基于大数据的工程建设与管理

基于大数据的工程建设与管理华中科技大学土木工程与力学学院丁烈云2015年01月内容摘要工作展望背景立项背景大数据时代带来的变革—思维、商业和管理变革大数据时代BIGDATA思维变革商业变革管理变革立项背景大数据带来的思维变革—世界杯上的神奇小纸条小纸条上记录荷兰队每位球员罚点球的习惯世界杯半决赛最终阿根廷4:2战胜荷兰他在看什么？立项背景大数据带来的商业变革—美剧《纸牌屋》Netflix利用大数据分析用户收视习惯，根据用户喜好的精准分析进行创作；Netflix一季度新增超300万流媒体用户，第一季财报公布后股价狂飙26%。立项背景大数据带来的商业变革—淘宝“双十一”购物节利用大数据分析消费者行为，实现精准营销；颠覆传统的商业模式，2014年“双十一”单日成交额达571.12亿元。立项背景大数据带来的管理变革—公共卫生管理利用大数据分析03-08年季节性流感传播时期数据成功预测2009冬季流感的传播美国大数据战略发布后，12个联邦部门启动开展了82个大数据相关项目，涵盖了国防、国土安全、国家安全、能源、医疗卫生、食品药物、航空航天、人文社会科学、地质勘查等众多领域。各国政府大数据研究框架立项背景根据Gartner公司的调查结果，目前全球64%的企业已经开始向大数据项目注资，或者打算在2015年6月之前将计划付诸实践各国大数据技术能力储备政策比较国家基础研究关键技术研发人才培养产业扶持资金保障美国英国法国澳大利亚中国注释：明确；有但较为模糊；未明确。立项背景立项背景1500013500120009000750060004500300015000105002000城市市政公用设施建设固定资产投资完成额（亿）20042007200920102011201216500背景地铁工程建设规模全国固定资产投资40多万亿，目前地铁投资超过1.5万亿50004500400030002500200015001000500035002006我国地铁建设（公里）里程数的增长率200720082010201520202050背景工程数据具备大数据的特点——数据量庞大050010001500质量管理安全管理进度管理数量级（GB）平台存储的武汉市三大类项目管理数据010203040506070质量管理安全管理进度管理数量级（PB）全国三大类项目管理数据武汉市全国质量管理安全管理进度管理以华科地铁工程项目管理平台上存储100个工点三大类管理数据而言，平均达到1个TB，全国每年产生的数据量平均下来更是达到了50PB左右，未来的数据级将更加庞大…背景工程数据具备大数据的特点——类型复杂工程数据类型复杂，从管理职能、表现形式、文件格式和信息内容等多个维度可以进行划分按照管理职能分类按照表现形式分类按照文件格式分类按照信息内容分类其它合同管理信息管理安全管理进度管理质量管理影音类图片类文本类其它AVIJPGDXFDOCTXT其它管理类经济类其它技术类背景地铁工程数据具备大数据的特点——数据流转快、分析决策时效高工程数据分析决策时效高：以地铁施工中地表沉降为例，数据需要及时分析，并融合其他数据支持施工决策。地铁工程数据具备大数据的特点——数据潜在价值大工程项目管理大数据的核心价值就是能从海量的类型复杂的工程数据中迅速找出数据价值连续实时近时批量处理TBPBEB结构化半结构化非结构化VelocityVarietyVolumeValue巨大的数据价值背景从小样本数据分析到全样本数据分析—地铁工程安全风险预警以前监测预警工作仅依靠单一的监测数据进行判断，脱离工程实际准确的安全风险预警必须依靠全样本数据，包括地质信息、环境信息、进度信息、工程巡视信息、监测信息等，辅助科学决策地质信息环境信息进度信息工程巡视信息监测信息工程案例信息气象信息……监测项目支护结构类型、岩土类型工程监测等级一级累计值（mm）变化速率（mm/d）绝对值相对基坑深度(H)值地表沉降坚硬~中硬土20~300.15%~0.2%2~4中软~软弱土20~400.2%~0.3%2~4背景从寻找因果关系到相关关系—地铁线路客流量预测周边用地容积率流动人口分布出行时段交通方式选择周边基础设施出行成本客流量预测周边小区常住人口和就业岗位………..数据支持的互适应分析是关键背景内容摘要展望工作背景与武汉市建委合作：“基于大数据的建筑电子政务研究与应用”政府监管数据主体建设工程交易中心城市建设档案馆城建安全生产管理站市政工程质量监督站建设工程造价管理站建设工程设计审查办建设市场管理站建设工程招投标办建委行业治理合作与武汉市建委建管办合作：“基于大数据的建筑行业诚信评价管理体系设计与信息平台开发”与武汉地铁集团有限公司合作：“面向全寿命期的武汉地铁集团大数据中心构建技术”武汉地铁工程建设科学管理合作隐蔽工程电子旁站诚信评价体系土建造型优化与概算地铁工程设计与施工决策支持施工技术方案优化设备造型优化与概算…….地铁运营线路巡检轨道参数超限分析线路质量状况预测……地铁施工安全管理地铁施工安全风险管理行业治理工程管理建筑工程政府监管地铁施工行为安全管理…………工程大数据应用服务基于大数据的工程建设行业监管工程质量监管诚信评价体系基于大数据的工程建设行业监管主要内容工程大数据应用服务参建主体工程建设行业监管—诚信评价体系建设单位勘察单位设计单位施工单位监理单位检测单位图审系统市场管理系统质监平台安全系统诚信平台数据资格行为审查质量检查安全检查图纸审查评价对象招投标办交易中心平台城建档案馆系统诚信建档招投标备案建委数据中心数据数据土木学院已完成武汉建委数据中心负面清单凝练业务数据采集体系工程大数据应用服务工程行业监管—诚信评价工程大数据应用服务工程行业监管—质量监管武汉建委数据中心质量监控数据重点质量监控部位重点监控点电子旁站一键归档挖掘分析指导采集隐蔽工程电子旁站诚信评价体系土建造型优化与概算地铁工程设计与施工决策支持施工技术方案优化设备造型优化与概算…….地铁运营线路巡检轨道参数超限分析线路质量状况预测……地铁施工安全管理地铁施工安全风险管理行业治理工程管理建筑工程政府监管地铁施工行为安全管理…………工程大数据应用服务土建工程设计选型与概算施工技术方案优化管理系统设备接口优化管理地铁工程设计与施工决策支持—主要内容工程大数据应用服务设计阶段施工阶段土建选型优化与概算分析施工技术方案优化设备选型优化与概算分析…语义分析技术、图纸自动识别、模糊算法、时间序列算法、匹配推理算法···武汉建委数据中心武汉地铁数据中心湖北省造价站数据中心决策支持大数据处理算法大数据来源已建立长期合作关系隐蔽工程电子旁站诚信评价体系土建造型优化与概算地铁工程设计与施工决策支持施工技术方案优化设备造型优化与概算…….地铁运营线路巡检轨道参数超限分析线路质量状况预测……地铁施工安全管理地铁施工安全风险管理行业治理工程管理建筑工程政府监管地铁施工行为安全管理…………地铁工程大数据应用服务地铁施工安全管理多维数据的时空关系结构地铁施工安全数据库近500万条施工监测数据约8万张施工现场照片1700余例施工事故案例196个项目工程数据35本工程技术规范地铁工程大数据应用服务地铁施工安全管理—支持现场决策地铁车站安全风险时空演化预警地铁隧道安全风险时空演化预警0102地铁工程大数据应用服务系统梳理地铁安全施工规范和操作规程采用图形化的表达方式截止2014年12月31日，累计培训5000多人次地铁施工行为安全管理—武汉地铁“每天十分钟”行为安全培训工作隐蔽工程电子旁站诚信评价体系土建造型优化与概算地铁工程设计与施工决策支持施工技术方案优化设备造型优化与概算…….地铁运营线路巡检轨道参数超限分析线路质量状况预测…地铁施工安全管理地铁施工安全风险管理行业治理工程管理建筑工程政府监管地铁施工行为安全管理…………地铁工程大数据应用服务地铁运营线路巡检--现状地铁设备组成：供电设备、线路设备、机电设备等。地铁大客流车辆频次加大轨道设备磨损加大轨道故障频率增加运营事故频发运营基础设备关键点：线路设备养护、维修地铁运营事故频发。北京地铁：今年39起故障，平均每周至少发生一起故障。人设备管理环境地铁运营事故地铁工程大数据应用服务地铁运营线路巡检--海量数据地铁运营数据指挥调度中心监控数据机电设备运作数据线路检测数据其它数据地铁线路检测中将产生大量数据：轨检车一条记录/0.25m450万数据量5360万数据量1.6亿数据量有效管理海量检测数据，分析和预测轨道状态，优化线路维修计划。79.85km2次/月1年3年地铁工程大数据应用服务地铁运营线路巡检--数据采集轨道检测数据测点信息数据线路轨道维修超限级别、次数图表显示项目名称一级超限标准二级超限标准三级超限标准验收超限标准轨距+6/-2+8/-4+9/-4+3/-2水平46102三角坑46102高低46102轨向46102正矢4672武汉地铁轨道检测超限标准轨道参数超限分析标示位置轨距水平三角坑右高低右轨向右正矢左高低左轨向左正矢公里米峰值mm延长m峰值mm延长m峰值mm延长m峰值mm延长m峰值mm延长m峰值mm延长m峰值mm延长m峰值mm延长m峰值mm延长m27547.3800-3.31.527531.7550-3.1127524.8800-7.35.527464.3800-7.75.2527446.6900-4.1427400.8800-3.12.5327398.7550-43.8827366.3800-51.3827336.1300-7.34.2527319.7550轨距重点维修地段内容摘要展望工作背景工程计价体系计价方法与模型基于大数据的地铁工程计价体系和控制研究适应性使用满意BIM–虚拟建筑生命建设项目DNA符合性设计、建造合规修订大数据环境下基于BIM数据的地铁工程质量的模拟与动态监管研究大数据环境下工程施工行为规律基于大数据的地铁运营客流管理研究周边用地容积率流动人口分布出行时段交通方式选择周边基础设施出行成本客流量预测周边小区常住人口和就业岗位………..地铁工程大数据标准体系与存储平台研究数据分类数据编码数据标准数据分类标准体系技术保障制度保障数据采集更新机制存储模型存储平台数据存储平台