CN112734305A - 一种路基压实质量评判方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种路基压实质量评判方法、装置、设备及可读存储介质,所述方法包括:获取试验数据;将所述试验数据划分为训练集样本和测试集样本;设定BP神经网络模型参数,所述参数包括允许误差线、允许最大失败的次数和学习的精度;利用所述训练集样本对所述BP神经网络模型进行训练,得到训练后的BP神经网络模型;利用训练后的BP神经网络模型对测试集样本进行预测,得到动态变形模量Evd预测数值。本发明通过选用BP神经网络模型,能够在较短的时间之内且成本较低的情况下得到较为精准的动态变形模量Evd预测数值,让施工过程变得更加智能化。
Description
技术领域
本发明涉及铁路工程技术领域,具体而言,涉及一种路基压实质量评判方法、装置、设备及可读存储介质。
背景技术
目前高速铁路路基压实质量的检测指标有压实系数K、相对密度Dr、地基系数K30、孔隙率、动态变形模量Evd等。在这些检测指标当中,动态变形模量Evd因为快速、便捷、高效等优点常常被用于检测路基压实质量之中。在现场路基压实的试验之中,现场得到的Evd数据有时候也并不能准确或者精确的反映路基的压实质量,除了受到压路机司机操作技术问题等一系列的不确定因素之外,不能准确的改变压路机的振动参数也是影响实测Evd数据的一个重要方面。
发明内容
本发明的目的在于提供一种路基压实质量评判方法、装置、设备及可读存储介质,以改善上述问题。
为了实现上述目的,本申请实施例提供了如下技术方案:
一方面,本申请实施例提供了一种路基压实质量评判方法,所述方法包括:
获取试验数据,所述试验数据包括压路机的振动参数、土体性质信息和动态变形模量Evd实测数值,所述压路机的振动参数包括振动加速度峰值、振动频率、振动激振力和碾压次数;
将所述试验数据划分为训练集样本和测试集样本;
设定BP神经网络模型参数,所述参数包括允许误差线、允许最大失败的次数和学习的精度;
利用所述训练集样本对所述BP神经网络模型进行训练,得到训练后的BP神经网络模型;
利用训练后的BP神经网络模型对测试集样本进行预测,得到动态变形模量Evd预测数值。
可选的,所述利用所述训练集样本对所述BP神经网络模型进行训练,得到训练后的BP神经网络模型,包括:
利用所述训练集样本对所述BP神经网络模型进行训练,得到新的动态变形模量Evd数值;
根据所述新的动态变形模量Evd数值计算所述训练集样本的拟合度;
判断所述拟合度是否满足要求,若不满足要求则改变所述BP神经网络模型的所述参数再次进行学习,直到所述拟合度满足要求,得到所述训练后的BP神经网络模型。
可选的,所述利用所述训练集样本对所述BP神经网络模型进行训练,得到新的动态变形模量Evd数值,包括:
通过以下步骤对所述训练集样本中每个样本进行训练;
通过公式(1)和公式(2)计算所述BP神经网络模型的隐藏层中各神经元的输入和输出,所述公式(1)为:
所述公式(2)为:
公式(1)和(2)中,表示隐藏层各个神经元的输入,表示隐藏层各个神经元的输出,表示输入层第i个节点的输入,表示输入层第i节点和隐藏层第j节点的连接权值,表示隐藏层第j节点的阈值,f采用的是Sigmoid公式,m表示输入层节点数,i表示输入层的节点序号;
通过公式(3)和公式(4)计算所述BP神经网络模型的输出层中各神经元的输入和输出,所述公式(3)为:
所述公式(4)为:
公式(3)和(4)中,表示输出层各神经元的输入,表示隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,表示隐藏层第j节点的阈值、表示输出层第k节点的阈值,表示输出层各神经元的输出,n表示隐藏层节点数,j表示隐藏层的节点序号;
通过公式(5)计算连接到所述BP神经网络模型的输入层单元上的权值误差,所述公式(5)为:
通过公式(6)计算连接到所述BP神经网络模型的隐藏层单元上的权值误差,所述公式(6)为:
公式(6)中,表示连接到隐藏层单元上的权值误差,表示隐藏层各个神经元的输出,表示连接到输入层单元上的权值误差,表示表示隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,q表示输出层节点数,k表示输出层的节点序号;
通过公式(7)和公式(8)更新当前连接权值以及阈值,所述公式(7)为:
所述公式(8)为:
公式(7)和(8)中,表示更新之后的隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,表示更新之前的隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,表示权值调整参数,表示连接到输入层单元上的权值误差,表示隐藏层各个神经元的输出;表示更新之后的输出层第k节点的阈值,表示更新之前的输出层第k节点的阈值,表示阈值调整参数;
通过公式(9)和公式(10)更新下一个连接权值和阈值,所述公式(9)为:
公式(10)为:
公式(9)和(10)中,表示更新之后的的输入层第i节点和隐藏层第j节点的连接权值,表示更新之前的输入层第i节点和隐藏层第j节点的连接权值,表示权值调整参数,表示连接到隐藏层单元上的权值误差,表示输入层第i个节点的输入;表示更新之后的隐藏层第j节点的阈值,表示更新之前的隐藏层第j节点的阈值,表示阈值调整参数;
当所述训练集样本中的所有的样本训练完毕后,计算均方误差,若所述均方误差满足输出条件,则输出新的动态变形模量Evd数值。
可选的,所述当所述训练集样本中的所有的样本训练完毕后,计算均方误差,若所述均方误差满足输出条件,则输出新的动态变形模量Evd数值,包括:
通过公式(11)计算均方误差,所述公式(11)为:
第二方面,本申请实施例提供了一种路基压实质量评判装置,所述装置包括:获取模块、划分模块、设定模块、训练模块和预测模块。
所述获取模块,用于获取试验数据,所述试验数据包括压路机的振动参数、土体性质信息和动态变形模量Evd实测数值,所述压路机的振动参数包括振动加速度峰值、振动频率、振动激振力和碾压次数;
所述划分模块,用于将所述试验数据划分为训练集样本和测试集样本;
所述设定模块,用于设定BP神经网络模型参数,所述参数包括允许误差线、允许最大失败的次数和学习的精度;
所述训练模块,用于利用所述训练集样本对所述BP神经网络模型进行训练,得到训练后的BP神经网络模型;
所述预测模块,用于利用训练后的BP神经网络模型对测试集样本进行预测,得到动态变形模量Evd预测数值。
可选的,所述训练模块,包括:
训练单元,用于利用所述训练集样本对所述BP神经网络模型进行训练,得到新的动态变形模量Evd数值;
计算单元,用于根据所述新的动态变形模量Evd数值计算所述训练集样本的拟合度;
判断单元,用于判断所述拟合度是否满足要求,若不满足要求则改变所述BP神经网络模型的所述参数再次进行学习,直到所述拟合度满足要求,得到所述训练后的BP神经网络模型。
可选的,所述训练单元,包括:
训练子单元,用于通过以下步骤对所述训练集样本中每个样本进行训练;
通过公式(1)和公式(2)计算所述BP神经网络模型的隐藏层中各神经元的输入和输出,所述公式(1)为:
所述公式(2)为:
公式(1)和(2)中,表示隐藏层各个神经元的输入,表示隐藏层各个神经元的输出,表示输入层第i个节点的输入,表示输入层第i节点和隐藏层第j节点的连接权值,表示隐藏层第j节点的阈值,f采用的是Sigmoid公式,m表示输入层节点数,i表示输入层的节点序号;
通过公式(3)和公式(4)计算所述BP神经网络模型的输出层中各神经元的输入和输出,所述公式(3)为:
所述公式(4)为:
公式(3)和(4)中,表示输出层各神经元的输入,表示隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,表示隐藏层第j节点的阈值、表示输出层第k节点的阈值,表示输出层各神经元的输出,n表示隐藏层节点数,j表示隐藏层的节点序号;
通过公式(5)计算连接到所述BP神经网络模型的输入层单元上的权值误差,所述公式(5)为:
通过公式(6)计算连接到所述BP神经网络模型的隐藏层单元上的权值误差,所述公式(6)为:
公式(6)中,表示连接到隐藏层单元上的权值误差,表示隐藏层各个神经元的输出,表示连接到输入层单元上的权值误差,表示隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,q表示输出层节点数,k表示输出层的节点序号;
通过公式(7)和公式(8)更新当前连接权值以及阈值,所述公式(7)为:
所述公式(8)为:
公式(7)和(8)中,表示更新之后的隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,表示更新之前的隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,表示权值调整参数,表示连接到输入层单元上的权值误差,表示隐藏层各个神经元的输出;表示更新之后的输出层第k节点的阈值,表示更新之前的输出层第k节点的阈值,表示阈值调整参数;
通过公式(9)和公式(10)更新隐藏层的连接权值和阈值,所述公式(9)为:
公式(10)为:
公式(9)和(10)中,表示更新之后的的输入层第i节点和隐藏层第j节点的连接权值,表示更新之前的输入层第i节点和隐藏层第j节点的连接权值,表示权值调整参数,表示连接到隐藏层单元上的权值误差,表示输入层第i个节点的输入;表示更新之后的隐藏层第j节点的阈值,表示更新之前的隐藏层第j节点的阈值,表示阈值调整参数;
第一计算子单元,用于当所述训练集样本中的所有的样本训练完毕后,计算均方误差,若所述均方误差满足输出条件,则输出新的动态变形模量Evd数值。
可选的,所述训练单元,还包括:
第二计算子单元,用于通过公式(11)计算均方误差,所述公式(11)为:
第三方面,本申请实施例提供了一种路基压实质量评判设备,所述设备包括存储器和处理器。存储器用于存储计算机程序;处理器用于执行所述计算机程序时实现上述路基压实质量评判方法的步骤。
第四方面,本申请实施例提供了一种可读存储介质,所述可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述路基压实质量评判方法的步骤。
本发明的有益效果为:
1、本发明通过选用BP神经网络模型,把现场实测得到的数据放入神经网络模型中学习以及训练,能够在较短的时间之内且成本较低的情况下得到较为精准的动态变形模量Evd预测数值,并可以通过动态变形模量Evd预测数值来指导接下来的施工过程,既节省人力,又节省物力,让施工过程变得更加智能化。
2、本发明引入了智能化程序,将振动压路机的振动参数、土体性质信息与压实检测指标Evd联系了起来,可以让施工过程变得更加的智能,提高路基压实的质量。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例中所述的一种路基压实质量评判方法流程示意图;
图2是本发明实施例中所述的一种路基压实质量评判装置结构示意图;
图3是本发明实施例中所述的一种路基压实质量评判设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号或字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时,在本发明的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
如图1所示,本实施例提供了一种路基压实质量评判方法,该方法包括步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4和步骤S5。
步骤S1、获取试验数据,所述试验数据包括压路机的振动参数、土体性质信息和动态变形模量Evd实测数值,所述压路机的振动参数包括振动加速度峰值、振动频率、振动激振力和碾压次数;
步骤S2、将所述试验数据划分为训练集样本和测试集样本;
步骤S3、设定BP神经网络模型参数,所述参数包括允许误差线、允许最大失败的次数和学习的精度;
步骤S4、利用所述训练集样本对所述BP神经网络模型进行训练,得到训练后的BP神经网络模型;
步骤S5、利用训练后的BP神经网络模型对测试集样本进行预测,得到动态变形模量Evd预测数值。
目前在铁路路基压实中对于具体的现场试验,采用连续压实控制技术可以通过实测数据的反馈来改变振动参数,但是对于不同的土体参数,如何选择压路机的振动参数是比较难的;并且在如今的工程中连续压实控制技术还未完全普及,若采用此项技术就需要购买专用的压路机等设备,对于许多工程是不经济的;此外在现场实验中,动态变形模量Evd是通过人为的手段所测得的,测得的数据存在一定的误差。
本实施例通过选用BP神经网络模型,把现场实测得到的数据放入神经网络模型中学习以及训练,能够在较短的时间之内且成本较低的情况下得到较为精准的动态变形模量Evd预测数值,因此通过智能化的手段检测压实质量的好坏,可以节省人力和物力,降低成本,让施工过程变得更加智能化。
本实施例中所述振动加速度峰值通过下述方式计算得出:在现场试验中,在压路机振动轮上安装加速度传感器,连接到压路机驾驶室的采集仪上面,结束试验之后再把数据回收,采取对应的Evd测点处的一段时间内的加速度幅值,然后再通过处理得出所述振动加速度峰值;土体性质信息包括土体的颗粒级配。
本实施例中所述BP神经网络模型为典型的3层随机重连型BP神经网络模型,设置6
个输入层神经元、10个隐含层神经元、1个输出层神经元。6个输入层神经元为振动加速度峰
值、振动频率、振动激振力和碾压次数和土体的颗粒级配,1个输出层神经元为动态变形模
量Evd实测数值;隐含层神经元的选取可以通过公式来实现,这里的G代
表隐藏层神经元数,H代表输入层神经元数,L代表输出层神经元数,为0~10之间的常数,
本实施例中取值为9。
BP神经网络的原理其实就是两个过程周而复始地进行,直到误差达到能够允许的范围内。这两个过程指的是信息的逐层前向计算传播,以及权值、阈值通过误差的反向传播。这两个过程循环的具体的实现过程如下:首先,输入信号在输入之后会经过输入层,然后在经过隐含层之后会产生输出信号,而每一层的神经元只会影响到下一层的神经元,如果输出结果得到的输出不是所期望得到的结果,那么就会转入下一个过程,也就是误差的反向传播;在误差的反向传播这一个过程中,首先会从输出层一层一层的计算每一层神经元的输入误差,然后再依据误差梯度下降法调节各层的权值与阈值,让最后的输出结果接近期望值,以此循环进行,直到最后的误差在允许的范围之内。
在本公开的一种具体实施方式中,选用64组试验数据,将所述试验数据以15:1的比例划分为60个训练集样本和4个测试集样本。
在本公开的一种具体实施方式中,所述步骤S3,还可以包括步骤S31。
步骤S31、在所述BP神经网络模型中选择训练函数、隐藏层的激发函数和输出层的激发函数,其中训练函数选用Levenberg-Marquardt算法隐藏层的激发函数选用tansig函数,输出层的激发函数选用purelin函数。
本实施例中选用Levenberg-Marquardt算法,收敛速度最快。
在本公开的一种具体实施方式中,所述步骤S5后,还可以包括步骤S6和步骤S7。
步骤S6、获取压实度样本集,所述测试集样本中每个样本的测试点所对应的压实度构成了所述压实度样本集;
步骤S7、根据所述压实度样本集与所述动态变形模量Evd预测数值构建所述压实度与所述动态变形模量Evd预测数值之间的关系式。
本实施例构建所述压实度与所述动态变形模量Evd预测数值之间的关系式,当需要测试另一测试点的压实度时,可以直接通过本实施例的方法获取到,具有计算准确,自动化程度高的优点,能减少人力物力的消耗。
在本公开的一种具体实施方式中,所述步骤S4,还可以包括步骤S41、步骤S42和步骤S43。
步骤S41、利用所述训练集样本对所述BP神经网络模型进行训练,得到新的动态变形模量Evd数值;
步骤S42、根据所述新的动态变形模量Evd数值计算所述训练集样本的拟合度;
步骤S43、判断所述拟合度是否满足要求,若不满足要求则改变所述BP神经网络模型的所述参数再次进行学习,直到所述拟合度满足要求,得到所述训练后的BP神经网络模型。
本实施例中所述拟合度大于0.8时则满足要求,通过对所述拟合度进行判断,可以得到较优的BP神经网络模型,提高最终动态变形模量Evd预测数值的准确性。
在本公开的一种具体实施方式中,所述步骤S41,还可以包括步骤S411和步骤S412。
步骤S411、通过以下步骤对所述训练集样本中每个样本进行训练;
通过公式(1)和公式(2)计算所述BP神经网络模型的隐藏层中各神经元的输入和输出,所述公式(1)为:
所述公式(2)为:
公式(1)和(2)中,表示隐藏层各个神经元的输入,表示隐藏层各个神经元的输出,表示输入层第i个节点的输入,表示输入层第i节点和隐藏层第j节点的连接权值,表示隐藏层第j节点的阈值,f采用的是Sigmoid公式,m表示输入层节点数,i表示输入层的节点序号;
通过公式(3)和公式(4)计算所述BP神经网络模型的输出层中各神经元的输入和输出,所述公式(3)为:
所述公式(4)为:
公式(3)和(4)中,表示输出层各神经元的输入,表示隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,表示隐藏层第j节点的阈值、表示输出层第k节点的阈值,表示输出层各神经元的输出,n表示隐藏层节点数,j表示隐藏层的节点序号;
通过公式(5)计算连接到所述BP神经网络模型的输入层单元上的权值误差,所述公式(5)为:
通过公式(6)计算连接到所述BP神经网络模型的隐藏层单元上的权值误差,所述公式(6)为:
公式(6)中,表示连接到隐藏层单元上的权值误差,表示隐藏层各个神经元的输出,表示连接到输入层单元上的权值误差,表示隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,q表示输出层节点数,k表示输出层的节点序号;
通过公式(7)和公式(8)更新输出层的连接权值以及阈值,所述公式(7)为:
所述公式(8)为:
公式(7)和(8)中,表示更新之后的隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,表示更新之前的隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,表示权值调整参数,表示连接到输入层单元上的权值误差,表示隐藏层各个神经元的输出;表示更新之后的输出层第k节点的阈值,表示更新之前的输出层第k节点的阈值,表示阈值调整参数;
通过公式(9)和公式(10)更新隐藏层的连接权值和阈值,所述公式(9)为:
公式(10)为:
公式(9)和(10)中,表示更新之后的的输入层第i节点和隐藏层第j节点的连接权值,表示更新之前的输入层第i节点和隐藏层第j节点的连接权值,表示权值调整参数,表示连接到隐藏层单元上的权值误差,表示输入层第i个节点的输入;表示更新之后的隐藏层第j节点的阈值,表示更新之前的隐藏层第j节点的阈值,表示阈值调整参数;
步骤S412、当所述训练集样本中的所有的样本训练完毕后,计算均方误差,若所述均方误差满足输出条件,则输出新的动态变形模量Evd数值。
在本公开的一种具体实施方式中,所述步骤S412,还可以包括步骤S4121和步骤S4122。
步骤S4121、通过公式(11)计算均方误差,所述公式(11)为:
实施例2
如图2所示,本实施例提供了一种路基压实质量评判装置,所述装置包括:获取模块701、划分模块702、设定模块703、训练模块704和预测模块705。
所述获取模块701,用于获取试验数据,所述试验数据包括压路机的振动参数、土体性质信息和动态变形模量Evd实测数值,所述压路机的振动参数包括振动加速度峰值、振动频率、振动激振力和碾压次数;
所述划分模块702,用于将所述试验数据划分为训练集样本和测试集样本;
所述设定模块703,用于设定BP神经网络模型参数,所述参数包括允许误差线、允许最大失败的次数和学习的精度;
所述训练模块704,用于利用所述训练集样本对所述BP神经网络模型进行训练,得到训练后的BP神经网络模型;
所述预测模块705,用于利用训练后的BP神经网络模型对测试集样本进行预测,得到动态变形模量Evd预测数值。
在本公开的一种具体实施方式中,所述装置还包括第二获取模块706和构建模块707。
所述第二获取模块706,获取压实度样本集,所述测试集样本中每个样本的测试点所对应的压实度构成了所述压实度样本集;
所述构建模块707,根据所述压实度样本集与所述动态变形模量Evd预测数值构建所述压实度与所述动态变形模量Evd预测数值之间的关系式。
在本公开的一种具体实施方式中,所述训练模块704包括训练单元7041、计算单元7042和判断单元7043。
所述训练单元7041,用于利用所述训练集样本对所述BP神经网络模型进行训练,得到新的动态变形模量Evd数值;
所述计算单元7042,用于根据所述新的动态变形模量Evd数值计算所述训练集样本的拟合度;
所述判断单元7043,用于判断所述拟合度是否满足要求,若不满足要求则改变所述BP神经网络模型的所述参数再次进行学习,直到所述拟合度满足要求,得到所述训练后的BP神经网络模型。
在本公开的一种具体实施方式中,所述训练单元7041包括训练子单元70411和第一计算子单元70412。
所述训练子单元70411,用于通过以下步骤对所述训练集样本中每个样本进行训练;
通过公式(1)和公式(2)计算所述BP神经网络模型的隐藏层中各神经元的输入和输出,所述公式(1)为:
所述公式(2)为:
公式(1)和(2)中,表示隐藏层各个神经元的输入,表示隐藏层各个神经元的输出,表示输入层第i个节点的输入,表示输入层第i节点和隐藏层第j节点的连接权值,表示隐藏层第j节点的阈值,f采用的是Sigmoid公式,m表示输入层节点数,i表示输入层的节点序号;
通过公式(3)和公式(4)计算所述BP神经网络模型的输出层中各神经元的输入和输出,所述公式(3)为:
所述公式(4)为:
公式(3)和(4)中,表示输出层各神经元的输入,表示隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,表示隐藏层第j节点的阈值、表示输出层第k节点的阈值,表示输出层各神经元的输出,n表示隐藏层节点数,k表示输出层的节点序号,j表示隐藏层的节点序号;
通过公式(5)计算连接到所述BP神经网络模型的输入层单元上的权值误差,所述公式(5)为:
通过公式(6)计算连接到所述BP神经网络模型的隐藏层单元上的权值误差,所述公式(6)为:
公式(6)中,表示连接到隐藏层单元上的权值误差,表示隐藏层各个神经元的输出,表示连接到输入层单元上的权值误差,表示隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,q表示输出层节点数,j表示隐藏层的节点序号,k表示输出层的节点序号;
通过公式(7)和公式(8)更新输出层的连接权值以及阈值,所述公式(7)为:
所述公式(8)为:
公式(7)和(8)中,表示更新之后的隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,表示更新之前的隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,表示权值调整参数,表示连接到输入层单元上的权值误差,表示隐藏层各个神经元的输出;表示更新之后的输出层第k节点的阈值,表示更新之前的输出层第k节点的阈值,表示阈值调整参数;
通过公式(9)和公式(10)更新隐藏层的连接权值和阈值,所述公式(9)为:
公式(10)为:
公式(9)和(10)中,表示更新之后的的输入层第i节点和隐藏层第j节点的连接权值,表示更新之前的输入层第i节点和隐藏层第j节点的连接权值,表示权值调整参数,表示连接到隐藏层单元上的权值误差,表示输入层第i个节点的输入;表示更新之后的隐藏层第j节点的阈值,表示更新之前的隐藏层第j节点的阈值,表示阈值调整参数;
所述第一计算子单元70412,用于当所述训练集样本中的所有的样本训练完毕后,计算均方误差,若所述均方误差满足输出条件,则输出新的动态变形模量Evd数值。
在本公开的一种具体实施方式中,所述训练单元7041,还包括第二计算子单元70413和输出子单元70414。
所述第二计算子单元70413,用于通过公式(11)计算均方误差,所述公式(11)为:
需要说明的是,关于上述实施例中的装置,其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述,此处将不做详细阐述说明。
实施例3
相应于上面的方法实施例,本公开实施例还提供了一种路基压实质量评判设备,下文描述的一种路基压实质量评判设备与上文描述的一种路基压实质量评判方法可相互对应参照。
图3是根据一示例性实施例示出的一种路基压实质量评判设备800的框图。如图3所示,该路基压实质量评判设备800可以包括:处理器801,存储器802。该路基压实质量评判设备800还可以包括多媒体组件803,输入/输出(I/O)接口804,以及通信组件805中的一者或多者。
其中,处理器801用于控制该路基压实质量评判设备800的整体操作,以完成上述的路基压实质量评判方法中的全部或部分步骤。存储器802用于存储各种类型的数据以支持在该路基压实质量评判设备800的操作,这些数据例如可以包括用于在该路基压实质量评判设备800上操作的任何应用程序或方法的指令,以及应用程序相关的数据,例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器802可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现,例如静态随机存取存储器(Static Random AccessMemory,简称SRAM),电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory,简称EEPROM),可擦除可编程只读存储器(Erasable ProgrammableRead-Only Memory,简称EPROM),可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory,简称PROM),只读存储器(Read-Only Memory,简称ROM),磁存储器,快闪存储器,磁盘或光盘。多媒体组件803可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏,音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如,音频组件可以包括一个麦克风,麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器802或通过通信组件805发送。音频组件还包括至少一个扬声器,用于输出音频信号。I/O接口804为处理器801和其他接口模块之间提供接口,上述其他接口模块可以是键盘,鼠标,按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件805用于该路基压实质量评判设备800与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信,例如Wi-Fi,蓝牙,近场通信(Near FieldCommunication,简称NFC),2G、3G或4G,或它们中的一种或几种的组合,因此相应的该通信组件805可以包括:Wi-Fi模块,蓝牙模块,NFC模块。
在一示例性实施例中,该路基压实质量评判设备800可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor,简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal ProcessingDevice,简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现,用于执行上述的路基压实质量评判方法。
在另一示例性实施例中,还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质,该程序指令被处理器执行时实现上述的路基压实质量评判方法的步骤。例如,该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器802,上述程序指令可由该路基压实质量评判设备800的处理器801执行以完成上述的路基压实质量评判方法。
实施例4
相应于上面的方法实施例,本公开实施例还提供了一种可读存储介质,下文描述的一种可读存储介质与上文描述的一种路基压实质量评判方法可相互对应参照。
一种可读存储介质,可读存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例的路基压实质量评判方法的步骤。
该可读存储介质具体可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的可读存储介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种路基压实质量评判方法,其特征在于,包括:
获取试验数据,所述试验数据包括压路机的振动参数、土体性质信息和动态变形模量Evd实测数值,所述压路机的振动参数包括振动加速度峰值、振动频率、振动激振力和碾压次数;
将所述试验数据划分为训练集样本和测试集样本;
设定BP神经网络模型参数,所述参数包括允许误差线、允许最大失败的次数和学习的精度;
利用所述训练集样本对所述BP神经网络模型进行训练,得到训练后的BP神经网络模型;
利用训练后的BP神经网络模型对测试集样本进行预测,得到动态变形模量Evd预测数值。
2.根据权利要求1所述的路基压实质量评判方法,其特征在于,所述利用所述训练集样本对所述BP神经网络模型进行训练,得到训练后的BP神经网络模型,包括:
利用所述训练集样本对所述BP神经网络模型进行训练,得到新的动态变形模量Evd数值;
根据所述新的动态变形模量Evd数值计算所述训练集样本的拟合度;
判断所述拟合度是否满足要求,若不满足要求则改变所述BP神经网络模型的所述参数再次进行学习,直到所述拟合度满足要求,得到所述训练后的BP神经网络模型。
3.根据权利要求2所述的路基压实质量评判方法,其特征在于,所述利用所述训练集样本对所述BP神经网络模型进行训练,得到新的动态变形模量Evd数值,包括:
通过以下步骤对所述训练集样本中每个样本进行训练;
通过公式(1)和公式(2)计算所述BP神经网络模型的隐藏层中各神经元的输入和输出,所述公式(1)为:
所述公式(2)为:
公式(1)和(2)中,表示隐藏层各个神经元的输入,表示隐藏层各个神经元的输出,表示输入层第i个节点的输入,表示输入层第i节点和隐藏层第j节点的连接权值,表示隐藏层第j节点的阈值,f采用的是Sigmoid公式,m表示输入层节点数,i表示输入层的节点序号;
通过公式(3)和公式(4)计算所述BP神经网络模型的输出层中各神经元的输入和输出,所述公式(3)为:
所述公式(4)为:
公式(3)和(4)中,表示输出层各神经元的输入,表示隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,表示隐藏层第j节点的阈值、表示输出层第k节点的阈值,表示输出层各神经元的输出,n表示隐藏层节点数,j表示隐藏层的节点序号;
通过公式(5)计算连接到所述BP神经网络模型的输入层单元上的权值误差,所述公式(5)为:
通过公式(6)计算连接到所述BP神经网络模型的隐藏层单元上的权值误差,所述公式(6)为:
公式(6)中,表示连接到隐藏层单元上的权值误差,表示隐藏层各个神经元的输出,表示连接到输入层单元上的权值误差,表示隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,q表示输出层节点数,k表示输出层的节点序号;
通过公式(7)和公式(8)更新输出层的连接权值以及阈值,所述公式(7)为:
所述公式(8)为:
公式(7)和(8)中,表示更新之后的隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,表示更新之前的隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,表示权值调整参数,表示连接到输入层单元上的权值误差,表示隐藏层各个神经元的输出;表示更新之后的输出层第k节点的阈值,表示更新之前的输出层第k节点的阈值,表示阈值调整参数;
通过公式(9)和公式(10)更新隐藏层的连接权值和阈值,所述公式(9)为:
公式(10)为:
公式(9)和(10)中,表示更新之后的的输入层第i节点和隐藏层第j节点的连接权值,表示更新之前的输入层第i节点和隐藏层第j节点的连接权值,表示权值调整参数,表示连接到隐藏层单元上的权值误差,表示输入层第i个节点的输入;表示更新之后的隐藏层第j节点的阈值,表示更新之前的隐藏层第j节点的阈值,表示阈值调整参数;
当所述训练集样本中的所有的样本训练完毕后,计算均方误差,若所述均方误差满足输出条件,则输出新的动态变形模量Evd数值。
5.一种路基压实质量评判装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取试验数据,所述试验数据包括压路机的振动参数、土体性质信息和动态变形模量Evd实测数值,所述压路机的振动参数包括振动加速度峰值、振动频率、振动激振力和碾压次数;
划分模块,用于将所述试验数据划分为训练集样本和测试集样本;
设定模块,用于设定BP神经网络模型参数,所述参数包括允许误差线、允许最大失败的次数和学习的精度;
训练模块,用于利用所述训练集样本对所述BP神经网络模型进行训练,得到训练后的BP神经网络模型;
预测模块,用于利用训练后的BP神经网络模型对测试集样本进行预测,得到动态变形模量Evd预测数值。
6.根据权利要求5所述的路基压实质量评判装置,其特征在于,所述训练模块,包括:
训练单元,用于利用所述训练集样本对所述BP神经网络模型进行训练,得到新的动态变形模量Evd数值;
计算单元,用于根据所述新的动态变形模量Evd数值计算所述训练集样本的拟合度;
判断单元,用于判断所述拟合度是否满足要求,若不满足要求则改变所述BP神经网络模型的所述参数再次进行学习,直到所述拟合度满足要求,得到所述训练后的BP神经网络模型。
7.根据权利要求6所述的路基压实质量评判装置,其特征在于,所述训练单元,包括:
训练子单元,用于通过以下步骤对所述训练集样本中每个样本进行训练;
通过公式(1)和公式(2)计算所述BP神经网络模型的隐藏层中各神经元的输入和输出,所述公式(1)为:
所述公式(2)为:
公式(1)和(2)中,表示隐藏层各个神经元的输入,表示隐藏层各个神经元的输出,表示输入层第i个节点的输入,表示输入层第i节点和隐藏层第j节点的连接权值,表示隐藏层第j节点的阈值,f采用的是Sigmoid公式,m表示输入层节点数,i表示输入层的节点序号;
通过公式(3)和公式(4)计算所述BP神经网络模型的输出层中各神经元的输入和输出,所述公式(3)为:
所述公式(4)为:
公式(3)和(4)中,表示输出层各神经元的输入,隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,表示隐藏层第j节点的阈值、表示输出层第k节点的阈值,表示输出层各神经元的输出,n表示隐藏层节点数,j表示隐藏层的节点序号;
通过公式(5)计算连接到所述BP神经网络模型的输入层单元上的权值误差,所述公式(5)为:
通过公式(6)计算连接到所述BP神经网络模型的隐藏层单元上的权值误差,所述公式(6)为:
公式(6)中,表示连接到隐藏层单元上的权值误差,表示隐藏层各个神经元的输出,表示连接到输入层单元上的权值误差,表示隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,q表示输出层节点数,k表示输出层的节点序号;
通过公式(7)和公式(8)更新输出层的连接权值以及阈值,所述公式(7)为:
所述公式(8)为:
公式(7)和(8)中,表示更新之后的隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,表示更新之前的隐藏层第j节点和输出层第k节点的连接权值,表示权值调整参数,表示连接到输入层单元上的权值误差,表示隐藏层各个神经元的输出;表示更新之后的输出层第k节点的阈值,表示更新之前的输出层第k节点的阈值,表示阈值调整参数;
通过公式(9)和公式(10)更新隐藏层的连接权值和阈值,所述公式(9)为:
公式(10)为:
公式(9)和(10)中,表示更新之后的的输入层第i节点和隐藏层第j节点的连接权值,表示更新之前的输入层第i节点和隐藏层第j节点的连接权值,表示权值调整参数,表示连接到隐藏层单元上的权值误差,表示输入层第i个节点的输入;表示更新之后的隐藏层第j节点的阈值,表示更新之前的隐藏层第j节点的阈值,表示阈值调整参数;
第一计算子单元,用于当所述训练集样本中的所有的样本训练完毕后,计算均方误差,若所述均方误差满足输出条件,则输出新的动态变形模量Evd数值。
9.一种路基压实质量评判设备,其特征在于,包括:
存储器,用于存储计算机程序;
处理器,用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述路基压实质量评判方法的步骤。
10.一种可读存储介质,其特征在于:所述可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述路基压实质量评判方法的步骤。
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