無論哪種智能技術(shù)，其架構(gòu)都是基于數(shù)據(jù)流：亦即數(shù)據(jù)的產(chǎn)生

傳送

分析及管理

應(yīng)用。智能建造技術(shù)也不例外，如圖所示，其基本構(gòu)架也可以分為數(shù)據(jù)感知層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)分析管理層和數(shù)據(jù)應(yīng)用層?；跀?shù)據(jù)流的智能技術(shù)架構(gòu)簡介數(shù)據(jù)感知層：負責土木工程項目在規(guī)劃設(shè)計和建造過程中人員、機械、資源、環(huán)境等相關(guān)信息以及工程設(shè)計、建造情況如質(zhì)量、進度、安全等相關(guān)信息的收集，實現(xiàn)建筑工程建設(shè)過程更加透徹、深度、全面的信息感知。主要包括設(shè)計數(shù)據(jù)、現(xiàn)實數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸層：負責信息感知層所獲取的建筑工程項目相關(guān)的信息或數(shù)據(jù)的傳輸與共享，從技術(shù)上講主要是通過衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)來實現(xiàn)的，目的是實現(xiàn)建造過程中人與物、物與物、人與人以及終端與數(shù)據(jù)平臺間的信息傳輸與共享，實現(xiàn)更加全面的互聯(lián)互通。數(shù)據(jù)分析管理層：負責提供海量信息存儲和數(shù)據(jù)分析處理的能力，負責存放著建造過程中所必需的各種信息，如與設(shè)計相關(guān)的BIM信息、人員、機械設(shè)備、材料、環(huán)境信息等，從技術(shù)角度來說可以使用云存儲技術(shù)構(gòu)建基于云的數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)應(yīng)用層：建立一系列標準化的服務(wù)類應(yīng)用，根據(jù)建筑工程項目參與方不同需求為其提供針對性的、個性化的應(yīng)用服務(wù)，進而使得建筑工程項目建造過程、管養(yǎng)過程的全壽命周期更加智慧化。數(shù)據(jù)對象層：是工程建設(shè)的核心組成部分，包括施工人員、工程機械、資源、環(huán)境和產(chǎn)品等。STEPTHREE工程建設(shè)領(lǐng)域的現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)簡介03/工程建設(shè)領(lǐng)域的現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)簡介工程勘察

工程設(shè)計工程建造工程養(yǎng)護管理

工程監(jiān)理與試驗、檢測工程勘察工程設(shè)計是土木工程的重要組成部分，旨在以最經(jīng)濟、最安全、最環(huán)保、最高效的方式規(guī)劃、設(shè)計和建造工程項目。現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)在工程設(shè)計中的應(yīng)用越來越廣泛，為設(shè)計師提供了更多的工具和資源來優(yōu)化設(shè)計方案和提高工作效率，其主要應(yīng)用場景包括以下幾個方面：

高精度地形測繪包括無人機航攝、激光雷達測量、衛(wèi)星遙感等技術(shù)，能夠提供精度高、覆蓋范圍廣的數(shù)字地形模型，為工程勘察提供可靠的地形數(shù)據(jù)。地質(zhì)探測包括地層探測、水文地質(zhì)探測、巖土工程探測等，能夠提供更為準確和詳細的地質(zhì)數(shù)據(jù)，為工程設(shè)計和施工提供可靠的技術(shù)支持。三維可視化包括虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等技術(shù)，能夠提供更為直觀、全面的勘察數(shù)據(jù)，為工程設(shè)計和施工提供更為直觀和可靠的數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)分析和處理包括數(shù)據(jù)挖掘、機器學習等技術(shù)，能夠提取有用的信息和規(guī)律，為工程設(shè)計和施工提供更為客觀和準確的數(shù)據(jù)支持?？偟膩碚f，現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用為工程勘察帶來了更為高效、準確和可靠的手段，能夠提高勘察數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準確性，為工程設(shè)計和施工提供可靠的技術(shù)支持。工程設(shè)計工程設(shè)計是土木工程的重要組成部分，旨在以最經(jīng)濟、最安全、最環(huán)保、最高效的方式規(guī)劃、設(shè)計和建造工程項目。其主要應(yīng)用場景包括以下幾個方面：未來，隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，數(shù)字化設(shè)計將成為工程設(shè)計的主流趨勢。結(jié)構(gòu)分析和仿真包括有限元分析、計算流體力學等技術(shù)，能夠模擬工程結(jié)構(gòu)在不同荷載和環(huán)境下的受力情況，為工程設(shè)計提供準確的技術(shù)支持。虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實將設(shè)計方案以虛擬的形式呈現(xiàn)出來，使設(shè)計師和用戶能夠更為直觀地了解設(shè)計方案的效果和特點。三維建模和可視化包括計算機輔助設(shè)計（CAD）、建筑信息模型（BIM）等技術(shù)，能夠提供精確、可視化的設(shè)計方案，提高設(shè)計的質(zhì)量和效率。智能化設(shè)計包括基于規(guī)則的設(shè)計、基于優(yōu)化算法的設(shè)計等技術(shù)，能夠自動化地生成優(yōu)化的設(shè)計方案，提高了設(shè)計效率和準確度。工程建造隨著科技的快速發(fā)展和應(yīng)用，現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程建造領(lǐng)域，幫助優(yōu)化施工過程、提高工程質(zhì)量和效率，減少資源浪費，降低成本，提高安全性，其主要應(yīng)用場景包括以下幾個方面：總的來說，現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)在工程建造中的應(yīng)用場景非常廣泛，能夠提高施工效率和質(zhì)量，降低施工成本，為工程建設(shè)提供可靠的技術(shù)支持。未來，隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，數(shù)字化施工將成為工程建造的主流趨勢。（1）智能化施工管理包括施工進度管理、材料管理、質(zhì)量控制和安全監(jiān)控等方面，如圖無人駕駛壓路機用于施工路面，能夠提高施工效率、安全和質(zhì)量，降低施工成本。（2）工藝模擬和可視化包括虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等技術(shù)，能夠模擬施工過程，提高施工效率和質(zhì)量。（3）機器人和無人機應(yīng)用能夠自動化地完成一些施工任務(wù)，如搬運、噴涂等，提高施工效率和質(zhì)量。工程養(yǎng)護管理工程養(yǎng)護管理對于保障國家經(jīng)濟和社會發(fā)展至關(guān)重要。它可以保障基礎(chǔ)設(shè)施的安全性、提高使用壽命、促進經(jīng)濟發(fā)展、提高居民生活質(zhì)量、推動可持續(xù)發(fā)展。同樣，現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)在工程管養(yǎng)中的應(yīng)用越來越廣泛，主要應(yīng)用場景包括以下幾個方面：

遠程監(jiān)測和維護包括實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、遠程診斷等方面，能夠提高設(shè)施運行效率和降低維護成本。大數(shù)據(jù)分析和處理包括數(shù)據(jù)挖掘、機器學習等技術(shù)，能夠提取有用的信息和規(guī)律，為設(shè)施運行和維護提供更為客觀和準確的數(shù)據(jù)支持。虛擬仿真和可視化包括虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等技術(shù)，能夠模擬設(shè)施運行過程，提高設(shè)施運行效率和安全性。智能化設(shè)備管理包括設(shè)備監(jiān)測、故障診斷等方面，能夠提高設(shè)備運行效率和延長設(shè)備壽命?？偟膩碚f，現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)在基礎(chǔ)設(shè)施的養(yǎng)護和管理中的應(yīng)用場景非常廣泛，能夠提高設(shè)施運行效率和安全性，降低維護成本，為基礎(chǔ)設(shè)施運行和維護提供可靠的技術(shù)支持。工程監(jiān)理與試驗、檢測工程監(jiān)理及試驗、檢測是土木工程建設(shè)中不可或缺的環(huán)節(jié)，對于保障工程質(zhì)量和安全、降低工程風險、促進可持續(xù)發(fā)展具有重要作用?，F(xiàn)代數(shù)字技術(shù)同樣有廣泛的應(yīng)用場景。主要有：（1）數(shù)字化試驗設(shè)備數(shù)字技術(shù)可以幫助設(shè)計和制造更加智能化和精準化的試驗設(shè)備，例如通過使用傳感器、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對試驗過程的實時監(jiān)測和控制，并且提高試驗效率和準確性。（2）無損檢測技術(shù)數(shù)字化技術(shù)可以幫助實現(xiàn)對建筑材料和結(jié)構(gòu)的無損檢測，例如通過使用紅外線成像、超聲波檢測等技術(shù)，可以對混凝土、鋼材和木材等材料進行質(zhì)量檢驗。（3）建筑信息模型（BIM）的應(yīng)用BIM技術(shù)可以幫助監(jiān)理和試驗、檢測人員實現(xiàn)對建筑模型和相關(guān)數(shù)據(jù)的可視化和數(shù)字化管理。（4）數(shù)據(jù)分析和人工智能的應(yīng)用通過對試驗、檢測和監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析和處理，可以幫助工程人員進行決策和預測，提高工作質(zhì)量和效率。同時，人工智能技術(shù)也可以用于合同管理、合規(guī)性監(jiān)督、檢測設(shè)備管理、數(shù)據(jù)分析和故障診斷等方面，同時也可以幫助實現(xiàn)數(shù)字化報告和信息交流?！吨悄芙ㄔ鞌?shù)字技術(shù)基礎(chǔ)》感謝聆聽1章第XXX主講人指導人XXX時間指導人教材配套PPT《智能建造數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)》數(shù)字采集2章第XXX主講人指導人XXX時間指導人教材配套PPT學習導讀行業(yè)PPT模板/hangye/本章主要介紹數(shù)字技術(shù)與土木工程信息化中各種數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)募夹g(shù)和方法。在學習過程中，需要熟悉工程測試和工程物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取的整個過程；了解各種檢測、測繪、監(jiān)測、勘察等專業(yè)儀器設(shè)備和技術(shù)，以及多種通信技術(shù)相關(guān)知識。目錄CONTENT01數(shù)字采集概述行業(yè)PPT模板/hangye/02基于移動設(shè)備的數(shù)字采集03基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)字采集04基于遙感及圖像識別技術(shù)的數(shù)據(jù)采集05位置信息采集STEPONE概述01/概述背景數(shù)據(jù)采集概念

面對建設(shè)工地面積大、建筑結(jié)構(gòu)復雜、人員多、設(shè)備物資分散、管理作業(yè)流程瑣碎等特點，采用傳統(tǒng)的人工巡視、紙筆記錄的信息獲取方式早已無法滿足大型項目建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控管理需求。

通過各種專業(yè)檢測設(shè)備和無線通信傳輸?shù)燃夹g(shù)，極大地提高了我們的信息數(shù)據(jù)采集能力和采集數(shù)據(jù)的準確性、時效性、便捷性。

利用信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化手段進行信息數(shù)據(jù)采集與傳輸，創(chuàng)新監(jiān)管模式是解決工程建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)管中信息采集與傳輸困難、監(jiān)管手段落后等難題的必由之路。背景背景

數(shù)據(jù)采集(DAQ)，又稱數(shù)據(jù)獲取，是指從傳感器和其他設(shè)備中自動采集非電量或電量信號，送到上位機中進行分析、處理。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域，如視頻攝像頭、傳感器、麥克風等都是數(shù)據(jù)采集工具。具體的采集方法有接觸式和非接觸式兩種形式，檢測元件也多種多樣。數(shù)據(jù)采集的目的是測量表面光亮(視頻)、電壓、位移、振動、溫度、壓力、聲音等物理量。無論采集哪種數(shù)據(jù)，都需要將模塊化硬件、應(yīng)用軟件和計算機結(jié)合。典型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整合了信號、傳感器、激勵器、信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集設(shè)備和應(yīng)用軟件等。能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集的設(shè)備種類有很多，大致可以分為基于移動的設(shè)備和基于固定的設(shè)備(下文主要介紹物聯(lián)網(wǎng))兩類。數(shù)據(jù)采集的概念圖2-1檢測設(shè)備數(shù)據(jù)采集流程圖STEPTWO基于移動設(shè)備的數(shù)據(jù)采集02/基于移動設(shè)備的數(shù)據(jù)采集測試對象振動測試技術(shù)電磁波測試技術(shù)實驗室力學試驗設(shè)備測試平臺目前工程上的專業(yè)測量、檢測技術(shù)基本都是利用聲、光、磁、電及振動等特性來獲取與待檢測或待監(jiān)測對象品質(zhì)有關(guān)的數(shù)據(jù)信息，主要可分為波動振動類、電磁波類等。測試對象測試對象移動設(shè)備又稱行動裝置(MobileDevice)、手持裝置(HandheldDevice)等，通過它可以隨時隨地采集、訪問、獲得各種數(shù)據(jù)信息。智能手機，平板電腦(Pad)，各種檢測、測量設(shè)備等均屬于移動設(shè)備，具有便攜性、快速機動、適應(yīng)性和擴展性強等特點。振動測試技術(shù)利用傳感器拾取測試對象表面的微小振動來進行檢測是常用的方法，典型的方法包括沖擊彈性波法、超聲波法、聲振法等。

振動測試技術(shù)振動測試技術(shù)（1）沖擊彈性波法

采用機械式激振讓測試對象內(nèi)部或者表面產(chǎn)生微小的擾動，利用振動傳感器接收信號的方法稱為沖擊彈性波法，由于其具有能量大、測試距離遠且適用于頻譜分析等優(yōu)點，正得到越來越廣泛的應(yīng)用。近年來多點檢測的彈性波計算機斷層掃描術(shù)(CT)和彈性波雷達(ElasticWaveRadar，簡稱EWR)等可視化技術(shù)得到了飛躍式發(fā)展。圖2-2沖擊彈性波檢測儀

移動設(shè)備的數(shù)據(jù)采集（2）超聲波法

超聲波法與彈性波法類似，但其激振的方式和激發(fā)的信號頻率有很大區(qū)別。超聲波檢測儀采用壓電式晶狀體進行激振和接收，激發(fā)的信號頻率超過20kHz該方法具有波長短、分辨率高等特點，在小型構(gòu)件和金屬構(gòu)件檢測中應(yīng)用廣泛。圖2-3超聲波檢測儀

電磁波測試技術(shù)電磁波測試技術(shù)

（1）微波

微波在工程檢測中最常用的為地質(zhì)雷達，其以微波作為探測場源，由一根發(fā)射天線向地下發(fā)射一定頻率的電磁脈沖波，另一根天線接收地下不同介質(zhì)界面發(fā)生的反射波；電磁波在地基或工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳播時，其傳播的時間、電磁場強度和波形隨地基或結(jié)構(gòu)的介電常數(shù)及幾何形態(tài)的差異產(chǎn)生變化，地質(zhì)雷達根據(jù)接收的回波時間、幅度等信息可檢測地基和工程結(jié)構(gòu)的地層、缺陷和位置信息。圖2-4地質(zhì)雷達圖2-5合成孔徑雷達

移動設(shè)備的數(shù)據(jù)采集

（2）激光

激光在工程建設(shè)領(lǐng)域中有多種應(yīng)用，如精密測量和三維建模、變形監(jiān)測和定位等方面，具有高精度、高效率和安全性好等特點，代表性的技術(shù)有三維激光掃描和智能全站儀等。圖2-6三維激光掃描儀圖2-7智能全站儀

（3）可視光通過可視光技術(shù)，可以檢測工程結(jié)構(gòu)中的裂縫、變形、腐蝕等缺陷和問題，及時發(fā)現(xiàn)和排除潛在的安全隱患。同時，還可用于工程結(jié)構(gòu)的評估和監(jiān)測，例如橋梁、隧道、水壩等工程結(jié)構(gòu)的安全評估和結(jié)構(gòu)監(jiān)測。

實驗室力學試驗設(shè)備

（1）萬能壓力試驗機

萬能壓力試驗機是一種用于材料力學性能測試的設(shè)備，可以用于各種材料的壓力試驗，如水泥、混凝土、金屬材料等。它通過施加壓力來模擬實際工程中的負載情況，以測試材料的強度和耐久性等性能指標。

（2）鋼筋拉力試驗機

鋼筋拉力試驗機是一種用于測試鋼筋材料力學性能的試驗機。它可以計算出材料的最大力、屈服力、平均剝離力、最大變形、屈服點、彈性模量等參數(shù)。鋼筋拉力試驗機通常有多種力量放大倍率和位移分解度，可以進行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、撕裂、剝離等試驗。圖2-9萬能壓力試驗機圖2-10鋼筋拉力試驗機

測試平臺Android、Windows、Linux和MacOS都是主流的操作系統(tǒng)。設(shè)備分類用于移動數(shù)據(jù)采集的設(shè)備主要可以分為IPC、MCU和智能手機。其中，IPC功能強大，但體積大、功耗高、價格貴；單片計算機則相反，但功能相對較單一。另一方面，智能手機（SP）隨著功能的不斷強大，在移動數(shù)據(jù)采集中也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。圖2-11工控機圖2-12樹莓派modelB+STEPTHREE基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集03/基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集傳感器數(shù)據(jù)分析

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感器、射頻識別技術(shù)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等各種裝置與技術(shù)，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或其過程中的聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種有用的信息，接入網(wǎng)絡(luò)并實時分析和控制，從而實現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理，任何時間，任何地點的人、機、物都能互聯(lián)互通。物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)各種數(shù)據(jù)采集技術(shù)應(yīng)用于土木工程建設(shè)和養(yǎng)管過程中，可以極大地提高獲取數(shù)據(jù)的能力和廣度。圖2-13工程物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)圖加速度傳感器、速度傳感器、射線輻射傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、位移傳感器、流量傳感器、液位傳感器、力傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器等。按用途分類振動傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器、生物傳感器、電學式傳感器、光學式傳感器、電勢型傳感器、電荷傳感器、半導體傳感器、諧振式傳感器等。按原理分類模擬傳感器、數(shù)字傳感器和開關(guān)傳感器。按輸出信號分類

傳感器是獲取被測物信息的關(guān)鍵器件，它與通信技術(shù)、計算機技術(shù)構(gòu)成了信息技術(shù)的三大支柱，是當今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲取信息的必要手段。工程監(jiān)測傳感器由于需要長期放置在環(huán)境惡劣的現(xiàn)場，所以其在封裝、采集方式與安裝方法上具有特殊的屬性。傳感器傳感器分類土木工程長期監(jiān)測領(lǐng)域中，除了溫度計、雨量計、風速計、加速度及速度傳感器等其它行業(yè)也常用的類型以外，特有的傳感器還有：（1）

傾斜計

用于測量結(jié)構(gòu)物的傾斜變形，也稱為傾角傳感器，常用于橋梁、高層建筑等工程中，用來測量相對于水平面傾角變化量。通常測試的時加速度信號，通過積分的辦法推算被測結(jié)構(gòu)物的位移和傾角。（2）

應(yīng)變計

振弦式應(yīng)變傳感器的基本原理是：在被測構(gòu)件的適當部位固定兩個短立柱作為弦的兩個支點，在兩支點間固定一根耐久性和防腐性均良好的弦。測試時，利用激振模塊可讓振弦產(chǎn)生激振，通過測量振弦的固有頻率，進而換算弦的張力和被測體的應(yīng)變。傳感器土木工程長期監(jiān)測領(lǐng)域常用傳感器圖2-14傾角傳感器圖2-15基于弦振動的應(yīng)力應(yīng)變傳感器（3）

靜力水準儀是依據(jù)連通管原理制造的一種傳感器，主要用于監(jiān)測結(jié)構(gòu)、坡面、地表的豎向位移或沉降變化。使用時，各傳感器容器使用連通管連接，注入液體并保證其可自由流動。由于各容器的液面始終保持在同一水平面，但各個容器中的液體深度并不相同，液體的深度差反映了各個容器所在的各個參考點的高程不同，進而可計算出各個位置的相對差異沉降。（4）激光位移計激光位移計是近年來發(fā)展起來的一種新型距離測量設(shè)備，在很多行業(yè)都有較多的應(yīng)用。其原理很簡單，即將激光對準目標發(fā)射出去，測量其往返時間再乘以光速然后除以2就可測得距離。該傳感器測試距離可達百米、測量精度可達毫米乃至亞毫米級。傳感器圖2-16靜力水準儀圖2-17激光位移計（5）溫濕度傳感器（6）揚塵監(jiān)測傳感器根據(jù)檢測原理，揚塵監(jiān)測傳感器主要分為兩大類：采用光散射原理的粉塵傳感器：這種傳感器利用激光散射的原理來檢測細顆粒物濃度。采用靜電感應(yīng)原理的粉塵傳感器：這種傳感器基于靜電感應(yīng)原理來檢測顆粒物濃度。

溫濕度傳感器適用于長期監(jiān)測穩(wěn)定環(huán)境中的大氣溫濕度。其工作原理是通過感溫元件和感濕元件的電學特性變化來測量環(huán)境溫度和濕度。傳感器圖2-19揚塵監(jiān)測傳感器圖2-18溫濕度傳感器圖像傳感器圖像成像傳感器組成：感光元件；信號處理電路；輸出接口等部分。其中感光元件包括CMOS和CCD兩種類型，CMOS具有低功耗、集成度高等優(yōu)點，而CCD則具有高靈敏度、低噪聲等優(yōu)點。圖像傳感器是一種將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器，它可以將物體的圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，用于數(shù)字圖像處理和計算機視覺等領(lǐng)域。圖像傳感器的原理是利用半導體材料的光電效應(yīng)，在感光元件上產(chǎn)生電荷并通過信號處理電路轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。傳感器圖像傳感器在土木行業(yè)中主要應(yīng)用在建筑物、橋梁、隧道等結(jié)構(gòu)的安全檢測和維護等方面。例如：通過使用無人機和圖像傳感器可以對建筑物和橋梁的結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的裂縫、變形和損傷等問題，提高了安全性和可靠性。此外，圖像傳感器還可以用于測量工程中的距離、面積和體積等參數(shù)，提高測量的精度和效率。邊緣計算邊緣計算的數(shù)據(jù)分析主要是在邊緣設(shè)備上進行的，它可以快速響應(yīng)實時數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t和網(wǎng)絡(luò)負載，提高數(shù)據(jù)處理的效率和實時性。邊緣設(shè)備可以使用本地算法和模型對數(shù)據(jù)進行初步處理和分析，將處理后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫诉M行更深入的分析和挖掘，提取更加有價值的信息和知識。物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)分析是指對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集到的大量數(shù)據(jù)進行處理和分析，以提取有用的信息和知識。邊緣計算和云計算是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析的兩種常用方式。數(shù)據(jù)分析優(yōu)點：大大減少了數(shù)據(jù)和反饋的延遲，這對需要快速結(jié)果應(yīng)用場景如應(yīng)急安全監(jiān)控報警、自動駕駛汽車等有著重要的意義。可以消除網(wǎng)絡(luò)不斷連接的需求，從而提高系統(tǒng)了的可靠性，在網(wǎng)絡(luò)條件較差的應(yīng)用場景可以發(fā)揮重要作用。缺點：資源受限，邊緣設(shè)備的計算和存儲資源相對有限，無法滿足大規(guī)模計算和存儲的需求。此外，邊緣設(shè)備數(shù)量眾多，管理和維護復雜度較高，需要專業(yè)的管理和維護人員。云計算與混合計算云計算之所以被稱為“云”，是因為它將計算資源和服務(wù)像云一樣提供給用戶，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)隨時隨地訪問和使用這些資源和服務(wù)，就像云一樣無處不在、隨時可得。此外，云計算還使用了大規(guī)模的分布式計算架構(gòu)，這些計算資源像云一樣分布在全球各地，為用戶提供高效、靈活、可靠的計算服務(wù)。數(shù)據(jù)分析云計算的優(yōu)點在于：（1）資源豐富：云計算可以提供大規(guī)模的計算和存儲資源，滿足各種規(guī)模的業(yè)務(wù)需求；（2）管理簡單：云計算的管理和維護相對簡單，通常由云服務(wù)提供商負責；（3）可擴展性強：云計算可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求進行彈性擴展，提高了業(yè)務(wù)的可擴展性。云計算的缺點在于：（1）響應(yīng)時間較長：云計算需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，響應(yīng)時間相對較長。（2）數(shù)據(jù)隱私性較低：云計算需要將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫诉M行處理，存在數(shù)據(jù)隱私泄露的風險。（3）網(wǎng)絡(luò)負載較重：云計算需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，可能占用較大的網(wǎng)絡(luò)帶寬。STEPFOUR基于遙感及圖像識別技術(shù)的數(shù)據(jù)采集04/基于遙感及圖像識別技術(shù)的數(shù)據(jù)采集遙感技術(shù)概述無人機攝影測量OCR技術(shù)利用飛機、無人機等載具搭載遙感傳感器，對地球表面進行高空拍攝，獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)。優(yōu)點是數(shù)據(jù)分辨率高，覆蓋面積大，缺點是成本較高，受氣象條件和飛行時段限制。0102航空遙感衛(wèi)星遙感遙感數(shù)據(jù)采集的主要手段包括遙感技術(shù)概述利用衛(wèi)星搭載遙感傳感器，對地球表面進行觀測，獲取大范圍、連續(xù)、多時相的遙感數(shù)據(jù)。優(yōu)點是覆蓋面積廣，可以實現(xiàn)全球遙感監(jiān)測，缺點是數(shù)據(jù)分辨率較低，成本高，數(shù)據(jù)獲取受限于衛(wèi)星軌道和傳感器性能。03地面遙感利用在地面上安裝的遙感傳感器，對地球表面進行觀測，獲取地面特征數(shù)據(jù)。優(yōu)點是數(shù)據(jù)分辨率高，數(shù)據(jù)處理和分析成本低，缺點是覆蓋面積小，數(shù)據(jù)采集效率低。空中三角測量聯(lián)合平差多視角影像特征點識別與匹配三維表面重建影像預處理三維航拍影像的預處理包括圖像的畸變校正和勻光勻色處理。影像預處理由無人機搭載相機云臺采集目標物不同角度的多視影像，經(jīng)多視影像聯(lián)合平差來保證平差結(jié)果精度?？罩腥菧y量聯(lián)合平差多視影像數(shù)據(jù)包含目標物的多個視角下的圖像信息，包含目標物側(cè)面和頂面的全方位信息。基于無人機定位系統(tǒng)記錄像機曝光時的位置信息，在多視角相鄰航拍圖像的重疊區(qū)域進行同名點的提取匹配。多視角影像特征點識別與匹配由于三維實景重構(gòu)模型的本質(zhì)為網(wǎng)絡(luò)面模型，借此可建立規(guī)則和不規(guī)則三角網(wǎng)，通常用區(qū)域增長算法建立不規(guī)則三角網(wǎng)，用以實現(xiàn)目標建筑物、地形等三維結(jié)構(gòu)的整體表達。三維表面重建無人機攝影測量無人機攝影測量構(gòu)建三維模型基本原理三維模型紋理自動映射三維模型紋理自動映射在三維的三角網(wǎng)白模上建立與二維紋理的對應(yīng)關(guān)系，并將二維圖像上的顏色與灰度信息映射到三維模型，實現(xiàn)三維模型的真實彩色效果。（1）控制點布置

標志牌的擺放位置為高邊坡左側(cè)，沿碎落臺擺放，間隔為5~15m，擺放位置為5~8級邊坡碎落臺。無人機影像構(gòu)建三維模型的具體流程

下面結(jié)合某邊坡的變形監(jiān)測，對無人機影像構(gòu)建三維模型的流程進行講解。（2）控制點坐標測量

采用全站儀等設(shè)備測量經(jīng)緯度坐標、高程等。無人機攝影測量圖2-22標志牌布置設(shè)計與擺放航線規(guī)劃對攝影質(zhì)量有很大影響，通常需要利用軟件進行航線規(guī)劃。其中，Altizure軟件是一款優(yōu)秀的飛控及航線軟件，支持DJI等多款型號的無人機。通過空中三角測量、密集匹配與模型構(gòu)建、紋理貼合、最終，反演出被監(jiān)測邊坡的三維模型。無人機攝影測量航線規(guī)劃與影像采集三維模型構(gòu)建圖2-23空中三角測量結(jié)果圖2-24三維模型成果采用上述方法，對該邊坡定期進行觀測，將兩個不同日期的地形數(shù)據(jù)進行了對比?？梢园l(fā)現(xiàn)，前后兩次測量得到的上部4級邊坡形狀沒有明顯改變，邊坡變形在可控制范圍內(nèi)。無人機攝影測量結(jié)果及分析圖2-25邊坡變形分析結(jié)果OCR技術(shù)OCR技術(shù)

OCR（opticalcharacterrecognition）文字識別是指電子設(shè)備（例如掃描儀或數(shù)碼相機）檢查印刷或手寫的字符，然后用字符識別方法將形狀翻譯成計算機文字的過程。OCR軟件主要是由幾個部分組成（1）圖像輸入、預處理；（2）版面分析；（3）字符切割；（4）字符識別；（5）版面恢復；（6）后處理、校對。圖2-26OCR軟件組成遙感及圖像識別技術(shù)的數(shù)據(jù)采集OCR技術(shù)在工程試驗、檢測中的應(yīng)用在工程試驗、檢測等領(lǐng)域，存在大量人工手寫表單資料。通過OCR技術(shù)使紙質(zhì)表單快速轉(zhuǎn)換成電子表單資料，與手工錄入相比，不僅可大幅節(jié)約人力和時間成本，而且有助于信息化、智慧化的工程管理系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。當前技術(shù)既可以對單張表單進行拍照識別，也可以通過掃描儀進行快速批量化處理。圖2-27OCR應(yīng)用STEPFIVE位置信息采集05/位置信息采集室外定位系統(tǒng)構(gòu)件及室內(nèi)定位系統(tǒng)身份識別系統(tǒng)位置信息采集定位技術(shù)

定位技術(shù)是指通過一定的手段和方法，在空間中確定物體或人的位置。它是現(xiàn)代信息技術(shù)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于室內(nèi)和室外場景。室外定位技術(shù)主要使用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，如美國的GPS(GlobalPositioningSystem)、歐洲的Galileo、我國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)等。室外定位技術(shù)精度高，覆蓋面廣，可以實現(xiàn)全球范圍的定位，廣泛應(yīng)用于導航、物流、安防等領(lǐng)域。室內(nèi)定位技術(shù)則主要使用無線信號和傳感器等技術(shù)。無線信號定位技術(shù)包括WiFi定位、藍牙定位、ZigBee定位等。室內(nèi)定位技術(shù)精度相對較低，但覆蓋范圍廣，適用于室內(nèi)導航、商場定位、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。室外定位系統(tǒng)室外定位系統(tǒng)

室外定位的主要原理是測量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，從而確定接收機的具體位置。在我國，應(yīng)用最廣衛(wèi)星系統(tǒng)有GPS和北斗。北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)是我國自行研制的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，由空間段、地面段和用戶段3部分組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時等服務(wù)。北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)位置信息采集高精度定位技術(shù)在工程應(yīng)用中為了得到高精度的定位信息，需要借助更加精密的定位技術(shù)，其中比較重要的方法是差分處理技術(shù)。差分處理技術(shù)是將一臺衛(wèi)星接收機安置在基準站上進行觀測，根據(jù)基準站已知精密坐標與衛(wèi)星接收機計算坐標之間的相對誤差計算修正量。用戶接收機在進行衛(wèi)星觀測的同時，也接收到基準站發(fā)出的修正量，并對其定位結(jié)果進行改正，從而使定位精度達到厘米級乃至毫米級。實時動態(tài)(RTK)載波相位差分技術(shù)是代表方法之一，主要由一個基準站(也稱參考站)和若干個流動站組成。圖2-28RTK測量示意圖位置信息采集RTK的應(yīng)用RTK的差分方式有兩種：一種是采用本地差分，該方式需要在場地附近建立基站。另一種是采用網(wǎng)絡(luò)差分，這種方式不需要在本地架設(shè)服務(wù)器，而是通過移動網(wǎng)絡(luò)與差分服務(wù)器(如移動通信基站)進行差分，定位精度同樣能達到厘米級，甚至是毫米級。代表性的有千尋等。該方式初期成本較低，但在使用中需要支付服務(wù)商費用，且在山區(qū)、荒漠等缺乏基站的區(qū)域一般不適用。圖2-29RTK系統(tǒng)組成室內(nèi)定位系統(tǒng)室內(nèi)定位系統(tǒng)室內(nèi)定位是指在室內(nèi)環(huán)境中實現(xiàn)位置定位。由于室內(nèi)無法接收GPS、北斗等衛(wèi)星信息，因此需要采用無線通信、基站定位、慣導定位、動作捕捉等多種技術(shù)集成。（1）藍牙定位藍牙通信是一種短距離低功耗的無線傳輸技術(shù)，在室內(nèi)安裝適當?shù)乃{牙局域網(wǎng)接入點后，將網(wǎng)絡(luò)配置成基于多用戶的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接模式，并保證藍牙局域網(wǎng)接入點始終是這個微網(wǎng)絡(luò)的主設(shè)備。藍牙定位系統(tǒng)主要由三個部分組成：定位標簽、藍牙網(wǎng)關(guān)、定位服務(wù)器。圖2-30藍牙

系統(tǒng)組成室內(nèi)定位系統(tǒng)（2）超聲波定位超聲波定位的原理與無線電定位系統(tǒng)相仿，超聲波定位主要采用反射式測距(發(fā)射超聲波并接收由被測物產(chǎn)生的回波后，根據(jù)回波與發(fā)射波的時間差計算出兩者之間的距離)，并通過三角定位等算法確定物體的位置，測距精度為厘米級。（3）超寬帶定位超寬帶(Ultrawideband，簡稱UWB)定位技術(shù)是無線電領(lǐng)域的一次革命性進展，有望成為未來短距離無線通信的主流技術(shù)。圖2-31UWB系統(tǒng)架構(gòu)身份識別系統(tǒng)身份識別系統(tǒng)在土木工程中的身份識別包括針對人員和針對結(jié)構(gòu)物兩大類。在土木工程中，主要用于工地出入口管理、施工現(xiàn)場考勤管理、安全帽佩戴管理及工地監(jiān)控管理等方面。針對結(jié)構(gòu)物的身份識別則主要用于防偽、追蹤等質(zhì)量、安全管理等方面，其主要采用的技術(shù)有以下幾大類：（1）射頻識別射頻識別技術(shù)通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無線射頻方式對記錄媒體(電子標簽或射頻卡)進行讀寫，從而達到識別目標和數(shù)據(jù)交換的目的。（2）近場通信近場通信(NearFieldCommunication，簡稱NFC)技術(shù)，是由非接觸式射頻識別及互聯(lián)互通技術(shù)整合演變而來。（3）二維碼二維碼(QuickResponsecode，簡稱QR)技術(shù)。圖2-32射頻識別技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成《智能建造數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)》感謝聆聽2章第XXX主講人指導人XXX時間指導人教材配套PPT《智能建造數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)》數(shù)據(jù)傳輸3章第XXX主講人指導人XXX時間指導人教材配套PPT學習導讀行業(yè)PPT模板/hangye/本章主要講述智能建造中的數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)知識。將前端采集設(shè)備獲取的數(shù)據(jù)及時、可靠、有效、穩(wěn)定地傳輸?shù)皆贫朔?wù)器,是保證后續(xù)數(shù)據(jù)分析、安全評估、準確預警、有效決策的重要環(huán)節(jié)。因此,選取與實際工程項目需求相匹配的數(shù)據(jù)傳輸方式,對于工程建設(shè)安全保障和實施有效管理有著重要意義。根據(jù)傳輸媒介是否有物料線纜，又分為無線傳輸、有線傳輸。由于工程現(xiàn)場往往不便于線纜的布設(shè)，且考慮成本問題，數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)盡量采用無線傳輸。在無線傳輸中根據(jù)傳輸距離又分為近場無線傳輸與遠場無線傳輸。目錄CONTENT01因特網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)行業(yè)PPT模板/hangye/02數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)03無線傳輸技術(shù)STEPONE

因特網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)01/因特網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)因特網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)概述因特網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的傳輸離不開網(wǎng)絡(luò)，而網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)為因特網(wǎng)技術(shù)，其中最重要為：分組交換技術(shù)、TCP/IP協(xié)議、IP地址、域名技術(shù)和軟件架構(gòu)等。靈活性（1）分組交換技術(shù)（Packetswitchingtechnology）分組交換技術(shù)也稱包交換技術(shù)，將數(shù)據(jù)分成小塊（稱為數(shù)據(jù)包或分組）并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的方法。每個數(shù)據(jù)包都獨立傳輸，它們沿著網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑轉(zhuǎn)發(fā)，直到到達目的地，然后重新組裝成完整的消息，進而實現(xiàn)計算機與計算機之間的通信?？煽啃愿咝钥蓴U展性因此，盡管有其他新興的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV），分組交換技術(shù)仍然是當前互聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)之一，而且在未來仍將繼續(xù)發(fā)揮重要作用。優(yōu)點：因特網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)（2）TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）TCP/IP實際上是一組協(xié)議，包含TCP協(xié)議、IP協(xié)議、FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等協(xié)議，其中TCP協(xié)議和IP協(xié)議是保證數(shù)據(jù)完整傳輸?shù)膬蓚€基本的重要協(xié)議，所以被稱為TCP/IP協(xié)議。TCP/IP協(xié)議是用來接收來自傳輸層的數(shù)據(jù)或者按不同應(yīng)用要求與方式將數(shù)據(jù)傳輸至傳輸層；傳輸層的主要協(xié)議有UDP、TCP，是使用者使用平臺和計算機信息網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)合的通道，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)共享。IP地址（InternetProtocolAddress）是指互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址，又稱為網(wǎng)際協(xié)議地址。IP地址是IP協(xié)議提供的一種統(tǒng)一的地址格式，它為互聯(lián)網(wǎng)上的每一個網(wǎng)絡(luò)和每一臺主機分配一個邏輯地址，以此來屏蔽物理地址的差異。因特網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)（2）TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）IP地址分類一：（1）公共IP地址由互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商（ISP）分配給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的，用于在互聯(lián)網(wǎng)上唯一標識設(shè)備的地址。（2）私有IP地址在私有網(wǎng)絡(luò)中使用的IP地址，不能直接在互聯(lián)網(wǎng)上路由。（1）動態(tài)地址由DHCP（動態(tài)主機配置協(xié)議）服務(wù)器自動分配的IP地址。當設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)時，它會向DHCP服務(wù)器請求一個可用的IP地址，并在使用完之后釋放該地址。動態(tài)地址分配方式使得網(wǎng)絡(luò)管理員能夠更好地管理IP地址的分配和使用，避免了IP地址浪費的問題。（2）靜態(tài)地址是網(wǎng)絡(luò)管理員手動為設(shè)備分配的IP地址，它不會隨時間變化而改變。靜態(tài)地址通常用于需要長期穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如服務(wù)器和路由器等。靜態(tài)地址分配方式使得管理員能夠更好地控制網(wǎng)絡(luò)中每個設(shè)備的IP地址，并且能夠更好地管理和維護網(wǎng)絡(luò)。IP地址分類二：因特網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)（3）域名（DomainName）由于IP地址具有不方便記憶并且不能顯示地址組織的名稱和性質(zhì)等缺點，人們設(shè)計出了域名，并通過網(wǎng)域名稱系統(tǒng)（DNS，DomainNameSystem）來將域名和IP地址相互映射，使人更方便地訪問互聯(lián)網(wǎng)，而不用去記住能夠被機器直接讀取的IP地址數(shù)串。如

和，用于訪問搜索引擎的域名。因特網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)（4）軟件架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)的軟件架構(gòu)通常采用客戶端/服務(wù)器（C/S）架構(gòu)或瀏覽器/服務(wù)器（B/S）架構(gòu)。C/S架構(gòu)也稱為客戶機/服務(wù)器計算模式（Client/Server），是指客戶端和服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)連接直接進行交互和數(shù)據(jù)傳輸，而B/S架構(gòu)也稱為瀏覽器架構(gòu)（Browser/Server）則是通過瀏覽器向服務(wù)器請求數(shù)據(jù)并接收響應(yīng),而無需安裝任何專門的客戶端軟件。C/S架構(gòu)是一種主從結(jié)構(gòu)方式，客戶端可以是PC機、手機等，作為服務(wù)的請求者或委托者。而服務(wù)器則通常是較大型的計算機系統(tǒng)，其用以提供計算等服務(wù)，并把處理結(jié)果送回用戶。C/S架構(gòu)處理速度較快，并可在客戶端上進行本地處理和存儲，以減輕服務(wù)器的負擔。但C/S架構(gòu)的客戶端需要安裝和維護專門的軟件，增加了客戶端的復雜性，客戶端軟件也需要升級和維護。B/S架構(gòu)只需要一個瀏覽器，無需安裝任何客戶端軟件,可通過互聯(lián)網(wǎng)在任何地方訪問應(yīng)用程序,而且服務(wù)器的管理和維護也較為方便。另一方面，B/S架構(gòu)所有的處理都在服務(wù)器上完成，因此響應(yīng)速度相對較慢，交互性和響應(yīng)能力受到網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和服務(wù)器負載的影響。STEPTWO數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)02/

數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)概述數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)總線（Bus）是指計算機組件間，或者現(xiàn)場傳感器與數(shù)采裝置間規(guī)范化的交換數(shù)據(jù)（data）的方式，即以一種通用的方式為各組件提供數(shù)據(jù)傳送和控制邏輯。從另一個角度來看，如果說主板（MotherBoard）是一座城市，那么總線就像是城市里的公共汽車（bus），能按照固定行車路線，傳輸來回不停運作的比特（bit）。這些線路在同一時間內(nèi)都僅能負責傳輸一個比特。因此，必須同時采用多條線路才能發(fā)送更多數(shù)據(jù)，而總線可同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)就稱為寬度（width），以比特為單位，總線寬度愈大，傳輸性能就愈佳。（1）計算機內(nèi)部數(shù)據(jù)總線常見的標準有PCI（PeripheralComponentInterconnect）、USB（UniversalSerialBus）等?？偩€分類：PCI總線是一種高速的總線標準，主要用于連接計算機的內(nèi)部設(shè)備，如顯卡、網(wǎng)卡等。USB總線則是一種通用的外部設(shè)備連接標準，可以連接許多不同類型的設(shè)備，如鼠標、鍵盤、打印機等。數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)（2）現(xiàn)場總線常見有RS-232總線、RS-485總線、CAN總線等?？偩€分類：是常用的串行通信接口標準之一。其傳輸距離受到物理和電氣特性的限制，一般不超過15米。節(jié)點數(shù)通常只有2個，一個用于發(fā)送數(shù)據(jù)，另一個用于接收數(shù)據(jù)。通常用于短距離、低速率的串行通信。RS-232總線（又稱EIARS-232）是一種支持多節(jié)點、遠距離和接收高靈敏度的總線標準，在土木工程健康監(jiān)測等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。RS-485采用平衡式發(fā)送和差分接收方式實現(xiàn)通信，有較強的抗干擾能力。傳感器通常需要具備RS485接口或者使用轉(zhuǎn)換器將其它接口轉(zhuǎn)換為RS485接口。控制器也需要具備RS485接口，并能夠解析和處理RS485總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。一般支持32個節(jié)點，最大可達到128或256個節(jié)點。RS-485最大的通信距離約為1200m，最大傳輸速率為10Mbps，如果需傳輸更長的距離，需要加485中繼器。RS-485總線是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、汽車電子等領(lǐng)域的串行通信總線，它具有高速、可靠、抗干擾等特點。CAN總線支持多節(jié)點連接，最多可連接110個節(jié)點，傳輸距離可達40米，傳輸速率可達1Mbps。CAN總線采用差分信號傳輸方式，具有較好的抗干擾能力和傳輸可靠性。還支持分布式處理、多主控制等特性，適用于復雜的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。CAN總線STEPTHREE無線傳輸技術(shù)03/

無線傳輸技術(shù)近場無線傳輸技術(shù)遠無線傳輸技術(shù)無線傳輸技術(shù)無線傳輸（Wirelesstransmission）是指利用無線技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N方式。無線傳輸具有綜合成本低，性能穩(wěn)定，組網(wǎng)靈活，可擴展性好，即插即用等特點，越來越被各行各業(yè)所接受。無線傳輸根據(jù)傳輸距離的遠近又可分為近場傳輸以及遠場傳輸，應(yīng)用場景不一樣所采用的技術(shù)手段也不相同，其對比情況如表3-1。項目近場傳輸遠場傳輸通信距離幾厘米~百米幾公里~幾千公里功耗普遍較小普遍較大應(yīng)用場景短距離通信長距離通信成本偏低偏高表3-1近場通信與遠場通信對比近場無線傳輸技術(shù)近場無線傳輸是指通信雙方通過無線電波傳輸數(shù)據(jù)，并且傳輸距離較近。目前，應(yīng)用較為廣泛短距離無線通信標準有：Zig-Bee、藍牙(Bluetooth)、無線寬帶(Wi-Fi)、超寬帶(UWB)和近場通信(NFC)等。（1）ZigBeeZigbee是一種低功耗、低速率、小數(shù)據(jù)量的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。Zigbee的傳輸距離一般為100米左右，傳輸速率一般為250kbps，支持多節(jié)點連接，采用Mesh網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，具有較好的抗干擾能力和穩(wěn)定性。（2）藍牙(Bluetooth)Bluetooth是一種短距離、低功耗、低速率的無線通信技術(shù)，主要用于手機、耳機、音箱等設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。Bluetooth的傳輸距離一般為10米左右，傳輸速率一般為1Mbps，支持多節(jié)點連接，可以通過藍牙網(wǎng)關(guān)等方式擴展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。（3）無線寬帶(Wi-Fi)WiFi是一種常用的無線局域網(wǎng)技術(shù)，主要用于高速數(shù)據(jù)傳輸和上網(wǎng)，其突出的優(yōu)勢在于它有較廣的局域網(wǎng)覆蓋范圍，可達100米左右，同時，其傳輸速率可以達到幾百Mbps，支持多節(jié)點連接，具有較高的傳輸速率和穩(wěn)定性，但功耗較大。（4）超寬帶(UWB)UWB是一種超寬帶無線通信技術(shù)，主要用于高速數(shù)據(jù)傳輸和定位。UWB的傳輸距離可以達到30米以上，傳輸速率可以達到幾百Mbps，具有較好的抗干擾能力和定位精度，但功耗較大。近場無線傳輸技術(shù)（5）近場通信(NFC)NFC是一種新的近距離無線通信技術(shù)，由射頻識別(RFID)技術(shù)發(fā)展而來。NFC是一種近場通信技術(shù)，其傳輸距離一般不超過10厘米且傳輸速率較低。其主要優(yōu)勢在于能耗低，與非接觸智能卡技術(shù)兼容，其在門禁、公交、手機支付等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用價值。這些技術(shù)各有優(yōu)劣，例如，Zigbee、Bluetooth、WiFi都支持多節(jié)點連接，但傳輸距離和速率存在差異；NFC和UWB的傳輸距離相對較短，但傳輸速率和安全性較高。Zigbee適用于物聯(lián)網(wǎng)和智能家居等場景；Bluetooth適用于手機、耳機、音箱等設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸；WiFi適用于高速數(shù)據(jù)傳輸和上網(wǎng)；NFC適用于移動支付、智能門鎖等場景；UWB適用于高速數(shù)據(jù)傳輸和定位等場景在土木工程中，這些技術(shù)也都有不同的應(yīng)用場景。遠場無線傳輸技術(shù)（1）移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是指用于移動通信的技術(shù)，其中，4G和5G是當前主流的移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。遠場無線傳輸是指通信雙方通過無線電波傳輸數(shù)據(jù)，且傳輸距離較遠的范圍。目前廣泛應(yīng)用的無線通訊技術(shù)主要有移動網(wǎng)絡(luò)、數(shù)傳電臺、遠距離無線電和窄帶物聯(lián)網(wǎng)等。4G是第四代移動通信技術(shù)：具有高速率、高可靠性等特點，可以支持高清視頻、在線游戲等應(yīng)用。傳輸速率可以達到幾十Mbps；支持多頻段、多天線技術(shù)；具有較好的抗干擾能力和穩(wěn)定性。5G是第五代移動通信技術(shù)：是當前最先進的移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有更高的傳輸速率、更低的延遲、更大的網(wǎng)絡(luò)容量等特點；可以支持更多的應(yīng)用場景，如智能家居、智慧城市等；傳輸速率可以達到數(shù)百Mbps或更高；支持更多的頻段和天線技術(shù)；具有更好的抗干擾能力和穩(wěn)定性。遠場無線傳輸技術(shù)（2）數(shù)傳電臺數(shù)傳電臺是數(shù)字式無線數(shù)據(jù)傳輸電臺的簡稱。工作頻率大多使用220--240MHz或400--470MHz頻段；具有數(shù)話兼容、數(shù)據(jù)傳輸實時性好、專用數(shù)據(jù)傳輸通道、一次投資、沒有運行使用費、適用于惡劣環(huán)境、穩(wěn)定性好等優(yōu)點；數(shù)傳電臺的有效覆蓋半徑約有幾十公里，可以覆蓋一個城市或一定的區(qū)域。（3）遠距離無線電和窄帶物聯(lián)網(wǎng)遠距離無線電（LongRangeRadio，LoRa）是由美國Semtech公司開發(fā)的一種低功耗局域網(wǎng)無線標準，典型工作頻率在亞洲是433MHz。其有效覆蓋半徑一般在2km至5km，最長距離可達15km。窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NarrowBandInternetofThings,NB-IoT）構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，可直接部署于移動網(wǎng)絡(luò)。NB-IoT是運營商建網(wǎng)，數(shù)據(jù)需要通過運營商的基站傳輸；LoRa屬于自建網(wǎng)，用戶需要自己建設(shè)基站;在土木工程監(jiān)測中，對于市內(nèi)通信條件較好的區(qū)域，NB-IoT和Rola均為可選項；而在山區(qū)野外等通信條件較差的區(qū)域，LoRa一般更為適合。NB-IoT和LoRa都是低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)，功耗和成本相差不大，均適用于物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測。它們的主要區(qū)別在于運營模式《智能建造數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)》感謝聆聽3章第XXX主講人指導人XXX時間指導人教材配套PPT《智能建造數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)》數(shù)據(jù)管理及分析4章第XXX主講人指導人XXX時間指導人教材配套PPT學習導讀行業(yè)PPT模板/hangye/本章首先介紹常見的經(jīng)典數(shù)據(jù)分析方法和手段;其次介紹人工智能的概念、意義、發(fā)展歷史及現(xiàn)狀;最后結(jié)合人工智能在無損檢測等方面應(yīng)用案例對無損檢測基本理論、特點進行講解。在建筑工程的全生命周期中也會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù),如設(shè)計勘探數(shù)據(jù)、檢測數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、維護養(yǎng)管數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)包含了非常豐富的信息,如果能夠有效地挖掘和分析,可以有效地提升設(shè)計、建造和養(yǎng)護的水平等。然而,這些數(shù)據(jù)往往以各種形式的報告、記錄表、信息表等紙質(zhì)文檔或電子文檔的形式進行管理存儲，存在數(shù)據(jù)丟失、分類混亂、冗余等問題,造成數(shù)據(jù)割裂、碎片化、不連貫的后果,大大提高了分析難度，降低了數(shù)據(jù)的利用價值。數(shù)據(jù)分析是指用適當?shù)慕y(tǒng)計分析方法,從收集來的數(shù)據(jù)中提取有用信息且形成結(jié)論,并對數(shù)據(jù)加以詳細研究和概括總結(jié)的過程。數(shù)據(jù)分析的方法有很多,大致可以分為經(jīng)典方法和基于機器學習(人工智能)的方法兩種,其中機器學習的方法代表了未來的發(fā)展趨勢。目錄CONTENT01數(shù)據(jù)庫技術(shù)及數(shù)據(jù)格式標準化行業(yè)PPT模板/hangye/02經(jīng)典的數(shù)據(jù)分析方法和手段03基于人工智能的分析方法和手段04大數(shù)據(jù)技術(shù)STEPONE數(shù)據(jù)庫技術(shù)及數(shù)據(jù)格式標準化01/數(shù)據(jù)庫技術(shù)及數(shù)據(jù)格式標準化數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)格式的標準化數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)庫技術(shù)是通過研究數(shù)據(jù)庫（其模型如圖4-1）的結(jié)構(gòu)、存儲、設(shè)計、管理以及應(yīng)用的基本理論和實現(xiàn)方法，并利用這些理論來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行處理、分析和理解的技術(shù)。也就是說，數(shù)據(jù)庫技術(shù)是研究、管理和應(yīng)用數(shù)據(jù)庫的一門軟件科學。數(shù)據(jù)庫技術(shù)研究和管理的對象：數(shù)據(jù)通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一組織和管理，按照指定的結(jié)構(gòu)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫；利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)設(shè)計出能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行添加、修改、刪除、處理、分析、理解、報表和打印等多種功能的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用系統(tǒng)；并利用應(yīng)用管理系統(tǒng)最終實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理、分析和理解。涉及的具體內(nèi)容：圖4-1數(shù)據(jù)庫模型數(shù)據(jù)庫技術(shù)借助數(shù)據(jù)庫技術(shù)，可以建立功能豐富的數(shù)據(jù)管理平臺（如圖4-2），便于對大量數(shù)據(jù)的有效管理及利用。圖4-2數(shù)據(jù)管理平臺示意圖數(shù)據(jù)格式的標準化在實際的應(yīng)用過程中，由于設(shè)備廠商的不同、傳感器的不同、設(shè)備種類的不同，即使同一家廠商生產(chǎn)的不同型號的設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)格式往往也不同，所以很難實現(xiàn)從原始數(shù)據(jù)端統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式。存在的問題：可以采用“頭文件”的形式對數(shù)據(jù)進行封裝。該文件可以采用統(tǒng)一的文件類型，如json格式，文件內(nèi)部的存儲結(jié)構(gòu)、內(nèi)容定義等公開統(tǒng)一。通過“頭文件”對原始數(shù)據(jù)的基本信息、分析結(jié)果信息等進行記錄。在下一級的數(shù)據(jù)管理應(yīng)用中只需對該文件進行讀取解析即可。解決方法：數(shù)據(jù)格式的標準化在檢測行業(yè)，檢測數(shù)據(jù)一般包含原始數(shù)據(jù)文件、檢測信息、以及結(jié)果報告等，針對檢測信息可以采用json（JavaScriptObjectNotation）格式作為數(shù)據(jù)存儲格式（如圖4-3），json具有易于人閱讀和編寫，同時也易于機器解析和生成，并有效地提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率的特點。案例：其主要由三部分信息組成：第一部分：檢測基本信息，包含檢測日期、人員、單位、種類等信息；第二部分：項目信息，包含項目名稱、編號、當前測區(qū)等信息；第三部分：檢測數(shù)據(jù)信息，由兩部分組成：（1）檢測數(shù)據(jù)基本信息：包含文件名稱、所檢測構(gòu)件編號、名稱、BIMID、檢測內(nèi)容等信息；（2）檢測數(shù)據(jù)結(jié)果信息：包含當前測點位置信息、評價結(jié)果、評價結(jié)果等級、病害類型、描述型結(jié)果、數(shù)值型結(jié)果、圖片型結(jié)果、設(shè)計值等參數(shù)。圖4-3檢測信息json頭文件STEPTWO經(jīng)典的數(shù)據(jù)分析方法和手段02/經(jīng)典的數(shù)據(jù)分析方法和手段描述統(tǒng)計信度與效度分析假設(shè)檢驗相關(guān)分析方差分析判別分析ROC曲線分析時間序列分析分析方法小結(jié)描述統(tǒng)計描述統(tǒng)計又稱敘述統(tǒng)計,是統(tǒng)計學中用來描繪或總結(jié)觀察量的基本情況的統(tǒng)計方法總稱。主要內(nèi)容包括：研究者可以通過對數(shù)據(jù)資料的圖像化處理,將資料摘要變?yōu)閳D表,以便直觀了解整體資料分布的情況。通常采用頻數(shù)分布表與圖示法,如多邊圖、直方圖、餅圖、散點圖等。研究者可以通過分析數(shù)據(jù)資料,了解各變量內(nèi)的觀察值集中與分散的情況。運用的工具有集中量數(shù)與變異量數(shù)。集中量數(shù)有平均數(shù)、中位數(shù)、眾數(shù)、幾何平均數(shù)、調(diào)和平均數(shù)等;變異量數(shù)有全距、平均差、標準差、相對差、四分差等。在推論統(tǒng)計中,測量樣本的集中量數(shù)與變異量數(shù)都是變量的無偏估計值,但是以平均數(shù)、變異數(shù)、標準差的有效性為最高。數(shù)據(jù)的次數(shù)分配情況往往會呈現(xiàn)正態(tài)分布,為表示測量數(shù)據(jù)與正態(tài)分布偏離的情況,會使用偏度、峰度兩種統(tǒng)計數(shù)據(jù)。為了解個別觀察值在整體中所占的位置,需要將觀察值轉(zhuǎn)換為相對量數(shù),如百分等級、標準分數(shù)、四分位數(shù)等。描述性統(tǒng)計學為測量樣本和有關(guān)內(nèi)容提供簡單的總結(jié),并以簡單易懂的圖表來表示,進而為行為決策提供參考。信度與效度分析信度分析和效度分析都是評估測量工具質(zhì)量的方法，它們都涉及到測量工具的可靠性和準確性問題。信度分析：信度分析主要關(guān)注測量工具的穩(wěn)定性和一致性，即在相同條件下，重復使用該工具是否會得到相似的結(jié)果。常用的信度分析方法包括重測信度、內(nèi)部一致性信度和切割半信度等。這些方法可以幫助評估測量工具的穩(wěn)定性和一致性，從而確定測量結(jié)果的可靠程度。在智能建造領(lǐng)域，主要用來評估數(shù)據(jù)的可靠性和一致性，這對于保證智能建造過程中數(shù)據(jù)的準確性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。效度分析：效度分析則主要關(guān)注測量工具是否能夠準確地測量研究或?qū)嵺`所關(guān)注的概念。效度分析可以分為內(nèi)容效度、構(gòu)效度和準確度效度等。在智能建造領(lǐng)域，主要用來評估量表或問卷的有效性，即是否能夠真正測量出我們想要了解的內(nèi)容（幫助研究者確定其測量工具是否準確、可靠和有效）。假設(shè)檢驗假設(shè)檢驗又稱統(tǒng)計假設(shè)檢驗,其基本思想如圖4-4，是用來判斷樣本與樣本、樣本與總體的差異是由抽樣誤差引起還是由本質(zhì)差別造成的統(tǒng)計推斷方法。圖4-4假設(shè)檢驗的基本思想假設(shè)檢驗中顯著性檢驗是最常用的、最基本的方法。顯著性檢驗的基本原理是先對總體的特征做出某種假設(shè),然后通過抽樣研究的統(tǒng)計分析,并根據(jù)概率對此假設(shè)應(yīng)該被拒絕還是接受做出推斷。常用的假設(shè)檢驗方法有:Z檢驗;t檢驗;卡方檢驗;F檢驗等。相關(guān)分析相關(guān)分析是研究兩個或兩個以上隨機變量間的相關(guān)關(guān)系的分析方法，其示意圖如圖4-5。圖4-5相關(guān)分析示意圖兩個變量之間的相關(guān)程度通過相關(guān)系數(shù)R來表示,其值在-1和1之間。正相關(guān)時,R值在0和1之間,這時一個變量增加,另一個變量也增加;負相關(guān)時則相反,一個變量增加,另一個變量將減少;R的絕對值越接近1,兩變量的關(guān)聯(lián)程度越強;R的絕對值越接近0,兩變量的關(guān)聯(lián)程度越弱。方差分析方差分析（如圖4-6）又稱變異數(shù)分析,是用于檢驗兩組或兩組以上的均值是否具有顯著性差異,也就是檢驗各組別間是否有差異的數(shù)理統(tǒng)計方法。圖4-6方差分析一般認為不同組的均值間的差別基本來源有兩個:（1）試驗條件,即不同的處理造成的差異,稱為組間差異。（2）隨機誤差,如測量誤差造成的差異或個體間的差異,稱為組內(nèi)差異,用變量在各組的均值與該組內(nèi)變量值之偏差平方和的總和表示。方差分析的基本思想是:通過分析研究不同來源的變異對總變異的貢獻大小,從而確定可控因素對研究結(jié)果影響力的大小。例如,醫(yī)學研究幾種藥物對某種疾病的療效;農(nóng)業(yè)學研究土壤、肥料、日照時間等因素對某種農(nóng)作物產(chǎn)量的影響;建筑學研究混凝土配比對抗壓強度的影響等,這些都可以使用方差分析方法來解決。判別分析判別分析（如4-7）又稱分辨法,是在分類確定的條件下,根據(jù)某一研究對象的各種特征值判別其類型歸屬問題的一種多變量統(tǒng)計分析方法。簡單而言,就是通過辨別分析來對數(shù)據(jù)進行分組或分類。圖4-7判別分析判別分析通常都要設(shè)法建立一個判別函數(shù)(常用有線性判別函數(shù)和典則判別函數(shù)),然后利用此函數(shù)來進行判別。具體判別方法有最大似然法、距離判別法、Fisher(也稱典則)判別法和Bayes判別法等。ROC曲線分析ROC曲線全稱為“受試者工作特征曲線”，是一種常用于評估分類模型的性能指標。ROC曲線是在不同分類閾值下得到的假陽性率（FP）為橫坐標，真陽性率（TP）為縱坐標，繪制出的一條曲線。在ROC曲線上，每個點對應(yīng)著一個不同的分類閾值。分類指標評估中的基本指標：（1）TP(真陽性率，TruePositiveRate)：將所有正類（陽性）樣本預測為正類（陽性）的比率；（2）FN(假陰性率，F(xiàn)alseNegativeRate)：將所有正類（陽性）預測為負類（陰性）的比率；（3）FP(假陽性率，F(xiàn)alsePositiveRate)：將所有負類（陰性）預測為正類（陽性）的比率；（4）TN(真陰性率，TrueNegativeRate)：將所有負類（陰性）預測為負類（陰性）的比率；ROC曲線分析圖4-8不同分類閾值下的TP率與FP率對于苛刻的閾值，大量病例被判斷為陽性，F(xiàn)P和TP均趨近1，而寬松的閾值則相反，F(xiàn)P和TP均趨近0。對于一種好的分類模型，在不同閾值下，F(xiàn)P盡可能小而TP盡可能大，此時ROC曲線的斜率大，且ROC曲線下面的面積（AUC）也大，如圖4-8。對于一個實用的分類模型，TP顯然應(yīng)該大于FP，所以ROC曲線一般都處于y=x這條直線的上方。AUC越接近1.0,分類模型效果越好;小于等于0.5時,則無應(yīng)用價值。時間序列分析圖4-8不同分類閾值下的TP率與FP率時間序列是按時間順序的一組數(shù)字序列,其為現(xiàn)實的、真實的一組數(shù)據(jù),而不是數(shù)理統(tǒng)計中做試驗得到的。同時,它也是動態(tài)的,并具有內(nèi)在關(guān)聯(lián)性。表現(xiàn)形式：(1)確定性變化:包括長期趨勢變化、季節(jié)性周期變化、循環(huán)變化等。(2)隨機性變化。時間序列分析就是根據(jù)時間序列數(shù)據(jù)的特性,建立模型并通過統(tǒng)計分析來獲取模型參數(shù),進而去擬合時間序列（如圖4-9）的觀測數(shù)據(jù),最終起到預測的作用。分析方法小結(jié)總體而言：描述統(tǒng)計是通過圖表或數(shù)學方法,對數(shù)據(jù)資料進行整理、分析,并對數(shù)據(jù)的分布狀態(tài)、數(shù)字特征和隨機變量之間的關(guān)系進行估計和描述的方法,主要是闡述獲得了哪些數(shù)據(jù);信度分析主要是說明獲取的數(shù)據(jù)是否可靠;假設(shè)檢驗、相關(guān)分析、方差分析、判別分析、受試者操作特征曲線分析等主要是證明之前提出的假設(shè)是否成立;時間序列分析主要是承認事物發(fā)展的延續(xù)性,應(yīng)用過去數(shù)據(jù)的規(guī)律,推測事物未來的發(fā)展趨勢。經(jīng)典的數(shù)據(jù)分析方法還包括：多重響應(yīng)分析；距離分析；項目分析；對應(yīng)分析；決策樹分析；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；系統(tǒng)方程；蒙特卡洛模擬等。STEPTHREE基于人工智能的分析方法和手段03/基于人工智能的分析方法和手段人工智能的發(fā)展歷程人工智能的分類與發(fā)展現(xiàn)狀人工智能的基本理論機器學習的基礎(chǔ)機器學習的分類淺層學習的算法概述深度學習的算法概述強化學習的算法概述遷移學習預測模型的驗證與評價人工智能的發(fā)展歷程早在公元前384—322年,亞里士多德的三段論就奠定了智能算法的邏輯基礎(chǔ)。1945年以約翰·馮·諾依曼(JohnvonNeumann)為首起草了“存儲程序通用電子計算機方案”——EDVAC,奠定了現(xiàn)代計算機結(jié)構(gòu)體系。1950年,圖靈(Turing)在論文“Computingmachineryandintelligence”中提出了著名的“圖靈測試”,論述了機器智能的判定方法。1956年,在美國漢諾斯小鎮(zhèn)召開的達特茅斯會議,以麥卡賽、明斯基、羅切斯特和申農(nóng)等為首的科學家首次提出了“人工智能”這一術(shù)語,標志著人工智能學科的誕生。國際范圍內(nèi),人們對人工智能的發(fā)展歷史有一套劃分標準。人工智能技術(shù)的發(fā)展主要可以分為如下5個時期:孕育時期(1956年前)；形成時期(1956—1970年)；暗淡時期(1966—1974年)；知識應(yīng)用時期(1970—1988年)；集成發(fā)展時期(1986年至今)。人工智能的分類與發(fā)展現(xiàn)狀（1）專用人工智能（narrowAI）針對特定任務(wù)或領(lǐng)域進行設(shè)計和訓練的人工智能。專用人工智能的應(yīng)用范圍較窄，但在特定任務(wù)或領(lǐng)域中表現(xiàn)出的性能往往非常出色，例如語音識別、圖像識別等，是目前人工智能的主流。（2）通用人工智能（generalAI）是指能夠具有多種智能能力，能夠在多種任務(wù)和領(lǐng)域中表現(xiàn)出類似于人類的智能水平的人工智能。通用人工智能的研究方向是實現(xiàn)人工智能的強人工智能，目前仍處于探索和研究階段。（3）超級人工智能（superAI）是指具有遠超人類智能水平的人工智能，處于愿景階段。分類：總的來說，專用人工智能和通用人工智能都是人工智能的重要發(fā)展方向，各有其應(yīng)用和研究的價值和意義。發(fā)展現(xiàn)狀：專用人工智能取得重要突破；通用人工智能開始起步。人工智能的基本理論關(guān)于智能的定義有很多,通?？梢哉J為智能是知識與智力的總和。具體地說,智能具有下述特征:具有感知能力。具有記憶與思維的能力。具有學習能力及自適應(yīng)能力。具有行為能力。人工智能的定義：簡而言之,通過感知、記憶(存儲)、思維(運算)、學習(糾錯)、適應(yīng)(訓練)從而產(chǎn)生行為(分析并給出結(jié)果)。人工智能的基本理論人工智能研究的基本內(nèi)容：（1）機器感知所謂機器感知,就是使機器(計算機)具有類似于人的感知能力,其中以機器視覺與機器聽覺為主,并形成了兩個專門的研究領(lǐng)域,即模式識別與自然語言理解。（2）機器思維所謂機器思維,是指對通過感知得來的外部信息及機器內(nèi)部的各種工作信息進行有目的的處理。（3）機器學習人類具有獲取新知識、學習新技巧,并在實踐中不斷完善、改進的能力,機器學習就是要使計算機具有這種能力。（4）機器行為與人的行為能力相對應(yīng),機器行為主要是指計算機的表達能力,即“說”“寫”“畫”等。對于智能機器人,其還應(yīng)具有人的四肢功能,即能走路、能取物、能操作等。（5）智能系統(tǒng)及智能計算機的構(gòu)造技術(shù)為了實現(xiàn)人工智能的近期目標(實現(xiàn)機器智能)及遠期目標(制造智能機器),就要建立智能系統(tǒng)及智能機器,為此需要開展對模型、系統(tǒng)分析與構(gòu)造技術(shù)、建造工具及語言等的研究。機器學習的基礎(chǔ)機器學習的定義：所謂機器學習,就是要使計算機能模擬人的學習行為,自動地通過學習獲取知識和技能,不斷改善性能,實現(xiàn)自我完善,其為人工智能的主要研究領(lǐng)域之一，其經(jīng)典的神經(jīng)元模型有圖4-11所示。圖4-11經(jīng)典的神經(jīng)元模型學習系統(tǒng)：學習系統(tǒng)應(yīng)具有如下條件和能力:（1）具有適當?shù)膶W習環(huán)境。（2）具有一定的學習能力。（3）能應(yīng)用學到的知識求解問題。（4）能提高系統(tǒng)的性能。圖4-12學習系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)集：好的模型（函數(shù)）應(yīng)具有表達訓練集的數(shù)據(jù)分布規(guī)律的能力，而判斷模型的好壞則需要使用測試數(shù)據(jù)集。機器學習的分類按系統(tǒng)的學習能力：（1）有監(jiān)督學習有監(jiān)督學習是從<x,y>這樣的示例對中學習統(tǒng)計規(guī)律，然后對于新的x，給出對應(yīng)的y。典型的應(yīng)用有手寫數(shù)字識別、垃圾郵件過濾、情感分析、股票預測等。（2）無監(jiān)督學習無監(jiān)督學習是指給機器的訓練數(shù)據(jù)沒有任何標記或者答案，典型的應(yīng)用有聚類分析、異常檢測、以及將高維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為低維數(shù)據(jù)，以便更好地可視化和理解數(shù)據(jù)等。（3）半監(jiān)督學習半監(jiān)督學習是介于有監(jiān)督和無監(jiān)督之間，即給機器的訓練數(shù)據(jù)中只有一部分是有標記的。由于沒有標簽數(shù)據(jù)的數(shù)量常遠大于有標簽數(shù)據(jù)數(shù)量,所以采用半監(jiān)督學習有助于提高準確性。（4）強化學習強化學習是指智能體與環(huán)境交互，在環(huán)境中采取行動，得到獎勵或懲罰，從而逐步調(diào)整策略，以獲得最大化的長期累積獎勵。典型的應(yīng)用場景如游戲（AlphaGo等）、無人駕駛技術(shù)、優(yōu)化電力網(wǎng)絡(luò)、水資源分配等。（5）主動學習主動學習是指在訓練過程中，在數(shù)據(jù)標注不足的情況下，算法主動選擇樣本進行標注，以提高模型的準確性和泛化能力。典型應(yīng)用場景包括圖像識別、自然語言處理等。機器學習的分類按系統(tǒng)的學習深度：（1）數(shù)據(jù)依賴性；（2）硬件依賴性；（3）特征處理；分為淺層學習和深度學習，它們之間的區(qū)別有：典型的淺層學習方法：有線性回歸；邏輯回歸；支持向量機（SVM）；決策樹；KNN等。典型的深度學習方法：多層感知機（MP）；卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）；循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；自編碼器；生成對抗網(wǎng)絡(luò)等。（4）問題解決方式；（5）執(zhí)行時間。機器學習的分類按系統(tǒng)的使用目的：（1）分類