专利名称：：桥梁数据预定义存储方法
技术领域：
：本发明涉及一种桥梁协同设计或动力灾变集成系统中降低数据量的数据存储方法，特别是协同设计或动力灾变环境下桥梁的数据智能化，以降低存储空间消耗的桥梁数据预定义存储方法。
背景技术：
：随着先进的设计理论、大型复杂结构的广泛应用和协同设计技术的快速发展，桥梁设计产生的数据日益庞大。尽管磁盘容量增长速度很快，但仍远不能满足数据量快速增长的需求。海量数据的存储已成为世人瞩目的问题。现有设计系统的数据存储主要采用两种方式全部存储和预定义存储。前者存储所有分析结果，需要占用大量的存储空间，并导致数据检索效率低下，显然不能适应工程设计发展的潮流；后者是在分析之前划定需要存储的数据范围，可以大大降低存储空间和提高数据检索效率。现有软件系统在预定义存储方面进行了大量的研究，取得了一定的成果，但是由于现有系统本身的缺陷，导致相关研究成果很难直接应用于桥梁协同设计。主要有两方面的原因现有系统的预定义存储方式只适用于数据集，没有涉及构件级和结构级。例如，现有系统可以输出某一单元的内力，而不能直接输出由若干单元组成的某一结构的控制内力；现有系统处理的单元、节点等只是面向纯粹的数据层面，没有涉及结构的物理意义，由此导致协同设计群体只能面向数据(低层次的数据库共享)，不能面向整个结构。本文以桥梁协同设计系统的预定义数据存储为研究内容，目的在于改变耗费大量系统资源的数据存储方式，为高效数据;险索奠定基础。
发明内容本发明的目的在于提供一桥梁协同设计或动力灾变集成系统中降低数据量的数据存储方法，以解决现有技术中桥梁数据占用存储空间大的技术问题。为了达到上述目的，本发明提供了一种桥梁数据预定义存储方法，以实现桥梁协同设计或动力灾变集成系统中降低数据量的数据存储,包括以下步骤(一)预先设定存储步骤(1)依据有限元分析结果，重构原始数据集/)、.={《，A，AA，《},化是包含桥梁设计全过程中所有阶段的数据集，M，/,，/2，/3，/4，/5，/6>,其中/,是有限元分析的截面内力，X"];(2)定义存储数据集"rW'《，AA'《},其中《'的定义同《。(3)定义内力相似阀值e;(4)对A中的每一项进行如下处理(4-l)^口果3、￡^.7i户=《兀尸且、兀M《兀M,(4-2)按照、兀5，提取内力组，记为《；(5)对存储数据集中的元素进行如下处理；(5-1)如果3C，CcZ)",且Vc"eC'c"c:C,有c"兀尸=q2兀尸与c"兀MaC"7TM，则把C定义为同一构件的一个分组，由此把存储数据划分为若干个分组Ci'c2'AA，C';(5-2)对每一个分组^中的每一项^执行下列操作如果3《e"、，且满足条/f牛1.q兀P=《.71尸.2.Cfc71《《兀似条件33/.，/:j'，"71—W,71贝'J,从《提取内力组，加入到G;(6)按Cjc^尸对""排序;(二)完成数据的压缩操作，其中，"、包含桥梁设计全过程中所有阶段的数据集；"':所有设计原始数据，f为重构后的数据序号；尸设计阶段；M:构件描述信息；7':截面内力分量，)为内力序号，)=1~6;存储数据集；《存储数据，z'为存储的数据序号；s:内力相似度阀值，根据设计精度要求^25%;C:桥梁中同一构件的内力分组，例如主梁、桥墩、桩等；Ci'C2'AA，C':某一桥梁的所有可能分组；《桥梁领域知识库；B:设计内力编码；、知识库中的一项，即知识条文。针对现有技术中存在的不足，结合桥梁设计领域知识，提出一种基于知识的桥梁数据预定义存储方法，使其达到降低桥梁数据量的目的，从而大幅度降低存储空间。本发明基于桥梁设计知识构建协同设计中数据之间的关联，并将其标记为可存储分项，执行完毕后，所存储的数据可以代表整个桥梁的宏观受力状态。图1为本发明桥梁数据预定义存储步骤的具体实施例的一种示例图。具体实施方式桥梁协同设计这一块是目前国家重点研究的项目，以本申请人申请这个专利所在项目为例，它是在国家自然基金重大研究计划中的卯715030,重大工程动力灾变模拟系统集成的关键技术研究；它还是上海市自然科学基金中的06zrl4079，桥梁协同设计新计算模式的信息共享与安全控制；它也是上海市教委科技基金，06oz030，大型桥梁协同安全控制的评^r策略研究。本发明主要是通过以下技术方案实现。为了更好描述本发明的内容，给出如下定义定义l(内力编码)内力编码是描述构件截面内力是否需要存储的向量，记为5=[6,'62'八八，W，其中，6,"0，1}。定义2(设计阶段)桥梁协同设计可以按照所属期不同划分为若干个设计阶段，每一个设计阶段所需要存储的数据有着很大的差异，设计阶段记为向定义3(领域知识库)桥梁设计领域知识库定义为《=化'、'AA，、},、是一个三元组，<=<凡凡似>，其中M为构件描述。一种桥梁数据预定义存储方法，以实现桥梁协同设计或动力灾变集成系统中降低数据量的数据存储，包括以下步骤(一)预先设定存储步骤(1)依据有限元分析结果，重构原始数据集D、-W，^'AA'D'包含是包含桥梁设计全过程中所有阶段的数据集，《=<尸'见/,，/2，/3，/4，/5，/6>,其中々是有限元分析的截面内力，7e[1，6];(2)定义存储数据集^={《，《'A八'《},其中《的定义同《。(3)定义内力相似阀值s;(4)对化中的每一项进行如下处理(41)^口果<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(4-2)按照、715,提取内力组，记为《；(5)对存储数据集中的元素进行如下处理；(5-1)^口果3C，Cc￡>",且Vc"eC，c"匚C,有c"7t尸=^2兀尸与,则把C定义为同一构件的一个分组，由此把存储数据划分为若干个分组C"C"AA'C'。(5-2)对每一个分组^中的每一项^执行下列操作:如果W,e化，且满足<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>条件33/,，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>则，从《提取内力组，加入到Cv;(6)按G兀q兀尸对^排序；(二)完成数据的压缩操作。本发明的目的是对桥梁协同设计或动力灾变中的数据存储进行处理，以减低数据存储量。以桥梁协同设计为例，在桥梁抗震设计中，反应谱分析的常规存储信息是整个桥梁所有单元的分析结果，而应用本方法，其存储量将大大降低。以某连续梁的固定桥墩为例，有限元分析中该墩含126个单元，即127个截面，每个截面共含6个内力分量，所需存储单元为127x6x4=3048B。而应用本方法后，存储的单元数下降为34个，截面为35个，而内力分量为3个，所需存储空间为35x3x4=420B。应用本方法后占用的存储空间是传统方法的13%。(1)重构原始数据信息"、，共包含126个单元，127个截面，其中数据序号为f的原始数据为<反应谱-纵向+竖向，墩底，-4.678x104，-9.810x102,1.391x102,6.548x101，1.815x103，-1.093x105〉(2)存储数据集^，初始状态下为空；(3)内力相似阀值5=35%;(4)、知识库中某一条文为、=<反应谱-纵向+竖向，墩底，100011>气iP二反应谱-纵向+竖向，"'兀？=反应谱-纵向+竖向；、兀M、敦底，《兀M=墩底；满足、丌尸=",兀尸与、兀wsA兀m;按照内力编码1000U，冲是耳又<反应谱-纵向+竖向，墩底，-4.678x104，，，，1.815xl03，-1.093x105〉，写入""；(5)通过本步骤可以把需要存储的单元数减少为34个，即截面数减少为35个(5-1)对存储数据集中的元素进行分组，本实施例设计阶段P为"反应谱-纵向+竖向"，实施例只含一个固定墩，即所有M中均包含"墩"，因此对任意&和&均满足^71尸=&71P与"冗M7TM,由此划分为i个分组；(5-2)对分组中每一项，例如<反应谱_纵向+竖向，墩底，-9.678X104，，，，1.815x103，-1.093x105>;如果原始数据信息D、中存在一项，如<反应谱-纵向+竖向，墩93,-6.86x103，-1.441x102，-8.247x101，-1.159x103,2.226x102，-6.157x104>原始数据信息中，该项满足K牛1:^丌尸=A71尸；2.&7tMa《.7iM条件3:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>对于条件3,由于在抗震设计中通常主要关注弯矩，因此)=5,6;同时由于尸中包含"纵向+竖向"，最终取乂=6;实施中我们进一步以表1的4联连续梁桥为例，对全桥存储空间的占用情况进行了分析，分析结果如表l所示。表l实施案例<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>从图1中可以看出，占用存储空间的百分比随着结构单元数的增加而减少，当结构规模足够大时，可以认为空间节省率的极限为100%。以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围内。权利要求1、一种桥梁数据预定义存储方法，以实现桥梁协同设计或动力灾变集成系统中降低数据量的数据存储，其特征在于，包括以下步骤(一)预先设定存储步骤(1)依据有限元分析结果，重构原始数据集Ds＝{d1，d2，ΛΛ，dk}，Ds是包含桥梁设计全过程中所有阶段的数据集，di＝<P，M，I1，I2，I3，I4，I5，I6>，其中Ij是有限元分析的截面内力，j∈[1，6]；(2)定义存储数据集Dd＝{d′1，′2，ΛΛ，d′s}，其中d′i的定义同di；(3)定义内力相似阀值ε；(4)对Ds中的每一项进行如下处理(4-1)如果<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><mo>∃</mo><msub><mi>k</mi><mi>j</mi></msub><mo>∈</mo><mi>K</mi><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0001"file="A2008100414040002C1.tif"wi="16"he="5"top="99"left="48"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>kjπP＝diπP，且kjπM≈diπM；(4-2)按照kjπB，提取内力组，记为d′i；(5)对存储数据集中的元素进行如下处理；(5-1)如果id="icf0002"file="A2008100414040002C2.tif"wi="6"he="3"top="122"left="55"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/><mathsid="math0002"num="0002"><math><![CDATA[<mrow><mi>C</mi><mo>⋐</mo><msub><mi>D</mi><mi>d</mi></msub><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0003"file="A2008100414040002C3.tif"wi="17"he="5"top="122"left="64"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>且<mathsid="math0003"num="0003"><math><![CDATA[<mrow><mo>∀</mo><msub><mi>c</mi><mrow><mi>k</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>∈</mo><mi>C</mi><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0004"file="A2008100414040002C4.tif"wi="15"he="4"top="122"left="95"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths><mathsid="math0004"num="0004"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>c</mi><mrow><mi>k</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>⋐</mo><mi>C</mi><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0005"file="A2008100414040002C5.tif"wi="17"he="5"top="122"left="114"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>有ck1πP＝ck2πP与ck1πM≈ck2πM，则把C定义为同一构件的一个分组，由此把存储数据划分为若干个分组C1，C2，ΛΛ，Ct；(5-2)对每一个分组Cv中的每一项ck执行下列操作如果<mathsid="math0005"num="0005"><math><![CDATA[<mrow><mo>∃</mo><msub><mi>d</mi><mi>i</mi></msub><mo>∈</mo><msub><mi>D</mi><mi>s</mi></msub><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0006"file="A2008100414040002C6.tif"wi="17"he="5"top="153"left="58"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>且满足条件1ckπP＝diπP；条件2ckπM≈diπM条件3id="icf0007"file="A2008100414040002C7.tif"wi="14"he="5"top="184"left="81"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/><mathsid="math0006"num="0006"><math><![CDATA[<mrow><mo>|</mo><mfrac><mrow><msub><mi>c</mi><mi>k</mi></msub><mi>π</mi><msub><msup><mi>I</mi><mo>′</mo></msup><mi>j</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>d</mi><mi>i</mi></msub><mi>π</mi><msub><mi>I</mi><mi>j</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>c</mi><mi>k</mi></msub><mi>π</mi><msub><msup><mi>I</mi><mo>′</mo></msup><mi>j</mi></msub></mrow></mfrac><mo>|</mo><mo>≥</mo><mi>ϵ</mi></mrow>]]></math>id="icf0008"file="A2008100414040002C8.tif"wi="37"he="13"top="176"left="100"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>则，从di提取内力组，加入到Cv；(6)按CvπckπP对Dd排序；(二)完成数据的压缩操作，其中，Ds包含桥梁设计全过程中所有阶段的数据集；di所有设计原始数据，i为重构后的数据序号；P设计阶段；M构件描述信息；Ij截面内力分量，j为内力序号，j＝1～6；Dd存储数据集；d′i存储数据，i为存储的数据序号；ε内力相似度阀值，根据设计精度要求ε≥25％；C桥梁中同一构件的内力分组；C1，C2，ΛΛ，Ct某一桥梁的所有可能分组；K桥梁领域知识库；B设计内力编码；ki知识库中的一项，即知识条文。全文摘要本发明提出一种基于知识的桥梁数据预定义存储方法，结合桥梁设计领域知识，使其达到降低桥梁数据量的目的，从而大幅度降低存储空间。本发明基于桥梁设计知识构建协同设计中数据之间的关联，并将其标记为可存储分项，执行完毕后，所存储的数据可以代表整个桥梁的宏观受力状态。文档编号G06F17/50GK101334801SQ20081004140公开日2008年12月31日申请日期2008年8月5日优先权日2008年8月5日发明者刘钰杰,明陈申请人:陈明;刘钰杰