《智能建造數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)》緒論1章第XXX主講人指導(dǎo)人XXX時(shí)間指導(dǎo)人學(xué)習(xí)導(dǎo)讀行業(yè)PPT模板/hangye/本章介紹了數(shù)字經(jīng)濟(jì)、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(jì)、施工、管養(yǎng)中的應(yīng)用，為更深層次的學(xué)習(xí)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(shì)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(jiǎn)介03工程建設(shè)領(lǐng)域的現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)簡(jiǎn)介STEPONE現(xiàn)代科技革命與建設(shè)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)01/現(xiàn)代科技革命與建設(shè)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)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(gè)時(shí)代的標(biāo)志性建筑。第一次科技革命電力技術(shù)的發(fā)明，因?yàn)橛辛穗姛簟㈦娞莸入姎庠O(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(gè)階段：信息技術(shù)革命：始于20世紀(jì)60年代，使得信息傳播和交流更加便捷。數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代：始于21世紀(jì)初，推動(dòng)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(jì)中期，將會(huì)在未來對(duì)社會(huì)生活和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生深遠(yuǎn)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(diǎn)數(shù)字化是信息社會(huì)、智能社會(huì)的基礎(chǔ)。數(shù)字化是指用0和1的兩位編碼來實(shí)現(xiàn)信息記錄、傳送和表現(xiàn)的綜合技術(shù)，可將物理實(shí)體轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，以便于存儲(chǔ)、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(diǎn)：（1）信息可以無限制復(fù)制：由于采用兩級(jí)化的存儲(chǔ)方式，使得在復(fù)制和存儲(chǔ)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(qiáng)，且可以通過增幅來保真；（3）信息便于處理：由于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的架構(gòu)是建立在基于2進(jìn)制的數(shù)字技術(shù)上的，因此數(shù)字量可以方便地進(jìn)行各種計(jì)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(gè)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(dòng)化許多生產(chǎn)和服務(wù)過程，從而提高效率和精度，同時(shí)減少了人力成本和錯(cuò)誤率。（3）再次，數(shù)字化提高了用戶體驗(yàn)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(jìn)行個(gè)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(jìn)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(jī)會(huì)，推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(chǔ)、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(shì)數(shù)字化的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)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(qiáng)大和智能的數(shù)字化系統(tǒng)和平臺(tái)。（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(hù)等方面，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)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(gè)行業(yè)，包括制造業(yè)、金融、醫(yī)療、教育、娛樂等，推動(dòng)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和升級(jí)?？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?，F(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(gè)方面：總的來說，現(xiàn)代科技革命對(duì)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(gè)方面都有深遠(yuǎn)的影響。未來，建設(shè)行業(yè)需要不斷跟進(jìn)科技革命的發(fā)展，推動(dòng)著建筑服務(wù)業(yè)的升級(jí)和創(chuàng)新。例如，建筑信息模型（BIM）技術(shù)可以在建筑設(shè)計(jì)和施工過程中實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)同和優(yōu)化，提高了項(xiàng)目管理和效率。推動(dòng)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(dòng)著建筑服務(wù)業(yè)的升級(jí)和創(chuàng)新。推動(dòng)了建設(shè)行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展例如，太陽能、風(fēng)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(jìn)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(jiǎn)介02/基于數(shù)據(jù)流的智能技術(shù)架構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)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。基于數(shù)據(jù)流的智能技術(shù)架構(gòu)簡(jiǎn)介數(shù)據(jù)感知層：負(fù)責(zé)土木工程項(xiàng)目在規(guī)劃設(shè)計(jì)和建造過程中人員、機(jī)械、資源、環(huán)境等相關(guān)信息以及工程設(shè)計(jì)、建造情況如質(zhì)量、進(jìn)度、安全等相關(guān)信息的收集，實(shí)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(jì)數(shù)據(jù)、現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸層：負(fù)責(zé)信息感知層所獲取的建筑工程項(xiàng)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(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，目的是實(shí)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(tái)間的信息傳輸與共享，實(shí)現(xiàn)更加全面的互聯(lián)互通。數(shù)據(jù)分析管理層：負(fù)責(zé)提供海量信息存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)分析處理的能力，負(fù)責(zé)存放著建造過程中所必需的各種信息，如與設(shè)計(jì)相關(guān)的BIM信息、人員、機(jī)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(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)類應(yīng)用，根據(jù)建筑工程項(xiàng)目參與方不同需求為其提供針對(duì)性的、個(gè)性化的應(yīng)用服務(wù)，進(jìn)而使得建筑工程項(xiàng)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(duì)象層：是工程建設(shè)的核心組成部分，包括施工人員、工程機(jī)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(jiǎn)介03/工程建設(shè)領(lǐng)域的現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)簡(jiǎn)介工程勘察

工程設(shè)計(jì)工程建造工程養(yǎng)護(hù)管理

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

高精度地形測(cè)繪包括無人機(jī)航攝、激光雷達(dá)測(cè)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(cè)包括地層探測(cè)、水文地質(zhì)探測(cè)、巖土工程探測(cè)等，能夠提供更為準(zhǔn)確和詳細(xì)的地質(zhì)數(shù)據(jù)，為工程設(shè)計(jì)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(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)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(jì)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(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，能夠提取有用的信息和規(guī)律，為工程設(shè)計(jì)和施工提供更為客觀和準(zhǔn)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(zhǔn)確和可靠的手段，能夠提高勘察數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性，為工程設(shè)計(jì)和施工提供可靠的技術(shù)支持。工程設(shè)計(jì)工程設(shè)計(jì)是土木工程的重要組成部分，旨在以最經(jīng)濟(jì)、最安全、最環(huán)保、最高效的方式規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建造工程項(xiàng)目。其主要應(yīng)用場(chǎng)景包括以下幾個(gè)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(jì)將成為工程設(shè)計(jì)的主流趨勢(shì)。結(jié)構(gòu)分析和仿真包括有限元分析、計(jì)算流體力學(xué)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(jì)提供準(zhǔn)確的技術(shù)支持。虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)將設(shè)計(jì)方案以虛擬的形式呈現(xiàn)出來，使設(shè)計(jì)師和用戶能夠更為直觀地了解設(shè)計(jì)方案的效果和特點(diǎn)。三維建模和可視化包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（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(jì)方案，提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。智能化設(shè)計(jì)包括基于規(guī)則的設(shè)計(jì)、基于優(yōu)化算法的設(shè)計(jì)等技術(shù)，能夠自動(dòng)化地生成優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，提高了設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)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(fèi)，降低成本，提高安全性，其主要應(yīng)用場(chǎng)景包括以下幾個(gè)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(chǎng)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(shì)。（1）智能化施工管理包括施工進(jìn)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(jī)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(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，能夠模擬施工過程，提高施工效率和質(zhì)量。（3）機(jī)器人和無人機(jī)應(yīng)用能夠自動(dòng)化地完成一些施工任務(wù)，如搬運(yùn)、噴涂等，提高施工效率和質(zhì)量。工程養(yǎng)護(hù)管理工程養(yǎng)護(hù)管理對(duì)于保障國家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高居民生活質(zhì)量、推動(dòng)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(chǎng)景包括以下幾個(gè)方面：

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和維護(hù)包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、遠(yuǎn)程診斷等方面，能夠提高設(shè)施運(yùn)行效率和降低維護(hù)成本。大數(shù)據(jù)分析和處理包括數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，能夠提取有用的信息和規(guī)律，為設(shè)施運(yùn)行和維護(hù)提供更為客觀和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。虛擬仿真和可視化包括虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，能夠模擬設(shè)施運(yùn)行過程，提高設(shè)施運(yùn)行效率和安全性。智能化設(shè)備管理包括設(shè)備監(jiān)測(cè)、故障診斷等方面，能夠提高設(shè)備運(yùn)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(hù)和管理中的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，能夠提高設(shè)施運(yùn)行效率和安全性，降低維護(hù)成本，為基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行和維護(hù)提供可靠的技術(shù)支持。工程監(jiān)理與試驗(yàn)、檢測(cè)工程監(jiān)理及試驗(yàn)、檢測(cè)是土木工程建設(shè)中不可或缺的環(huán)節(jié)，對(duì)于保障工程質(zhì)量和安全、降低工程風(fēng)險(xiǎn)、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)同樣有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。主要有：（1）數(shù)字化試驗(yàn)設(shè)備數(shù)字技術(shù)可以幫助設(shè)計(jì)和制造更加智能化和精準(zhǔn)化的試驗(yàn)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(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，并且提高試驗(yàn)效率和準(zhǔn)確性。（2）無損檢測(cè)技術(shù)數(shù)字化技術(shù)可以幫助實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑材料和結(jié)構(gòu)的無損檢測(cè)，例如通過使用紅外線成像、超聲波檢測(cè)等技術(shù)，可以對(duì)混凝土、鋼材和木材等材料進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。（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(yàn)、檢測(cè)人員實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)試驗(yàn)、檢測(cè)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，可以幫助工程人員進(jìn)行決策和預(yù)測(cè)，提高工作質(zhì)量和效率。同時(shí)，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(cè)設(shè)備管理、數(shù)據(jù)分析和故障診斷等方面，同時(shí)也可以幫助實(shí)現(xiàn)數(shù)字化報(bào)告和信息交流。《智能建造數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)》感謝聆聽1章第XXX主講人指導(dǎo)人XXX時(shí)間指導(dǎo)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(dǎo)人XXX時(shí)間指導(dǎo)人教材配套PPT學(xué)習(xí)導(dǎo)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(xué)習(xí)過程中，需要熟悉工程測(cè)試和工程物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲取的整個(gè)過程；了解各種檢測(cè)、測(cè)繪、監(jiān)測(cè)、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(shí)。目錄CONTENT01數(shù)字采集概述行業(yè)PPT模板/hangye/02基于移動(dòng)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(shí)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(duì)建設(shè)工地面積大、建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、人員多、設(shè)備物資分散、管理作業(yè)流程瑣碎等特點(diǎn)，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(xiàng)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(cè)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(zhǔn)確性、時(shí)效性、便捷性。

利用信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化手段進(jìn)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(dòng)采集非電量或電量信號(hào)，送到上位機(jī)中進(jìn)行分析、處理。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，如視頻攝像頭、傳感器、麥克風(fēng)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(cè)元件也多種多樣。數(shù)據(jù)采集的目的是測(cè)量表面光亮(視頻)、電壓、位移、振動(dòng)、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(jì)算機(jī)結(jié)合。典型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整合了信號(hào)、傳感器、激勵(lì)器、信號(hào)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(dòng)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(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)采集流程圖STEPTWO基于移動(dòng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集02/基于移動(dòng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集測(cè)試對(duì)象振動(dòng)測(cè)試技術(shù)電磁波測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)室力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備測(cè)試平臺(tái)目前工程上的專業(yè)測(cè)量、檢測(cè)技術(shù)基本都是利用聲、光、磁、電及振動(dòng)等特性來獲取與待檢測(cè)或待監(jiān)測(cè)對(duì)象品質(zhì)有關(guān)的數(shù)據(jù)信息，主要可分為波動(dòng)振動(dòng)類、電磁波類等。測(cè)試對(duì)象測(cè)試對(duì)象移動(dòng)設(shè)備又稱行動(dòng)裝置(MobileDevice)、手持裝置(HandheldDevice)等，通過它可以隨時(shí)隨地采集、訪問、獲得各種數(shù)據(jù)信息。智能手機(jī)，平板電腦(Pad)，各種檢測(cè)、測(cè)量設(shè)備等均屬于移動(dòng)設(shè)備，具有便攜性、快速機(jī)動(dòng)、適應(yīng)性和擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。振動(dòng)測(cè)試技術(shù)利用傳感器拾取測(cè)試對(duì)象表面的微小振動(dòng)來進(jìn)行檢測(cè)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(dòng)測(cè)試技術(shù)振動(dòng)測(cè)試技術(shù)（1）沖擊彈性波法

采用機(jī)械式激振讓測(cè)試對(duì)象內(nèi)部或者表面產(chǎn)生微小的擾動(dòng)，利用振動(dòng)傳感器接收信號(hào)的方法稱為沖擊彈性波法，由于其具有能量大、測(cè)試距離遠(yuǎn)且適用于頻譜分析等優(yōu)點(diǎn)，正得到越來越廣泛的應(yīng)用。近年來多點(diǎn)檢測(cè)的彈性波計(jì)算機(jī)斷層掃描術(shù)(CT)和彈性波雷達(dá)(ElasticWaveRadar，簡(jiǎn)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(cè)儀

移動(dòng)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(hào)頻率有很大區(qū)別。超聲波檢測(cè)儀采用壓電式晶狀體進(jìn)行激振和接收，激發(fā)的信號(hào)頻率超過20kHz該方法具有波長短、分辨率高等特點(diǎn)，在小型構(gòu)件和金屬構(gòu)件檢測(cè)中應(yīng)用廣泛。圖2-3超聲波檢測(cè)儀

電磁波測(cè)試技術(shù)電磁波測(cè)試技術(shù)

（1）微波

微波在工程檢測(cè)中最常用的為地質(zhì)雷達(dá)，其以微波作為探測(cè)場(chǎng)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(shí)，其傳播的時(shí)間、電磁場(chǎng)強(qiáng)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(dá)根據(jù)接收的回波時(shí)間、幅度等信息可檢測(cè)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(dá)圖2-5合成孔徑雷達(dá)

移動(dòng)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(cè)量和三維建模、變形監(jiān)測(cè)和定位等方面，具有高精度、高效率和安全性好等特點(diǎn)，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(cè)工程結(jié)構(gòu)中的裂縫、變形、腐蝕等缺陷和問題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除潛在的安全隱患。同時(shí)，還可用于工程結(jié)構(gòu)的評(píng)估和監(jiān)測(cè)，例如橋梁、隧道、水壩等工程結(jié)構(gòu)的安全評(píng)估和結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)。

實(shí)驗(yàn)室力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備

（1）萬能壓力試驗(yàn)機(jī)

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

（2）鋼筋拉力試驗(yàn)機(jī)

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

測(cè)試平臺(tái)Android、Windows、Linux和MacOS都是主流的操作系統(tǒng)。設(shè)備分類用于移動(dòng)數(shù)據(jù)采集的設(shè)備主要可以分為IPC、MCU和智能手機(jī)。其中，IPC功能強(qiáng)大，但體積大、功耗高、價(jià)格貴；單片計(jì)算機(jī)則相反，但功能相對(duì)較單一。另一方面，智能手機(jī)（SP）隨著功能的不斷強(qiáng)大，在移動(dòng)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(jī)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(shí)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(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或其過程中的聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種有用的信息，接入網(wǎng)絡(luò)并實(shí)時(shí)分析和控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物品和過程的智能化感知、識(shí)別和管理，任何時(shí)間，任何地點(diǎn)的人、機(jī)、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(dòng)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(xué)式傳感器、光學(xué)式傳感器、電勢(shì)型傳感器、電荷傳感器、半導(dǎo)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(hào)分類

傳感器是獲取被測(cè)物信息的關(guān)鍵器件，它與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成了信息技術(shù)的三大支柱，是當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲取信息的必要手段。工程監(jiān)測(cè)傳感器由于需要長期放置在環(huán)境惡劣的現(xiàn)場(chǎng)，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(cè)領(lǐng)域中，除了溫度計(jì)、雨量計(jì)、風(fēng)速計(jì)、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(jì)

用于測(cè)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(cè)量相對(duì)于水平面傾角變化量。通常測(cè)試的時(shí)加速度信號(hào)，通過積分的辦法推算被測(cè)結(jié)構(gòu)物的位移和傾角。（2）

應(yīng)變計(jì)

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

靜力水準(zhǔn)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(cè)結(jié)構(gòu)、坡面、地表的豎向位移或沉降變化。使用時(shí)，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(dòng)。由于各容器的液面始終保持在同一水平面，但各個(gè)容器中的液體深度并不相同，液體的深度差反映了各個(gè)容器所在的各個(gè)參考點(diǎn)的高程不同，進(jìn)而可計(jì)算出各個(gè)位置的相對(duì)差異沉降。（4）激光位移計(jì)激光位移計(jì)是近年來發(fā)展起來的一種新型距離測(cè)量設(shè)備，在很多行業(yè)都有較多的應(yīng)用。其原理很簡(jiǎn)單，即將激光對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射出去，測(cè)量其往返時(shí)間再乘以光速然后除以2就可測(cè)得距離。該傳感器測(cè)試距離可達(dá)百米、測(cè)量精度可達(dá)毫米乃至亞毫米級(jí)。傳感器圖2-16靜力水準(zhǔn)儀圖2-17激光位移計(jì)（5）溫濕度傳感器（6）揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)傳感器根據(jù)檢測(cè)原理，揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)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(cè)細(xì)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(cè)顆粒物濃度。

溫濕度傳感器適用于長期監(jiān)測(cè)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(xué)特性變化來測(cè)量環(huán)境溫度和濕度。傳感器圖2-19揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)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(hào)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(diǎn)，而CCD則具有高靈敏度、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)。圖像傳感器是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，它可以將物體的圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，用于數(shù)字圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺等領(lǐng)域。圖像傳感器的原理是利用半導(dǎo)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(hào)處理電路轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。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(cè)和維護(hù)等方面。例如：通過使用無人機(jī)和圖像傳感器可以對(duì)建筑物和橋梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)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(cè)量工程中的距離、面積和體積等參數(shù)，提高測(cè)量的精度和效率。邊緣計(jì)算邊緣計(jì)算的數(shù)據(jù)分析主要是在邊緣設(shè)備上進(jìn)行的，它可以快速響應(yīng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，提高數(shù)據(jù)處理的效率和實(shí)時(shí)性。邊緣設(shè)備可以使用本地算法和模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理和分析，將處理后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫诉M(jìn)行更深入的分析和挖掘，提取更加有價(jià)值的信息和知識(shí)。物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)分析是指對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集到的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，以提取有用的信息和知識(shí)。邊緣計(jì)算和云計(jì)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(diǎn)：大大減少了數(shù)據(jù)和反饋的延遲，這對(duì)需要快速結(jié)果應(yīng)用場(chǎng)景如應(yīng)急安全監(jiān)控報(bào)警、自動(dòng)駕駛汽車等有著重要的意義?？梢韵W(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(chǎng)景可以發(fā)揮重要作用。缺點(diǎn)：資源受限，邊緣設(shè)備的計(jì)算和存儲(chǔ)資源相對(duì)有限，無法滿足大規(guī)模計(jì)算和存儲(chǔ)的需求。此外，邊緣設(shè)備數(shù)量眾多，管理和維護(hù)復(fù)雜度較高，需要專業(yè)的管理和維護(hù)人員。云計(jì)算與混合計(jì)算云計(jì)算之所以被稱為“云”，是因?yàn)樗鼘⒂?jì)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(shí)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(shí)可得。此外，云計(jì)算還使用了大規(guī)模的分布式計(jì)算架構(gòu)，這些計(jì)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(jì)算服務(wù)。數(shù)據(jù)分析云計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）資源豐富：云計(jì)算可以提供大規(guī)模的計(jì)算和存儲(chǔ)資源，滿足各種規(guī)模的業(yè)務(wù)需求；（2）管理簡(jiǎn)單：云計(jì)算的管理和維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單，通常由云服務(wù)提供商負(fù)責(zé)；（3）可擴(kuò)展性強(qiáng)：云計(jì)算可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行彈性擴(kuò)展，提高了業(yè)務(wù)的可擴(kuò)展性。云計(jì)算的缺點(diǎn)在于：（1）響應(yīng)時(shí)間較長：云計(jì)算需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，響應(yīng)時(shí)間相對(duì)較長。（2）數(shù)據(jù)隱私性較低：云計(jì)算需要將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫诉M(jìn)行處理，存在數(shù)據(jù)隱私泄露的風(fēng)險(xiǎn)。（3）網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重：云計(jì)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(shí)別技術(shù)的數(shù)據(jù)采集04/基于遙感及圖像識(shí)別技術(shù)的數(shù)據(jù)采集遙感技術(shù)概述無人機(jī)攝影測(cè)量OCR技術(shù)利用飛機(jī)、無人機(jī)等載具搭載遙感傳感器，對(duì)地球表面進(jìn)行高空拍攝，獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)分辨率高，覆蓋面積大，缺點(diǎn)是成本較高，受氣象條件和飛行時(shí)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(duì)地球表面進(jìn)行觀測(cè)，獲取大范圍、連續(xù)、多時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)是覆蓋面積廣，可以實(shí)現(xiàn)全球遙感監(jiān)測(cè)，缺點(diǎn)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(duì)地球表面進(jìn)行觀測(cè)，獲取地面特征數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)分辨率高，數(shù)據(jù)處理和分析成本低，缺點(diǎn)是覆蓋面積小，數(shù)據(jù)采集效率低?？罩腥菧y(cè)量聯(lián)合平差多視角影像特征點(diǎn)識(shí)別與匹配三維表面重建影像預(yù)處理三維航拍影像的預(yù)處理包括圖像的畸變校正和勻光勻色處理。影像預(yù)處理由無人機(jī)搭載相機(jī)云臺(tái)采集目標(biāo)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。空中三角測(cè)量聯(lián)合平差多視影像數(shù)據(jù)包含目標(biāo)物的多個(gè)視角下的圖像信息，包含目標(biāo)物側(cè)面和頂面的全方位信息?；跓o人機(jī)定位系統(tǒng)記錄像機(jī)曝光時(shí)的位置信息，在多視角相鄰航拍圖像的重疊區(qū)域進(jìn)行同名點(diǎn)的提取匹配。多視角影像特征點(diǎn)識(shí)別與匹配由于三維實(shí)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(shí)現(xiàn)目標(biāo)建筑物、地形等三維結(jié)構(gòu)的整體表達(dá)。三維表面重建無人機(jī)攝影測(cè)量無人機(jī)攝影測(cè)量構(gòu)建三維模型基本原理三維模型紋理自動(dòng)映射三維模型紋理自動(dòng)映射在三維的三角網(wǎng)白模上建立與二維紋理的對(duì)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(shí)現(xiàn)三維模型的真實(shí)彩色效果。（1）控制點(diǎn)布置

標(biāo)志牌的擺放位置為高邊坡左側(cè)，沿碎落臺(tái)擺放，間隔為5~15m，擺放位置為5~8級(jí)邊坡碎落臺(tái)。無人機(jī)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(cè)，對(duì)無人機(jī)影像構(gòu)建三維模型的流程進(jìn)行講解。（2）控制點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量

采用全站儀等設(shè)備測(cè)量經(jīng)緯度坐標(biāo)、高程等。無人機(jī)攝影測(cè)量圖2-22標(biāo)志牌布置設(shè)計(jì)與擺放航線規(guī)劃對(duì)攝影質(zhì)量有很大影響，通常需要利用軟件進(jìn)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(hào)的無人機(jī)。通過空中三角測(cè)量、密集匹配與模型構(gòu)建、紋理貼合、最終，反演出被監(jiān)測(cè)邊坡的三維模型。無人機(jī)攝影測(cè)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(cè)量結(jié)果圖2-24三維模型成果采用上述方法，對(duì)該邊坡定期進(jìn)行觀測(cè)，將兩個(gè)不同日期的地形數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比?？梢园l(fā)現(xiàn)，前后兩次測(cè)量得到的上部4級(jí)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(jī)攝影測(cè)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(shí)別是指電子設(shè)備（例如掃描儀或數(shù)碼相機(jī)）檢查印刷或手寫的字符，然后用字符識(shí)別方法將形狀翻譯成計(jì)算機(jī)文字的過程。OCR軟件主要是由幾個(gè)部分組成（1）圖像輸入、預(yù)處理；（2）版面分析；（3）字符切割；（4）字符識(shí)別；（5）版面恢復(fù)；（6）后處理、校對(duì)。圖2-26OCR軟件組成遙感及圖像識(shí)別技術(shù)的數(shù)據(jù)采集OCR技術(shù)在工程試驗(yàn)、檢測(cè)中的應(yīng)用在工程試驗(yàn)、檢測(cè)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(shí)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(dāng)前技術(shù)既可以對(duì)單張表單進(jìn)行拍照識(shí)別，也可以通過掃描儀進(jìn)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(shí)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(chǎng)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(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)等。室外定位技術(shù)精度高，覆蓋面廣，可以實(shí)現(xiàn)全球范圍的定位，廣泛應(yīng)用于導(dǎo)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(hào)和傳感器等技術(shù)。無線信號(hào)定位技術(shù)包括WiFi定位、藍(lán)牙定位、ZigBee定位等。室內(nèi)定位技術(shù)精度相對(duì)較低，但覆蓋范圍廣，適用于室內(nèi)導(dǎo)航、商場(chǎng)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(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)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(jī)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(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)是我國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)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(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)等服務(wù)。北斗導(dǎo)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(tái)衛(wèi)星接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上進(jìn)行觀測(cè)，根據(jù)基準(zhǔn)站已知精密坐標(biāo)與衛(wèi)星接收機(jī)計(jì)算坐標(biāo)之間的相對(duì)誤差計(jì)算修正量。用戶接收機(jī)在進(jìn)行衛(wèi)星觀測(cè)的同時(shí)，也接收到基準(zhǔn)站發(fā)出的修正量，并對(duì)其定位結(jié)果進(jìn)行改正，從而使定位精度達(dá)到厘米級(jí)乃至毫米級(jí)。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)載波相位差分技術(shù)是代表方法之一，主要由一個(gè)基準(zhǔn)站(也稱參考站)和若干個(gè)流動(dòng)站組成。圖2-28RTK測(cè)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(chǎng)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)與差分服務(wù)器(如移動(dòng)通信基站)進(jìn)行差分，定位精度同樣能達(dá)到厘米級(jí)，甚至是毫米級(jí)。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(fèi)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(shí)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(dǎo)定位、動(dòng)作捕捉等多種技術(shù)集成。（1）藍(lán)牙定位藍(lán)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(dāng)?shù)乃{(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)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(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)始終是這個(gè)微網(wǎng)絡(luò)的主設(shè)備。藍(lán)牙定位系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成：定位標(biāo)簽、藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)、定位服務(wù)器。圖2-30藍(lán)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(cè)距(發(fā)射超聲波并接收由被測(cè)物產(chǎn)生的回波后，根據(jù)回波與發(fā)射波的時(shí)間差計(jì)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(cè)距精度為厘米級(jí)。（3）超寬帶定位超寬帶(Ultrawideband，簡(jiǎn)稱UWB)定位技術(shù)是無線電領(lǐng)域的一次革命性進(jìn)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(shí)別系統(tǒng)身份識(shí)別系統(tǒng)在土木工程中的身份識(shí)別包括針對(duì)人員和針對(duì)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(chǎng)考勤管理、安全帽佩戴管理及工地監(jiān)控管理等方面。針對(duì)結(jié)構(gòu)物的身份識(shí)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(shí)別射頻識(shí)別技術(shù)通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無線射頻方式對(duì)記錄媒體(電子標(biāo)簽或射頻卡)進(jìn)行讀寫，從而達(dá)到識(shí)別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的。（2）近場(chǎng)通信近場(chǎng)通信(NearFieldCommunication，簡(jiǎn)稱NFC)技術(shù)，是由非接觸式射頻識(shí)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(jiǎn)稱QR)技術(shù)。圖2-32射頻識(shí)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(dǎo)人XXX時(shí)間指導(dǎo)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(dǎo)人XXX時(shí)間指導(dǎo)人教材配套PPT學(xué)習(xí)導(dǎo)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(shí)。將前端采集設(shè)備獲取的數(shù)據(jù)及時(shí)、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(píng)估、準(zhǔn)確預(yù)警、有效決策的重要環(huán)節(jié)。因此,選取與實(shí)際工程項(xiàng)目需求相匹配的數(shù)據(jù)傳輸方式,對(duì)于工程建設(shè)安全保障和實(shí)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(chǎng)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(chǎng)無線傳輸與遠(yuǎn)場(chǎng)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(gè)數(shù)據(jù)包都獨(dú)立傳輸，它們沿著網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑轉(zhuǎn)發(fā)，直到到達(dá)目的地，然后重新組裝成完整的消息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信。可靠性高效性可擴(kuò)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(dāng)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(diǎn)：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(shí)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€(gè)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(tái)和計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)合的通道，可以實(shí)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(gè)網(wǎng)絡(luò)和每一臺(tái)主機(jī)分配一個(gè)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(biāo)識(shí)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(dòng)態(tài)地址由DHCP（動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議）服務(wù)器自動(dòng)分配的IP地址。當(dāng)設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它會(huì)向DHCP服務(wù)器請(qǐng)求一個(gè)可用的IP地址，并在使用完之后釋放該地址。動(dòng)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(fèi)的問題。（2）靜態(tài)地址是網(wǎng)絡(luò)管理員手動(dòng)為設(shè)備分配的IP地址，它不會(huì)隨時(shí)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(gè)設(shè)備的IP地址，并且能夠更好地管理和維護(hù)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(diǎn)，人們?cè)O(shè)計(jì)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(jī)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?yàn)g覽器/服務(wù)器（B/S）架構(gòu)。C/S架構(gòu)也稱為客戶機(jī)/服務(wù)器計(jì)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(jìn)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(qǐng)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(jī)、手機(jī)等，作為服務(wù)的請(qǐng)求者或委托者。而服務(wù)器則通常是較大型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其用以提供計(jì)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(jìn)行本地處理和存儲(chǔ)，以減輕服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。但C/S架構(gòu)的客戶端需要安裝和維護(hù)專門的軟件，增加了客戶端的復(fù)雜性，客戶端軟件也需要升級(jí)和維護(hù)。B/S架構(gòu)只需要一個(gè)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(hù)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(duì)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(fù)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(jì)算機(jī)組件間，或者現(xiàn)場(chǎng)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(gè)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(yùn)作的比特（bit）。這些線路在同一時(shí)間內(nèi)都僅能負(fù)責(zé)傳輸一個(gè)比特。因此，必須同時(shí)采用多條線路才能發(fā)送更多數(shù)據(jù)，而總線可同時(shí)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(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線常見的標(biāo)準(zhǔn)有PCI（PeripheralComponentInterconnect）、USB（UniversalSerialBus）等?？偩€分類：PCI總線是一種高速的總線標(biāo)準(zhǔn)，主要用于連接計(jì)算機(jī)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(biāo)準(zhǔn)，可以連接許多不同類型的設(shè)備，如鼠標(biāo)、鍵盤、打印機(jī)等。數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)（2）現(xiàn)場(chǎng)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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)數(shù)通常只有2個(gè)，一個(gè)用于發(fā)送數(shù)據(jù)，另一個(gè)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(diǎn)、遠(yuǎn)距離和接收高靈敏度的總線標(biāo)準(zhǔn)，在土木工程健康監(jiān)測(cè)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(shí)現(xiàn)通信，有較強(qiáng)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(gè)節(jié)點(diǎn)，最大可達(dá)到128或256個(gè)節(jié)點(diǎn)。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(dòng)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(diǎn)。CAN總線支持多節(jié)點(diǎn)連接，最多可連接110個(gè)節(jié)點(diǎn)，傳輸距離可達(dá)40米，傳輸速率可達(dá)1Mbps。CAN總線采用差分信號(hào)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(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。CAN總線STEPTHREE無線傳輸技術(shù)03/

無線傳輸技術(shù)近場(chǎng)無線傳輸技術(shù)遠(yuǎn)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(jìn)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(kuò)展性好，即插即用等特點(diǎn)，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(yuǎn)近又可分為近場(chǎng)傳輸以及遠(yuǎn)場(chǎng)傳輸，應(yīng)用場(chǎng)景不一樣所采用的技術(shù)手段也不相同，其對(duì)比情況如表3-1。項(xiàng)目近場(chǎng)傳輸遠(yuǎn)場(chǎng)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(chǎng)景短距離通信長距離通信成本偏低偏高表3-1近場(chǎng)通信與遠(yuǎn)場(chǎng)通信對(duì)比近場(chǎng)無線傳輸技術(shù)近場(chǎng)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(biāo)準(zhǔn)有：Zig-Bee、藍(lán)牙(Bluetooth)、無線寬帶(Wi-Fi)、超寬帶(UWB)和近場(chǎng)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(diǎn)連接，采用Mesh網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具有較好的抗干擾能力和穩(wěn)定性。（2）藍(lán)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(jī)、耳機(jī)、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(diǎn)連接，可以通過藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)等方式擴(kuò)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(shì)在于它有較廣的局域網(wǎng)覆蓋范圍，可達(dá)100米左右，同時(shí)，其傳輸速率可以達(dá)到幾百M(fèi)bps，支持多節(jié)點(diǎn)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(dá)到30米以上，傳輸速率可以達(dá)到幾百M(fèi)bps，具有較好的抗干擾能力和定位精度，但功耗較大。近場(chǎng)無線傳輸技術(shù)（5）近場(chǎng)通信(NFC)NFC是一種新的近距離無線通信技術(shù)，由射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)發(fā)展而來。NFC是一種近場(chǎng)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(shì)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(jī)支付等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用價(jià)值。這些技術(shù)各有優(yōu)劣，例如，Zigbee、Bluetooth、WiFi都支持多節(jié)點(diǎn)連接，但傳輸距離和速率存在差異；NFC和UWB的傳輸距離相對(duì)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(chǎng)景；Bluetooth適用于手機(jī)、耳機(jī)、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(dòng)支付、智能門鎖等場(chǎng)景；UWB適用于高速數(shù)據(jù)傳輸和定位等場(chǎng)景在土木工程中，這些技術(shù)也都有不同的應(yīng)用場(chǎng)景。遠(yuǎn)場(chǎng)無線傳輸技術(shù)（1）移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是指用于移動(dòng)通信的技術(shù)，其中，4G和5G是當(dāng)前主流的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。遠(yuǎn)場(chǎng)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(yuǎn)的范圍。目前廣泛應(yīng)用的無線通訊技術(shù)主要有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)傳電臺(tái)、遠(yuǎn)距離無線電和窄帶物聯(lián)網(wǎng)等。4G是第四代移動(dòng)通信技術(shù)：具有高速率、高可靠性等特點(diǎn)，可以支持高清視頻、在線游戲等應(yīng)用。傳輸速率可以達(dá)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(dòng)通信技術(shù)：是當(dāng)前最先進(jìn)的移動(dòng)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(diǎn)；可以支持更多的應(yīng)用場(chǎng)景，如智能家居、智慧城市等；傳輸速率可以達(dá)到數(shù)百M(fèi)bps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(yuǎn)場(chǎng)無線傳輸技術(shù)（2）數(shù)傳電臺(tái)數(shù)傳電臺(tái)是數(shù)字式無線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)的簡(jiǎn)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(shí)時(shí)性好、專用數(shù)據(jù)傳輸通道、一次投資、沒有運(yùn)行使用費(fèi)、適用于惡劣環(huán)境、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)；數(shù)傳電臺(tái)的有效覆蓋半徑約有幾十公里，可以覆蓋一個(gè)城市或一定的區(qū)域。（3）遠(yuǎn)距離無線電和窄帶物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)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(biāo)準(zhǔn)，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(dá)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)。NB-IoT是運(yùn)營商建網(wǎng)，數(shù)據(jù)需要通過運(yùn)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(cè)中，對(duì)于市內(nèi)通信條件較好的區(qū)域，NB-IoT和Rola均為可選項(xiàng)；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(cè)。它們的主要區(qū)別在于運(yùn)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(dǎo)人XXX時(shí)間指導(dǎo)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(dǎo)人XXX時(shí)間指導(dǎo)人教材配套PPT學(xué)習(xí)導(dǎo)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(cè)等方面應(yīng)用案例對(duì)無損檢測(cè)基本理論、特點(diǎn)進(jìn)行講解。在建筑工程的全生命周期中也會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù),如設(shè)計(jì)勘探數(shù)據(jù)、檢測(cè)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、維護(hù)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(jì)、建造和養(yǎng)護(hù)的水平等。然而,這些數(shù)據(jù)往往以各種形式的報(bào)告、記錄表、信息表等紙質(zhì)文檔或電子文檔的形式進(jìn)行管理存儲(chǔ)，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(jià)值。數(shù)據(jù)分析是指用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)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(duì)數(shù)據(jù)加以詳細(xì)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(jī)器學(xué)習(xí)(人工智能)的方法兩種,其中機(jī)器學(xué)習(xí)的方法代表了未來的發(fā)展趨勢(shì)。目錄CONTENT01數(shù)據(jù)庫技術(shù)及數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化01/數(shù)據(jù)庫技術(shù)及數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)、設(shè)計(jì)、管理以及應(yīng)用的基本理論和實(shí)現(xiàn)方法，并利用這些理論來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)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(xué)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)研究和管理的對(duì)象：數(shù)據(jù)通過對(duì)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(jì)出能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行添加、修改、刪除、處理、分析、理解、報(bào)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(tái)（如圖4-2），便于對(duì)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(tái)示意圖數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)化在實(shí)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(hào)的設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)格式往往也不同，所以很難實(shí)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(chǔ)結(jié)構(gòu)、內(nèi)容定義等公開統(tǒng)一。通過“頭文件”對(duì)原始數(shù)據(jù)的基本信息、分析結(jié)果信息等進(jìn)行記錄。在下一級(jí)的數(shù)據(jù)管理應(yīng)用中只需對(duì)該文件進(jìn)行讀取解析即可。解決方法：數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)化在檢測(cè)行業(yè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)一般包含原始數(shù)據(jù)文件、檢測(cè)信息、以及結(jié)果報(bào)告等，針對(duì)檢測(cè)信息可以采用json（JavaScriptObjectNotation）格式作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式（如圖4-3），json具有易于人閱讀和編寫，同時(shí)也易于機(jī)器解析和生成，并有效地提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率的特點(diǎn)。案例：其主要由三部分信息組成：第一部分：檢測(cè)基本信息，包含檢測(cè)日期、人員、單位、種類等信息；第二部分：項(xiàng)目信息，包含項(xiàng)目名稱、編號(hào)、當(dāng)前測(cè)區(qū)等信息；第三部分：檢測(cè)數(shù)據(jù)信息，由兩部分組成：（1）檢測(cè)數(shù)據(jù)基本信息：包含文件名稱、所檢測(cè)構(gòu)件編號(hào)、名稱、BIMID、檢測(cè)內(nèi)容等信息；（2）檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果信息：包含當(dāng)前測(cè)點(diǎn)位置信息、評(píng)價(jià)結(jié)果、評(píng)價(jià)結(jié)果等級(jí)、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(jì)值等參數(shù)。圖4-3檢測(cè)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(jì)信度與效度分析假設(shè)檢驗(yàn)相關(guān)分析方差分析判別分析ROC曲線分析時(shí)間序列分析分析方法小結(jié)描述統(tǒng)計(jì)描述統(tǒng)計(jì)又稱敘述統(tǒng)計(jì),是統(tǒng)計(jì)學(xué)中用來描繪或總結(jié)觀察量的基本情況的統(tǒng)計(jì)方法總稱。主要內(nèi)容包括：研究者可以通過對(duì)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(diǎn)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(yùn)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(biāo)準(zhǔn)差、相對(duì)差、四分差等。在推論統(tǒng)計(jì)中,測(cè)量樣本的集中量數(shù)與變異量數(shù)都是變量的無偏估計(jì)值,但是以平均數(shù)、變異數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差的有效性為最高。數(shù)據(jù)的次數(shù)分配情況往往會(huì)呈現(xiàn)正態(tài)分布,為表示測(cè)量數(shù)據(jù)與正態(tài)分布偏離的情況,會(huì)使用偏度、峰度兩種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。為了解個(gè)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(duì)量數(shù),如百分等級(jí)、標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù)、四分位數(shù)等。描述性統(tǒng)計(jì)學(xué)為測(cè)量樣本和有關(guān)內(nèi)容提供簡(jiǎn)單的總結(jié),并以簡(jiǎn)單易懂的圖表來表示,進(jìn)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(píng)估測(cè)量工具質(zhì)量的方法，它們都涉及到測(cè)量工具的可靠性和準(zhǔn)確性問題。信度分析：信度分析主要關(guān)注測(cè)量工具的穩(wěn)定性和一致性，即在相同條件下，重復(fù)使用該工具是否會(huì)得到相似的結(jié)果。常用的信度分析方法包括重測(cè)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(píng)估測(cè)量工具的穩(wěn)定性和一致性，從而確定測(cè)量結(jié)果的可靠程度。在智能建造領(lǐng)域，主要用來評(píng)估數(shù)據(jù)的可靠性和一致性，這對(duì)于保證智能建造過程中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(cè)量工具是否能夠準(zhǔn)確地測(cè)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(zhǔn)確度效度等。在智能建造領(lǐng)域，主要用來評(píng)估量表或問卷的有效性，即是否能夠真正測(cè)量出我們想要了解的內(nèi)容（幫助研究者確定其測(cè)量工具是否準(zhǔn)確、可靠和有效）。假設(shè)檢驗(yàn)假設(shè)檢驗(yàn)又稱統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn),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(jì)推斷方法。圖4-4假設(shè)檢驗(yàn)的基本思想假設(shè)檢驗(yàn)中顯著性檢驗(yàn)是最常用的、最基本的方法。顯著性檢驗(yàn)的基本原理是先對(duì)總體的特征做出某種假設(shè),然后通過抽樣研究的統(tǒng)計(jì)分析,并根據(jù)概率對(duì)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(yàn)方法有:Z檢驗(yàn);t檢驗(yàn);卡方檢驗(yàn);F檢驗(yàn)等。相關(guān)分析相關(guān)分析是研究兩個(gè)或兩個(gè)以上隨機(jī)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(gè)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(shí),R值在0和1之間,這時(shí)一個(gè)變量增加,另一個(gè)變量也增加;負(fù)相關(guān)時(shí)則相反,一個(gè)變量增加,另一個(gè)變量將減少;R的絕對(duì)值越接近1,兩變量的關(guān)聯(lián)程度越強(qiáng);R的絕對(duì)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(yàn)兩組或兩組以上的均值是否具有顯著性差異,也就是檢驗(yàn)各組別間是否有差異的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法。圖4-6方差分析一般認(rèn)為不同組的均值間的差別基本來源有兩個(gè):（1）試驗(yàn)條件,即不同的處理造成的差異,稱為組間差異。（2）隨機(jī)誤差,如測(cè)量誤差造成的差異或個(gè)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(duì)總變異的貢獻(xiàn)大小,從而確定可控因素對(duì)研究結(jié)果影響力的大小。例如,醫(yī)學(xué)研究幾種藥物對(duì)某種疾病的療效;農(nóng)業(yè)學(xué)研究土壤、肥料、日照時(shí)間等因素對(duì)某種農(nóng)作物產(chǎn)量的影響;建筑學(xué)研究混凝土配比對(duì)抗壓強(qiáng)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(duì)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(jì)分析方法。簡(jiǎn)單而言,就是通過辨別分析來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(gè)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(jìn)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(píng)估分類模型的性能指標(biāo)。ROC曲線是在不同分類閾值下得到的假陽性率（FP）為橫坐標(biāo)，真陽性率（TP）為縱坐標(biāo)，繪制出的一條曲線。在ROC曲線上，每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)著一個(gè)不同的分類閾值。分類指標(biāo)評(píng)估中的基本指標(biāo)：（1）TP(真陽性率，TruePositiveRate)：將所有正類（陽性）樣本預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)為負(fù)類（陰性）的比率；（3）FP(假陽性率，F(xiàn)alsePositiveRate)：將所有負(fù)類（陰性）預(yù)測(cè)為正類（陽性）的比率；（4）TN(真陰性率，TrueNegativeRate)：將所有負(fù)類（陰性）預(yù)測(cè)為負(fù)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(duì)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(duì)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(shí)ROC曲線的斜率大，且ROC曲線下面的面積（AUC）也大，如圖4-8。對(duì)于一個(gè)實(shí)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(shí),則無應(yīng)用價(jià)值。時(shí)間序列分析圖4-8不同分類閾值下的TP率與FP率時(shí)間序列是按時(shí)間順序的一組數(shù)字序列,其為現(xiàn)實(shí)的、真實(shí)的一組數(shù)據(jù),而不是數(shù)理統(tǒng)計(jì)中做試驗(yàn)得到的。同時(shí),它也是動(dòng)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(shì)變化、季節(jié)性周期變化、循環(huán)變化等。(2)隨機(jī)性變化。時(shí)間序列分析就是根據(jù)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的特性,建立模型并通過統(tǒng)計(jì)分析來獲取模型參數(shù),進(jìn)而去擬合時(shí)間序列（如圖4-9）的觀測(cè)數(shù)據(jù),最終起到預(yù)測(cè)的作用。分析方法小結(jié)總體而言：描述統(tǒng)計(jì)是通過圖表或數(shù)學(xué)方法,對(duì)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行整理、分析,并對(duì)數(shù)據(jù)的分布狀態(tài)、數(shù)字特征和隨機(jī)變量之間的關(guān)系進(jìn)行估計(jì)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(yàn)、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(shí)間序列分析主要是承認(rèn)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(cè)事物未來的發(fā)展趨勢(shì)。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(xiàng)目分析；對(duì)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(jī)器學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)機(jī)器學(xué)習(xí)的分類淺層學(xué)習(xí)的算法概述深度學(xué)習(xí)的算法概述強(qiáng)化學(xué)習(xí)的算法概述遷移學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)模型的驗(yàn)證與評(píng)價(jià)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(chǔ)程序通用電子計(jì)算機(jī)方案”——EDVAC,奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)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(cè)試”,論述了機(jī)器智能的判定方法。1956年,在美國漢諾斯小鎮(zhèn)召開的達(dá)特茅斯會(huì)議,以麥卡賽、明斯基、羅切斯特和申農(nóng)等為首的科學(xué)家首次提出了“人工智能”這一術(shù)語,標(biāo)志著人工智能學(xué)科的誕生。國際范圍內(nèi),人們對(duì)人工智能的發(fā)展歷史有一套劃分標(biāo)準(zhǔn)。人工智能技術(shù)的發(fā)展主要可以分為如下5個(gè)時(shí)期:孕育時(shí)期(1956年前)；形成時(shí)期(1956—1970年)；暗淡時(shí)期(1966—1974年)；知識(shí)應(yīng)用時(shí)期(1970—1988年)；集成發(fā)展時(shí)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(duì)特定任務(wù)或領(lǐng)域進(jìn)行設(shè)計(jì)和訓(xùn)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(shí)別、圖像識(shí)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(shí)現(xiàn)人工智能的強(qiáng)人工智能，目前仍處于探索和研究階段。（3）超級(jí)人工智能（superAI）是指具有遠(yuǎn)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(jià)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(rèn)為智能是知識(shí)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(xué)習(xí)能力及自適應(yīng)能力。具有行為能力。人工智能的定義：簡(jiǎn)而言之,通過感知、記憶(存儲(chǔ))、思維(運(yùn)算)、學(xué)習(xí)(糾錯(cuò))、適應(yīng)(訓(xùn)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(jī)器感知所謂機(jī)器感知,就是使機(jī)器(計(jì)算機(jī))具有類似于人的感知能力,其中以機(jī)器視覺與機(jī)器聽覺為主,并形成了兩個(gè)專門的研究領(lǐng)域,即模式識(shí)別與自然語言理解。（2）機(jī)器思維所謂機(jī)器思維,是指對(duì)通過感知得來的外部信息及機(jī)器內(nèi)部的各種工作信息進(jìn)行有目的的處理。（3）機(jī)器學(xué)習(xí)人類具有獲取新知識(shí)、學(xué)習(xí)新技巧,并在實(shí)踐中不斷完善、改進(jìn)的能力,機(jī)器學(xué)習(xí)就是要使計(jì)算機(jī)具有這種能力。（4）機(jī)器行為與人的行為能力相對(duì)應(yīng),機(jī)器行為主要是指計(jì)算機(jī)的表達(dá)能力,即“說”“寫”“畫”等。對(duì)于智能機(jī)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(jì)算機(jī)的構(gòu)造技術(shù)為了實(shí)現(xiàn)人工智能的近期目標(biāo)(實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能)及遠(yuǎn)期目標(biāo)(制造智能機(jī)器),就要建立智能系統(tǒng)及智能機(jī)器,為此需要開展對(duì)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(jī)器學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)機(jī)器學(xué)習(xí)的定義：所謂機(jī)器學(xué)習(xí),就是要使計(jì)算機(jī)能模擬人的學(xué)習(xí)行為,自動(dòng)地通過學(xué)習(xí)獲取知識(shí)和技能,不斷改善性能,實(shí)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(xué)習(xí)系統(tǒng)：學(xué)習(xí)系統(tǒng)應(yīng)具有如下條件和能力:（1）具有適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)環(huán)境。（2）具有一定的學(xué)習(xí)能力。（3）能應(yīng)用學(xué)到的知識(shí)求解問題。（4）能提高系統(tǒng)的性能。圖4-12學(xué)習(xí)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(dá)訓(xùn)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(cè)試數(shù)據(jù)集。機(jī)器學(xué)習(xí)的分類按系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力：（1）有監(jiān)督學(xué)習(xí)有監(jiān)督學(xué)習(xí)是從<x,y>這樣的示例對(duì)中學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，然后對(duì)于新的x，給出對(duì)應(yīng)的y。典型的應(yīng)用有手寫數(shù)字識(shí)別、垃圾郵件過濾、情感分析、股票預(yù)測(cè)等。（2）無監(jiān)督學(xué)習(xí)無監(jiān)督學(xué)習(xí)是指給機(jī)器的訓(xùn)練數(shù)據(jù)沒有任何標(biāo)記或者答案，典型的應(yīng)用有聚類分析、異常檢測(cè)、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(xué)習(xí)半監(jiān)督學(xué)習(xí)是介于有監(jiān)督和無監(jiān)督之間，即給機(jī)器的訓(xùn)練數(shù)據(jù)中只有一部分是有標(biāo)記的。由于沒有標(biāo)簽數(shù)據(jù)的數(shù)量常遠(yuǎn)大于有標(biāo)簽數(shù)據(jù)數(shù)量,所以采用半監(jiān)督學(xué)習(xí)有助于提高準(zhǔn)確性。（4）強(qiáng)化學(xué)習(xí)強(qiáng)化學(xué)習(xí)是指智能體與環(huán)境交互，在環(huán)境中采取行動(dòng)，得到獎(jiǎng)勵(lì)或懲罰，從而逐步調(diào)整策略，以獲得最大化的長期累積獎(jiǎng)勵(lì)。典型的應(yīng)用場(chǎng)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(dòng)學(xué)習(xí)主動(dòng)學(xué)習(xí)是指在訓(xùn)練過程中，在數(shù)據(jù)標(biāo)注不足的情況下，算法主動(dòng)選擇樣本進(jìn)行標(biāo)注，以提高模型的準(zhǔn)確性和泛化能力。典型應(yīng)用場(chǎng)景包括圖像識(shí)別、自然語言處理等。機(jī)器學(xué)習(xí)的分類按系統(tǒng)的學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)，它們之間的區(qū)別有：典型的淺層學(xué)習(xí)方法：有線性回歸；邏輯回歸；支持向量機(jī)（SVM）；決策樹；KNN等。典型的深度學(xué)習(xí)方法：多層感知機(jī)（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(duì)抗網(wǎng)絡(luò)等。（4）問題解決方式；（5）執(zhí)行時(shí)間。機(jī)器學(xué)習(xí)的分類按系統(tǒng)的使用目的：（1）分類