基于多智能体协作的大件运输桥梁荷载自动化验算方法与流程

本发明涉及桥梁荷载验算领域，尤其涉及基于多智能体协作的大件运输桥梁荷载自动化验算方法。

背景技术：

1、现有桥梁验算方法多依赖人工或半自动化手段完成桥梁结构参数采集、车辆荷载模型建立及有限元分析，通常需要人工整理路线信息、桥梁清单及车辆荷载数据，计算过程繁琐且耗时，尤其在面对跨区段大件运输任务时，传统方法难以实现多桥梁、多工况的快速并行分析。同时，现有技术中不同桥梁和车辆参数的整合通常依赖人工判定，缺乏统一的数据处理和自动化调度手段，导致计算效率低下，数据一致性难以保证，并且在复杂大件运输场景下容易出现遗漏或错误。

2、此外，现有桥梁验算系统对计算资源的分配缺乏动态感知和自适应能力，不能根据桥梁结构复杂度和荷载规模智能调整算力，且异常计算任务的识别和回退机制不完善，导致计算中断或结果不完整时需要人工干预，无法实现全流程的自动化与智能化管理。这些不足限制了跨区域大件运输任务中桥梁荷载验算的准确性和效率，难以满足快速生成安全等级判定和风险提示的实际需求。

3、因此，如何提供基于多智能体协作的大件运输桥梁荷载自动化验算方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提出基于多智能体协作的大件运输桥梁荷载自动化验算方法，本发明充分利用多智能体协作与超算并行计算，自动化执行桥梁荷载验算与风险分析，具备高效、精准和可靠的优点。

2、根据本发明实施例的基于多智能体协作的大件运输桥梁荷载自动化验算方法，包括如下步骤：

3、接收用户通过交互界面输入的自然语言宏观指令，并由核心层大语言模型解析指令内容，生成标准化任务描述；

4、将标准化任务描述拆解为有序子任务序列，并由核心层制定智能体协作策略，同时下发任务执行令牌；

5、由gis空间分析计算智能体依据有序子任务序列解析路线、校验车辆特征参数，并提取桥梁结构参数和高保真有限元模型文件索引，生成验算桥梁参数和模型清单；

6、由工程计算智能体接收验算桥梁参数和模型清单，根据桥梁模型结构复杂度进行算力预估并调用超算中心分配虚拟机或计算节点，生成分组并行计算调度表；

7、在各分配计算节点上，由工程计算智能体依据分组并行计算调度表加载有限元模型、施加车辆非标荷载、设置边界条件并触发力学求解，生成单项有限元计算报告；

8、在并行计算过程中实时监控计算节点状态，若检测到故障节点或非收敛任务，工程计算智能体自动截断异常任务，生成异常标注信息并将异常任务回退至健康节点重新执行；

9、由报告生成智能体从单项有限元计算报告中提取关键指标，并判定每座桥梁的安全等级，输出单座桥梁计算结果；

10、由报告生成智能体对单座桥梁计算结果和异常标注信息进行统计和分析生成总体验算报告并提供给用户审阅和下载。

11、可选的，所述自然语言宏观指令包括路线范围、车辆信息和验算约束条件；

12、可选的，所述智能体协作策略的制定和任务执行令牌的下发具体包括：

13、由核心层大语言模型对标准化任务描述进行字段读取和任务要素提取，识别路线范围字段、车辆信息字段、验算约束字段、时效字段和报告输出字段，并按照任务处理顺序拆解为路线解析子任务、桥梁清单提取子任务、算力预估分配子任务、荷载模型自动计算子任务和报告生成子任务；

14、依据各子任务的输入字段需求和输出结果需求建立任务衔接关系，得到有序子任务序列；

15、依据有序子任务序列制定智能体协作策略，所述智能体协作策略包括分配各子任务至对应智能体、设置各智能体的调用顺序、确定子任务之间的数据流转路径、分配子任务的计算资源和优先级，以及根据任务依赖关系和任务并行度安排调度；

16、按照智能体协作策略对各子任务写入任务标识、输入参数项、输出结果项、依赖关系项、执行优先级项和资源调用项，形成对应的任务执行令牌，并将任务执行令牌下发至对应智能体。

17、可选的，所述验算桥梁参数和模型清单的生成具体包括：

18、由gis空间分析计算智能体读取有序子任务序列中的路线范围输入参数项和大件车辆参数输入参数项，并进行解析，生成路线中心线数据集合和车辆特征参数集合；

19、基于路线中心线数据生成空间检索区域，所述空间检索区域为沿路线中心线的连续缓冲覆盖区域；

20、在空间检索区域内检索桥梁空间要素集合，依据桥梁空间要素与路线中心线的空间相交关系确定沿途桥梁实体集合，并为每一桥梁实体写入桥梁实体标识、桥梁空间坐标和桥梁结构类型索引；

21、依据桥梁实体标识对沿途桥梁实体集合进行去重，并依据路线行驶方向对桥梁空间坐标的线性里程序列由小到大进行排序，生成沿线路径顺序桥梁清单；

22、依据沿线路径顺序桥梁清单逐一访问数据底座，对每一桥梁实体提取桥梁结构参数集合和高保真有限元模型文件索引；

23、依据车辆特征参数集合执行一致性校验，输出校验后的车辆特征参数集合；

24、基于桥梁结构参数集合、高保真有限元模型文件索引以及校验后的车辆特征参数集合，为每一桥梁实体生成验算桥梁参数项，并对所有验算桥梁参数项进行汇总封装，生成验算桥梁参数和模型清单。

25、可选的，所述分组并行计算调度表的生成具体包括：

26、由工程计算智能体接收验算桥梁参数和模型清单，读取每一桥梁实体对应的桥梁结构类型索引、桥梁结构参数集合、高保真有限元模型文件索引以及校验后的车辆特征参数集合，生成待并行验算任务集合；

27、依据桥梁结构类型索引对每一待并行验算任务确定桥梁模型结构复杂度等级，并为每一结构复杂度等级关联预设复杂度权重值；

28、依据桥梁模型结构复杂度等级、有限元模型规模因子和车辆荷载规模因子计算单桥算力需求值，所述单桥算力需求值为复杂度权重值、有限元模型规模因子和车辆荷载规模因子的乘积结果；

29、对所有单桥算力需求值进行汇总得到总算力需求值，并将总算力需求值映射为计算节点数量和虚拟机数量；

30、按照计算节点数量将待并行验算任务集合划分为多个并行计算分组，并为每一并行计算分组写入计算分组编号和节点优先级指标；

31、调用超算中心接口提交算力申请请求，并接收超算中心返回的计算节点标识集合与虚拟机标识集合；

32、由工程计算智能体将每一并行计算分组分别与对应的计算节点标识和虚拟机标识进行关联绑定，生成分组并行计算调度表。

33、可选的，所述单项有限元计算报告的生成具体包括：

34、由工程计算智能体读取分组并行计算调度表，获取每一并行计算分组对应的计算节点标识、虚拟机标识以及验算桥梁参数项，并在各计算节点上为对应并行计算分组创建无头模式运行实例；

35、依据验算桥梁参数项中的高保真有限元模型文件索引定位有限元模型文件存储位置，并将有限元模型文件导入专业有限元软件，生成对应桥梁实体的有限元计算工程文件；

36、依据校验后的车辆特征参数集合生成异型大件车辆非标荷载描述集合；

37、依据异型大件车辆非标荷载描述集合在专业有限元软件中生成车辆非标荷载模型，并将车辆非标荷载模型施加至有限元计算工程文件中的桥面单元与主梁单元对应位置；

38、读取验算约束条件，并对有限元计算工程文件中的桥梁单元设置边界条件；

39、在专业有限元软件中触发力学求解，并生成单项有限元计算报告。

40、可选的，所述异常标注信息的生成和异常任务的回退具体包括：

41、由工程计算智能体在并行计算过程中读取分组并行计算调度表，获取各并行计算分组对应的计算节点标识、虚拟机标识、验算桥梁参数项以及求解状态标识，并为每一计算节点建立节点状态监控记录；

42、基于节点状态监控记录采集计算节点运行状态参数，并依据计算节点运行状态参数执行节点故障判定，得到故障节点集合；

43、依据求解日志输出状态执行模型非收敛任务判定，得到非收敛任务集合；

44、对标记为故障节点的并行计算分组和标记为非收敛任务的验算桥梁参数项执行异常任务截断，并为每一已截断的异常任务信息生成异常标注信息；

45、基于节点状态监控记录识别健康节点标识集合，并将与故障节点或非收敛任务对应的异常任务写入任务回退队列，依据并行计算分组编号与节点优先级指标将异常任务重新分配至健康节点标识集合对应的虚拟机上执行，并更新分组并行计算调度表。

46、可选的，所述单座桥梁计算结果的输出具体包括：

47、由报告生成智能体接收并行计算产生的单项有限元计算报告集合，并读取异常标注信息，对单项有限元计算报告按桥梁实体标识和荷载工况标识进行归集形成单桥报告分组；

48、基于预设提示词模板对单桥报告分组中的单项有限元计算报告进行结构化解析，提取桥梁实体标识、车辆标识、荷载工况标识、求解状态标识、桥梁应力极值、位移挠度、挠度分布和支座反力，得到单桥关键指标集合；

49、对单桥关键指标集合执行单位制一致性处理；

50、读取行业规范阈值集合，并结合处理后的单桥关键指标集合计算安全判定指标集合，所述安全判定指标集合包括应力利用系数、挠度利用系数和支座反力利用系数；

51、依据求解状态标识与安全判定指标集合进行安全等级判定；

52、由报告生成智能体进行汇总封装输出单座桥梁计算结果。

53、可选的，所述总体验算报告的生成具体包括：

54、由报告生成智能体接收单座桥梁计算结果集合与异常标注信息集合，并读取标准化任务描述中的路线范围字段，按照路线编号、起始位置、终止位置和行驶方向对单座桥梁计算结果集合进行路线顺序编排，生成路线桥梁结果序列；

55、依据路线桥梁结果序列统计通过桥梁数量与总桥梁数量，并以通过桥梁数量与总桥梁数量的比值计算路线通过率；

56、依据路线桥梁结果序列识别风险点，并将风险点集合按路线桥梁结果序列的顺序生成风险点序列；

57、基于风险点序列生成风险针对性提示集合，所述风险针对性提示集合包括针对应力利用系数超过预设应力预警阈值的应力提示、针对挠度利用系数超过预设挠度预警阈值的挠度提示、针对支座反力利用系数超过预设反力预警阈值的支座提示以及针对异常标注标识的异常提示，并为每一风险点关联对应的风险针对性提示；

58、根据单座桥梁计算结果集合和验算约束条件汇总生成路线概览信息；

59、读取交通主管部门审批模板，并将路线概览信息、路线通过率、风险点序列、风险针对性提示集合与异常标注信息集合映射填充至审批模板对应版式字段，生成排版结果；

60、将排版结果与路线桥梁结果序列中的单座桥梁计算结果逐桥附加生成总体验算报告，并将总体验算报告提供给用户审阅和下载。

61、本发明的有益效果是：

62、本发明通过引入多智能体协作机制，实现了桥梁验算流程的全自动化处理。用户输入自然语言宏观指令后，核心层大语言模型能够将路线范围、车辆信息及验算约束条件解析为标准化任务描述，并拆解为有序子任务序列，按任务依赖和执行顺序生成任务执行令牌下发给各智能体执行，实现任务的自动分配和调用顺序确定。gis空间分析计算智能体可基于路线中心线数据和车辆特征参数自动检索沿线路径桥梁实体，完成桥梁结构参数和高保真有限元模型文件索引的提取，同时生成验算桥梁参数和模型清单，确保数据完整、结构化，并为后续并行计算提供闭环数据支撑。通过这种方式，整个验算流程无需人工干预，即可保证多桥梁、多工况信息的统一管理与高效处理。

63、工程计算智能体基于桥梁模型结构复杂度、有限元模型规模及车辆荷载规模实现算力预估和分组并行调度，并通过调用超算中心分配虚拟机和计算节点，生成分组并行计算调度表，实现计算资源的动态分配与负载均衡。在各计算节点上，无头模式运行实例可自动加载有限元模型、施加车辆非标荷载并设置边界条件，触发力学求解生成单项有限元计算报告，极大提升了大规模桥梁验算的计算效率与可控性。同时，系统实时监控节点运行状态和求解日志输出，对于故障节点或非收敛任务可自动截断异常任务、生成异常标注信息，并将异常任务回退至健康节点重新执行，保证了计算过程的稳定性和连续性，减少人工干预，提高了系统可靠性。

64、基于单项有限元计算报告，报告生成智能体能够自动提取桥梁应力、位移挠度、支座反力等关键指标，执行单位制一致性处理，并结合行业规范阈值计算安全判定指标和安全等级，形成单座桥梁计算结果。同时对所有桥梁计算结果进行统计与分析，识别风险点并生成风险针对性提示，整合路线概览及审批模板完成总体验算报告输出。通过该技术方案，可实现跨区域大件运输桥梁荷载验算的全流程智能化管理，不仅显著提高计算效率和数据一致性，而且能够为工程决策提供可靠、可追溯的安全等级与风险提示信息，从而显著提升桥梁荷载验算的精确性、自动化水平及应用价值。