看上海城建如何利用大數據提升設施健康度綜合評估水平

2018-02-01 11:04

“城市高架橋受到損傷可以自己報告”、“隧道里的通風照明可以根據車流自行調節”等上海城建智慧基礎設施運維“黑科技”已經在城市基礎設施運維圈內引起廣泛關注。實現“自我體檢”、“主動匯報”、“自我優化”，打通數據鏈是基礎，大數據分析技術的應用是推動引擎。

設施健康監測是設施運維體系中的重要部分，已經有著數十年的歷史，設施健康狀態的綜合評價是指由運營設施病害情況的現場調查資料與檢測數據應用一定的數學模型對結構健康狀態進行評定、診斷的過程。

大部分的設施運營方都是通過人工、半電子化的方式對設施監測、檢測，信息無法實時互通，再進行離線匯總，然后按照標準對基礎設施進行健康度評估，根據評估進行運維決策，可以說是手法落后、時間滯后、信息片面、決策靠人。

邁出智慧設施第一步，打通數據鏈

國內基礎設施運維管理普遍存在管理對象眾多、信息分散異構、時空特性復雜，決策方式落后等特點。總體來看，交通基礎設施數據量大、種類多等特點，與動態交通運行數據共同構成城市交通大數據，對數據的采集、存儲、加工和分析提出較大的挑戰。

寄云科技將上海城建所有數據進行了五大類以及十四小類數據的劃分，構建了包含九大數據主題、一個擴展主題的交通基礎設施行業數據模型。在確立頂層數據模型的基礎上，進行ETL（Extract-Transform-Load）開發。據統計，寄云科技共開發自動化取數接口為339個，自動取數的平均比例為99%左右。

最終，寄云科技構通過構建了ETL處理和ETL調度管理監控模塊，實現了上海城建相關業務系統數據的抽取、處理、轉換、匯總需求。該環節共開發數據抽取任務172項、數據清洗轉換任務61項、數據加工任務58項，合計291項基礎數據處理任務。

一個數據中心，多種應用方式

在完成上海城建數據鏈路打通、數據匯總之后，寄云科技為上海城建實現了數據大集中，打造統一的“數據的中心”，通過數據大集中逐步向業務大集中信息化建設模式邁進。在新一輪信息化建設中，遵循“統一規劃、統一建設、按需使用”的方針，進一步提高資源利用率，發揮信息資產的最大效益。

上海城建設施運營數據中心提供多種數據訪問、應用、呈現方式適配接口，實現了多平臺、多接口、多形式的應用方式，大大提高了設施運營信息的展現、分享、應用，也提高了后續系統升級、改造的可行性、靈活性。

在上海城建智慧城市交通基礎設施管理中心，在底層數據中心的支持下，建設了大量3D虛擬場景、設施、設備模型。比如，3D虛擬巡檢通過虛擬空間進行各路段、各部位設施的巡檢，可以大大提高設施巡檢的效率，但虛擬空間中的每一個監測點、空間、環境等，都離不開底層數據鏈傳遞的數據信息。

大數據創新提升設施健康度評估水平

設施健康度綜合評估需遵循一套相對嚴格的程序和方法，我國也已經建立了各種基礎設施健康等級劃分法。數十年來國內外已經積累了很多設施健康度評估模型和方法，但限于數據采集的方式、時間、準確度，以及模型本身的準確度等多方面的原因，設施健康度評估仍然有很大的提升空間，尤其大數據、云計算等技術的成熟和運用，直接顛覆了傳統的數據分析模式、量級，使得設施健康度評估模型擁有更多的選擇，達到更高的精度。

在全量數據采集、存儲、分類的基礎上，寄云科技在上海城建相關人員的配合下，從多個角度、采用多種算法和模型來提升上海城建的設施健康度評估水平。以運營隧道健康度評估為例，首先選取合理的評價指標，比如襯砌起層、剝落，襯砌凈空變形，襯砌背后空洞，襯砌劣質化，滲漏水，襯砌裂縫等指標，構建運營隧道健康狀態綜合評價指標體系。

在設施健康度綜合評價模型的構建中，寄云科技實現了兩大創新：設計并實現了支持矩陣探測的數據驅動的分析模型的盲找架構，并在此架構上實現了基于矩陣探測的數據驅動分析模型；將決策樹、神經網絡、支持向量機應用于路橋隧健康狀態評估，設計并實現了不同模型對比評估的方法。

寄云科技既提升了設施健康度綜合評價模型和算法水平，也顯著提升了設施健康度綜合評價中單因子的判定水平，如在隧道健康度綜合評價單因子--變形判定，預測中采用了灰色預測模型，提升了該因子的判定、預測水平。

寄云科技以數據為中心的理念、技術和方案，讓上海城建新一輪信息化建設的“統一規劃、統一建設、按需使用”的戰略方針落實，尤其寄云科技提供了更加先進的大數據分析技術，顯著提升了其設施健康度綜合評估水平，使得其運營、預算更加合理科學。