9.13 OFweek工业物联网技术及应用研讨会

看上海城建如何利用大数据提升设施健康度综合评估水平

寄云科技 中字

“城市高架桥受到损伤可以自己报告”、“隧道里的通风照明可以根据车流自行调节”等上海城建智慧基础设施运维“黑科技”已经在城市基础设施运维圈内引起广泛关注。实现“自我体检”、“主动汇报”、“自我优化”,打通数据链是基础,大数据分析技术的应用是推动引擎。

设施健康监测是设施运维体系中的重要部分,已经有着数十年的历史,设施健康状态的综合评价是指由运营设施病害情况的现场调查资料与检测数据应用一定的数学模型对结构健康状态进行评定、诊断的过程。

大部分的设施运营方都是通过人工、半电子化的方式对设施监测、检测,信息无法实时互通,再进行离线汇总,然后按照标准对基础设施进行健康度评估,根据评估进行运维决策,可以说是手法落后、时间滞后、信息片面、决策靠人。

迈出智慧设施第一步,打通数据链

国内基础设施运维管理普遍存在管理对象众多、信息分散异构、时空特性复杂,决策方式落后等特点。总体来看,交通基础设施数据量大、种类多等特点,与动态交通运行数据共同构成城市交通大数据,对数据的采集、存储、加工和分析提出较大的挑战。

寄云科技将上海城建所有数据进行了五大类以及十四小类数据的划分,构建了包含九大数据主题、一个扩展主题的交通基础设施行业数据模型。在确立顶层数据模型的基础上,进行ETL(Extract-Transform-Load)开发。据统计,寄云科技共开发自动化取数接口为339个,自动取数的平均比例为99%左右。

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最终,寄云科技构通过构建了ETL处理和ETL调度管理监控模块,实现了上海城建相关业务系统数据的抽取、处理、转换、汇总需求。该环节共开发数据抽取任务172项、数据清洗转换任务61项、数据加工任务58项,合计291项基础数据处理任务。

一个数据中心,多种应用方式

在完成上海城建数据链路打通、数据汇总之后,寄云科技为上海城建实现了数据大集中,打造统一的“数据的中心”,通过数据大集中逐步向业务大集中信息化建设模式迈进。在新一轮信息化建设中,遵循“统一规划、统一建设、按需使用”的方针,进一步提高资源利用率,发挥信息资产的最大效益。

上海城建设施运营数据中心提供多种数据访问、应用、呈现方式适配接口,实现了多平台、多接口、多形式的应用方式,大大提高了设施运营信息的展现、分享、应用,也提高了后续系统升级、改造的可行性、灵活性。

在上海城建智慧城市交通基础设施管理中心,在底层数据中心的支持下,建设了大量3D虚拟场景、设施、设备模型。比如,3D虚拟巡检通过虚拟空间进行各路段、各部位设施的巡检,可以大大提高设施巡检的效率,但虚拟空间中的每一个监测点、空间、环境等,都离不开底层数据链传递的数据信息。

大数据创新提升设施健康度评估水平

设施健康度综合评估需遵循一套相对严格的程序和方法,我国也已经建立了各种基础设施健康等级划分法。数十年来国内外已经积累了很多设施健康度评估模型和方法,但限于数据采集的方式、时间、准确度,以及模型本身的准确度等多方面的原因,设施健康度评估仍然有很大的提升空间,尤其大数据、云计算等技术的成熟和运用,直接颠覆了传统的数据分析模式、量级,使得设施健康度评估模型拥有更多的选择,达到更高的精度。

在全量数据采集、存储、分类的基础上,寄云科技在上海城建相关人员的配合下,从多个角度、采用多种算法和模型来提升上海城建的设施健康度评估水平。以运营隧道健康度评估为例,首先选取合理的评价指标,比如衬砌起层、剥落,衬砌净空变形,衬砌背后空洞,衬砌劣质化,渗漏水,衬砌裂缝等指标,构建运营隧道健康状态综合评价指标体系。

在设施健康度综合评价模型的构建中,寄云科技实现了两大创新:设计并实现了支持矩阵探测的数据驱动的分析模型的盲找架构,并在此架构上实现了基于矩阵探测的数据驱动分析模型;将决策树、神经网络、支持向量机应用于路桥隧健康状态评估,设计并实现了不同模型对比评估的方法。

寄云科技既提升了设施健康度综合评价模型和算法水平,也显著提升了设施健康度综合评价中单因子的判定水平,如在隧道健康度综合评价单因子--变形判定,预测中采用了灰色预测模型,提升了该因子的判定、预测水平。

寄云科技以数据为中心的理念、技术和方案,让上海城建新一轮信息化建设的“统一规划、统一建设、按需使用”的战略方针落实,尤其寄云科技提供了更加先进的大数据分析技术,显著提升了其设施健康度综合评估水平,使得其运营、预算更加合理科学。

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