博碩士論文 101382003 詳細資訊




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姓名 楊至中(Chih-chung yang)  查詢紙本館藏   畢業系所 土木工程學系
論文名稱 建立鋪面維護資訊管理中心之研究
(Establishment of Pavement Maintenance Information Management Center)
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摘要(中) 民國97年行政院公共工程委員會推動路平專案至今已逾六年多的時間,
雖然國內道路鋪面施工品質有逐漸提升,但相關鋪面維護資訊整合卻未有
所突破,在鋪面管理系統研究上主要強調功能為導向,但本質問題未能解
決情況下導致系統應用成效不彰。機關在面對「後路平專案時代」的來臨,
對於機關外部環境一直在變動,機關內部人員、預算、資訊設備、管理機
制是否符合未來的需求,必須重新檢視系統管理策略,以面對日後的新挑
戰。
本研究改變過去以單一系統建構為思考方向,以鋪面維護資訊管理中
心為核心主軸,研發管理中心所需資訊管理系統,以服務導向架構法(SOA)
建構鋪面維護資訊管理平台,以強化資訊整合匯流功能,整合相關鋪面資
訊轉化為空間圖資方式呈現,並以時間軸回溯呈現時序資料,將區域內所
有道路巡查及養護行為予以記錄下來,可作為後續分析使用;另外一方面,
本研究採用邏輯法(logic method)建構鋪面維護知識專家系統,將鋪面養
護模式標準化,可提供工程師主動學習及諮詢決策的工具,可做為機關養
護指南、教育訓練、知識探勘等工具,以培養工程師主動學習,且妥善保
存知識並予以數位化傳承,以輔助鋪面維護資訊管理中心進行各項養護管
理作業。
機關內的養護工程師不再獨立作戰,在既有組織運作下,鋪面維護資
訊管理中心以集中式小組營運模式管理,機關可以更加掌握養護區域內道
路狀況,利用各項匯流資訊進行決策分析,適當分配養護資源,以提升區
域鋪面養護水準。
摘要(英) It has been more than 6 years since the Public Construction Commission
rolled out the road-smoothing project in 2008. The quality of pavement works is
indeed improved these days. However, no significant breakthrough is made in
terms of the integration of pavement maintenance. The studies on the pavement
management system are mostly function-oriented, but the system is less than
effective in applications as the fundamental problem still remains unsolved.
Facing the “post-road-smoothing project era,” government agencies have to deal
with the constant changes in the outside world and consider whether the workers,
budgets, IT equipment, management system are fit for the future. It is necessary
to examine the strategies for system management in order to cope with new
coming challenges.
Unlike previous studies focusing on the development of single systems,
this study was intended to focus on the idea of pavement maintenance
information management center and develop an information management
system that meets the needs of a management center. The service-oriented
approach (SOA) was introduced to develop a pavement maintenance
information management platform that improves the integration and
convergence of information. Pavement information was put together and
converted into 3D graphic presentation to support time history presented by
tracking back along timeline. Road inspection tours and maintenance actions
were well documented for further analysis. On the other hand, a logic method
was adopted for the establishment of an expert system for pavement
maintenance knowledge; i.e. pavement maintenance models were standardized
to allow engineers to learn and search for tools for decision making. This expert
system serves as a tool for pavement guides, training programs and knowledge
mining in order to encourage the learning behaviors of engineers. It contains
well-preserved knowledge that is digitalized to pass down and provides
assistance in maintenance management works for the pavement maintenance
information management center mentioned above.
The maintenance engineers of government agencies no longer have to
fight alone. In the existing organization, the pavement maintenance information
management center runs the operation pattern management in concentrated
III
teams. Government agencies are allowed to stay on top of road conditions
within the regions of individual jurisdiction, use the converged information for
decision analysis, allocate maintenance resources in an appropriate way, and
thus improve the quality of pavement maintenance.
關鍵字(中) ★ 鋪面管理
★ 系統平台
★ 專家系統
關鍵字(英) ★ pavement management
★ system platform
★ expert system
論文目次 目錄
中文摘要 ....................................................... I
ABSTRACT ...................................................... II
誌 謝 ......................................................... IV
目 錄 ......................................................... VI
圖目錄 ....................................................... XII
表目錄 ...................................................... XVII
第一章 緒論 .................................................... 1
1.1 研究緣起與動機 ...................................... 1
1.2 研究目的 ............................................ 2
1.3 研究範圍 ............................................ 2
1.4 研究方法 ............................................ 3
1.5 研究步驟與流程 ...................................... 3
1.6 研究預期成果 ........................................ 6
第二章 文獻回顧 ................................................ 8
2.1 鋪面管理系統之發展 .................................. 8
2.1.1 國外鋪面管理系統之發展 .......................... 8
2.1.2 國內鋪面管理系統之發展 ......................... 12
2.1.3 鋪面管理系統管理層 ............................. 18
2.1.4 鋪面管理系統納入知識管理 ....................... 21
2.2 人工智慧專家系統探討 ............................... 25
2.2.1 知識管理系統與知識庫管理 ....................... 26
2.2.2 專家系統之概念 ................................. 29
2.2.3 導入柔性鋪面維護專家系統之概念 ................. 32
2.3 雲端技術應用於鋪面管理 ............................. 35
2.3.1 雲端技術之發展 ................................. 35
2.3.2 工程類發展雲端技術之情形 ....................... 37
VII
2.3.3 雲端技術導入鋪面圖資管理 ....................... 40
2.4 柔性鋪面巡查與檢測 ................................. 43
2.4.1 鋪面狀況巡查方式 ............................... 44
2.4.2 鋪面維護指標與檢測應用探討 ..................... 48
2.5 柔性鋪面破損問題分析 ............................... 53
2.5.1 路面損壞種類與原因 ............................. 54
2.5.2 市區道路鋪面常見損壞類型 ....................... 55
2.5.3 透明治理導入鋪面管理 ........................... 59
2.6 小結 ............................................... 61
第三章 研究方法 ............................................... 63
3.1 文獻分析法 ......................................... 63
3.2 邏輯分析法 ......................................... 64
3.2.1 何謂邏輯 ....................................... 64
3.2.2 述語邏輯 ....................................... 65
3.2.3 邏輯推理過程 ................................... 68
3.2.4 邏輯推理知識的範圍 ............................. 70
3.2.5 邏輯法對鋪面維護專家系統的應用 ................. 71
3.3 系統平台建構模式 ................................... 74
3.3.1 導入服務導向架構 ............................... 74
3.3.2 導入地理資訊時間序列 ........................... 77
3.3.3 導入Google earth軟體建構系統 ................... 79
3.4 小結 ............................................... 81
第四章 市區道路鋪面維護背景知識庫分析 ......................... 82
4.1 養護機關內部知識庫分析 ............................. 82
4.1.1 養護工程師所面臨之問題 ......................... 82
4.1.2 養護工程師知識庫所需分析 ....................... 83
4.2 優化市區道路鋪面維護知識分析 ....................... 84
4.2.1 國內鋪面養護手冊分析 ........................... 84
VIII
4.2.2 優化市區道路鋪面維護技術分類 ................... 92
4.2.3 二種缺失破壞改善知識分析 ...................... 104
4.3 知識庫之基本架構 .................................. 105
4.3.1 診斷區知識庫架構 .............................. 105
4.3.2 學習區知識庫架構 .............................. 106
4.3.3 工具區知識庫架構 .............................. 109
4.3.4 知識庫後續擴充與更新維護 ...................... 117
4.4 小結 .............................................. 118
第五章 鋪面維護資訊管理中心系統雛形模組分析 .................. 120
5.1 鋪面維護資訊管理中心功能需求分析 .................. 120
5.1.1 鋪面維護機關所面臨的問題 ...................... 120
5.1.2 鋪面維護資訊管理中心之系統需求 ................ 122
5.1.3 鋪面維護資訊管理中心之系統架構 ................ 123
5.2 鋪面維護資訊管理平台之設備需求 .................... 127
5.2.1 管理平台所使用之工具 .......................... 127
5.2.2 公有雲資料倉儲 ................................ 128
5.2.3 私有雲資料倉儲 ................................ 129
5.2.4 鋪面維護資訊管理平台之硬體設備 ................ 130
5.3 確立鋪面維護資訊管理平台之模組 .................... 132
5.3.1 鋪面檢測模組 .................................. 132
5.3.2 鋪面巡查維護模組 .............................. 134
5.3.3 鋪面養護計畫模組 .............................. 135
5.3.4 鋪面施工品質模組 .............................. 136
5.3.5 鋪面知識管理模組 .............................. 137
5.3.6 易致災道路管理模組 ............................ 138
5.3.7 基本圖資模組及其他模組 ........................ 139
5.3.8 確立鋪面維護資訊管理平台整體架構 .............. 140
5.4 建立鋪面維護資訊管理中心架構 ...................... 141
IX
5.4.1 管理中心建立之目的 ............................ 141
5.4.2 建立管理中心之組織架構 ........................ 141
5.4.3 管理中心維護模式 .............................. 143
5.5 小結 .............................................. 144
第六章 建置鋪面維護知識專家系統 .............................. 146
6.1 應用程式選用 ...................................... 146
6.1.1 選用「Prolog」套裝軟體建構鋪面維護專家系統 .... 146
6.1.2 Prolog套裝軟體安裝與使用介面 .................. 146
6.1.3 SWI-Prolog套裝軟體使用環境 .................... 148
6.2 系統實作 .......................................... 149
6.2.1 專家系統的主要架構與功能確立 .................. 149
6.2.2 表示知識用的「if-then」規則 ................... 150
6.2.3 建構公路維護專家系統實作 ...................... 151
6.2.4 建構市區道路維護專家系統實作 .................. 153
6.2.5 建構二種缺失改善專家系統實作 .................. 154
6.2.6 建構柔性路面破損種類與原因查詢系統實作 ........ 154
6.2.7 建構市區道路柔性面維護工法分類系統實作 ........ 155
6.2.8 建構平坦度查詢系統實作 ........................ 156
6.3 系統操作驗證 ...................................... 158
6.3.1 市區道路維護專家系統操作 ...................... 158
6.3.2 二種鋪面缺失改善專家系統操作 .................. 165
6.3.3 柔性路面破損(失敗)的種類與原因操作 .......... 167
6.3.4市區道路柔性鋪面維護工法操作 ................... 170
6.3.5 平坦度標準操作 ................................ 172
6.4 小結 .............................................. 173
第七章 鋪面維護資訊管理平台建置與應用 ........................ 175
7.1 建置鋪面倉儲管理系統 .............................. 175
7.1.1 建置公有雲圖資倉儲平台 ........................ 175
X
7.1.2 私有雲倉儲分類儲存 ............................ 177
7.1.3 建置鋪面維護相關協作系統 ...................... 177
7.2 建置鋪面維護資訊管理平台與展示 .................... 187
7.2.1 鋪面檢測管理 .................................. 188
7.2.2 鋪面巡查維護 .................................. 191
7.2.3 鋪面施工品質管理 .............................. 195
7.2.4 鋪面維護知識管理 .............................. 196
7.2.5 易致災路段管理 ................................ 199
7.2.6 鋪面養護計劃 .................................. 201
7.2.7 基本圖資模組 .................................. 203
7.2.8 資訊管理平台其他模組 .......................... 204
7.3 鋪面維護資訊管理中心之運作 ........................ 209
7.3.1 雙系統模式操作 ................................ 209
7.3.2 鋪面維護資訊管理平台與專家系統搭配操作 ........ 210
7.3.3 鋪面維護差異分析之標準作業 .................... 215
7.3.4 養護計劃以多層次圖資套疊篩選路段 .............. 218
7.3.5 數據分析驗證 .................................. 225
7.3.6 與過去研究貢獻差異分析 ........................ 227
7.4 小結 .............................................. 230
第八章 結論與建議 ............................................ 232
8.1 結論 .............................................. 232
8.2 建議 .............................................. 234
參考文獻 ..................................................... 235
附錄一 公路維護專家系統知識庫 ................................ 244
附錄二 市區道路維護專家系統知識庫 ............................ 247
附錄三 柔性路面破損(失敗)的種類與原因查詢系統知識庫 ........ 252
附錄四 市區道路維護工法系統知識庫 ............................ 254
附錄五 平坦度規定查詢系統知識庫 .............................. 256
XI
附錄六 二種缺失改善知識庫 .................................... 257
附錄七 下載Prolog應用程式 .................................... 277
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指導教授 林志棟(Zhi-dong Lin) 審核日期 2015-6-2
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