大數(shù)據(jù)在水利工程建設管理中的作用

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【摘要】在社會經濟環(huán)境下，水利工程的建設關系到經濟水平的穩(wěn)定性增長，在技術創(chuàng)新發(fā)展下，將先進技術與水利工程建設管理結合起來，實現(xiàn)水利工程大數(shù)據(jù)建設，不僅能夠保證工程建設質量，減少管理中的問題，還能有效保證工程穩(wěn)定運營。

【關鍵詞】工程大數(shù)據(jù)；水利工程；建設管理；基本特征

1工程大數(shù)據(jù)基本特征

在大數(shù)據(jù)技術不斷發(fā)展下，其概念、關鍵技術也在不斷完善和更新。大數(shù)據(jù)具備四方面特性，即數(shù)據(jù)規(guī)模海量、數(shù)據(jù)流動快速、數(shù)據(jù)類型多樣、數(shù)據(jù)價值龐大等，這些特性成為判斷是否構成大數(shù)據(jù)的因素。對于水利工程而言，主要建設內容包括閘門、管道、水庫、隧道、盾構等，在建設過程中涉及的要素有也較多，比如資金、環(huán)境、質量、安全、穩(wěn)定、水質、調度、運營等，這些建設內容、涉及要素產生的數(shù)據(jù)也是多種多樣、復雜多變的，具有大數(shù)據(jù)的特征。

1）數(shù)據(jù)多，來源和形式多樣水利工程的數(shù)據(jù)來源十分廣泛，在工程建設的各個階段都會產生，包括所有監(jiān)測設備每秒鐘產生的大量數(shù)據(jù)，還包括工程設計、施工BIM模型構建等相關數(shù)據(jù)。同時，在工程建設管理過程中，也會產生各種管理數(shù)據(jù)、調度數(shù)據(jù)、運維數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)年增長量會超過1TB，具備大數(shù)據(jù)結構特征。

2）數(shù)據(jù)快速增長，有較高的價值在水利工程建設管理的過程中，隨著信息化技術的不斷應用，會逐漸完善監(jiān)測密度和指標，提升建設運行數(shù)據(jù)的增長速度，這些數(shù)據(jù)就是水利工程建設、管理、運營各個階段必要的參考數(shù)據(jù)，具有較高的應用價值。

3）數(shù)據(jù)動態(tài)化變化，具有較強實時性在水利工程建設管理中，產生的各種數(shù)據(jù)表現(xiàn)出動態(tài)變化特征，比如，水文條件、生態(tài)、水質等監(jiān)測過程中產生的數(shù)據(jù)，會在不同時間段、不同地點發(fā)生不同變化。應用工程BIM模型時，能夠及時根據(jù)實際情況對模型構建進行調整。同時，水利工程對大數(shù)據(jù)還有較高實時性的要求，需要其準確、有效，能夠對施工、質量、調度數(shù)據(jù)等進行有效監(jiān)測，分析工程運行是否穩(wěn)定、通暢，是否需要應急措施等。

4）數(shù)據(jù)交織影響，有一定關聯(lián)性在水利工程中，各種數(shù)據(jù)之間具有交織影響、相互關聯(lián)的關系。比如，工程進度數(shù)據(jù)，與施工設備狀況、施工條件、施工天氣、施工標段等數(shù)據(jù)有一定關聯(lián)。

2水利工程大數(shù)據(jù)構成

對于水利工程大數(shù)據(jù)而言，其基本模型主要是根據(jù)工程對象明確標準，確定標識和屬性，能夠避免大量數(shù)據(jù)影響數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)性，標識能夠表明工程對象的存在性和唯一性，屬性能夠表明工程對象存在的關聯(lián)特征，比如BIM特征、從屬特征、業(yè)務特征以及標識特征等。

1）基礎數(shù)據(jù)主要包括水利工程承包單位、建設單位、參建單位、標段、工程劃分、設備機械、監(jiān)測站等數(shù)據(jù)信息。

2）空間數(shù)據(jù)主要是空間地理角度中的數(shù)據(jù)，比如，水庫、河流、隧洞、泵站等數(shù)據(jù)，還包括衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、傾斜攝影數(shù)據(jù)等。

3）BIM數(shù)據(jù)主要是工程BIM模型架構中的數(shù)據(jù)，比如，擋水建筑物模型、邊坡工程模型、導流建筑物模型、管理建筑物模型等，其中包含的數(shù)據(jù)能夠體現(xiàn)出精度、深度、標準等，進而保證BIM數(shù)據(jù)準確性、完整性。

4）工程管理數(shù)據(jù)主要是水利工程建設各個階段管理的數(shù)據(jù)，如進度、安全、質量、資金、生態(tài)、智慧工地、環(huán)境等方面管理的數(shù)據(jù)。

5）工程監(jiān)測數(shù)據(jù)主要是水利工程建設各個階段監(jiān)測的數(shù)據(jù)，如安全、質量、生態(tài)、環(huán)境、水質等方面監(jiān)測的數(shù)據(jù)。

6）調度運行數(shù)據(jù)主要是調度運行過程中的各個數(shù)據(jù)，包括方案數(shù)據(jù)、評價數(shù)據(jù)、指令數(shù)據(jù)、成果數(shù)據(jù)、需水來水數(shù)據(jù)等。

7）多媒體數(shù)據(jù)主要是工程建設、運行過程中產生的圖片、文檔、聲音、影像、視頻等數(shù)據(jù)。

3工程大數(shù)據(jù)在水利工程建設管理中的治理方法

工程大數(shù)據(jù)在水利工程建設管理中的應用主要分為四個階段：數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)融合、存儲服務等。應用質量控制技術、數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術、ETL技術等，對數(shù)據(jù)進行對比、清洗、建模、裝載、歸類處理、一致處理，處理圖斑、編碼、質量檢查等，并借助分布式存儲功能對水利工程各項數(shù)據(jù)進行存儲和服務，具體治理方法如圖2所示。對數(shù)據(jù)匯聚而言，采用WebService，借助前置系統(tǒng)、FTP、網(wǎng)絡爬蟲、表格文件等上傳方式，對水利工程各方面監(jiān)測進行感知，實現(xiàn)相關業(yè)務系統(tǒng)和其他外部系統(tǒng)之間產生的結構化、非結構化、時序性、關系性以及地理空間數(shù)據(jù)的匯聚。數(shù)據(jù)清洗主要采用全流程數(shù)據(jù)清洗模式，在數(shù)據(jù)補全、轉換、去重、過濾、校驗等操作中對垃圾數(shù)據(jù)進行清理，修補不全的數(shù)據(jù)，改善數(shù)據(jù)格式，解決數(shù)據(jù)內容錯誤的問題，保證數(shù)據(jù)質量，提升應用價值。用數(shù)據(jù)融合模型處理數(shù)據(jù)融合。將數(shù)據(jù)作為管理對象，建立跨組織、跨業(yè)務的數(shù)據(jù)關聯(lián)和組合，對數(shù)據(jù)進行梳理、分析和匹配，實現(xiàn)零散數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。數(shù)據(jù)服務主要采用分布式技術，包括資源調度、存儲管理和數(shù)據(jù)服務等內容，實現(xiàn)結構化、非結構化、半結構化的數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲、管理和服務。

4工程大數(shù)據(jù)在水利工程建設管理中的應用途徑

4.1工程大數(shù)據(jù)在規(guī)劃設計階段的應用

在規(guī)劃設計階段，主要借助大數(shù)據(jù)明確工程的具體位置，分析工程周圍環(huán)境、地形地勢等，了解當?shù)厮臍庀髼l件和變化特點等。同時，相關學者對大量數(shù)據(jù)進行研究和分析之后發(fā)現(xiàn)，大數(shù)據(jù)和傳統(tǒng)水文氣象數(shù)據(jù)的抽象分析結果相比較，可靠性更高。尤其是遙感技術、物聯(lián)網(wǎng)技術的應用，會使地面水文監(jiān)測站具有全面水文信息感應系統(tǒng)，為建設工作奠定基礎。

4.2工程大數(shù)據(jù)在施工建設階段的應用

通過對大數(shù)據(jù)技術研究發(fā)現(xiàn)，智能化水利工程的建設主要是構建智慧大壩。該智慧大壩主要包括空間層、感知層、傳輸層、管理決策層以及智能分析層等幾個層次。在實際施工建設中，可以利用大數(shù)據(jù)技術，對水利工程項目實施不同程度、不同階段的優(yōu)化和控制，對大壩質量、穩(wěn)定性等進行全面分析。還可以將施工進度計劃、進度監(jiān)控、資源監(jiān)控、作業(yè)狀況等信息記錄在大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，建立工程進度數(shù)據(jù)圖或者模型圖，精確識別存在窩工和安全隱患的工區(qū)或標段，輔助管理人員及時掌握施工狀態(tài)，有效處理各種風險，保證施工進度。

4.3工程大數(shù)據(jù)在運營管理階段的應用

在水利工程正式運營管理階段，可以將大數(shù)據(jù)技術應用其中，加強對洪澇災害的管理，并借助該技術獲取相關數(shù)據(jù)信息，提前預測災害的發(fā)生，采取應急處理措施，避免災害發(fā)生造成嚴重影響。另外，在水利工程運營管理中，可以利用工程大數(shù)據(jù)，借助運維大數(shù)據(jù)算法，將工程安全監(jiān)測、水質監(jiān)測、調度監(jiān)測等技術手段結合起來，對工程中機電設備、水工建筑物的狀態(tài)進行檢查和評估，預測設備是否出現(xiàn)異常，進而保證工程安全運行。

5結語

綜上所述，隨著我國社會經濟、科學技術的不斷發(fā)展，水利工程建設速度、效率越來越高。現(xiàn)階段，大數(shù)據(jù)技術應用在水利工程建設管理中，相比傳統(tǒng)管理模式，能夠有效發(fā)現(xiàn)工程中存在的問題，并對風險進行預判，在實現(xiàn)工程安全監(jiān)測、水質監(jiān)測和調度監(jiān)測的同時，借助遙感技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、BIM技術，將大數(shù)據(jù)的價值發(fā)揮出來，推動水利工程向著智慧化方向發(fā)展。

參考文獻

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作者：李文靜   單位：青州市水利建筑總公司