2020年土木工程中大数据技术的运用与前景分析报告.doc

土木工程中大数据技术的运用与前景分析报告 现如今，互联网发展迅速，应用广泛，所发布、传递的数据信息量庞大。并且现代化企业都实施信息管理模式，因此，管理系统中存在大量有待处理或已处理的数据。分析这些数据后，可以挖掘出数据最大的信息价值。其中，无法用传统信息处理方法分析、解决的数据就是大数据。在土木工程正常运作过程中，存在着各式各样的大数据，涉及广泛，较为复杂，并且与决策关联。一旦决策失误，将损失严重。因此，针对土木工程业，需要积极研究、应用大数据技术。 1、简介大数据及大数据技术的概念 大数据至今还未有统一的概念，基本是根据大数据自身的特性给出解释。国际数据公司则简单归纳出大数据的四个特性，如下:(1)量大:通常大数据所涉及的数据信息较为复杂、广泛，数量庞大，是传统数据处理办法望尘莫及的数据量;(2)结构多样:数据结构分为结构化、半结构化以及非结构化，设计领域各行各业、各不相同;(3)效率高、速度快:在处理大数据时必须要确保实时效果;(4)应用价值:大数据的处理、解剖，将会挖掘出数据中潜在的应用价值，这也是传统处理数据方法所望尘莫及的。大数据技术，顾名思义，就是处理大数据所用的技术。国际数据公司给予大数据技术的概念定义是:其通过采集、分析数据信息，构建出新一代现代化的技术框架，挖掘大数据内的价值，进一步实现大数据本身效率高、速度快的特性。土木工程涉及的知识领域宽泛、复杂，对应的数据量庞大，对于传统数据无法有效处理的那部分，则应用大数据技术，进行高效、快速地解剖、分析，尽可能多地挖掘其潜在价值。 2、针对土木工程，分析大数据技术在其中的两方面应用 21、辅助分析建筑能耗问题 建筑能耗其中最关键的因素就是建筑占用所造成的，它对的一个重要因素是建筑占用，它对建筑光照、热交换等内部结构都造成了直接影响。专业人士在数据处理软件应用上深入提出挖掘土木工程相关数据价值的概念，从而明确建筑占用数据，辅助分析建筑能耗问题。首先利用传感器获取一系列数据信息，分析一栋办公楼其中16个办公室在为期2年内间隔10分钟所采集的占用数据，在此占用数据基础条件下，进行归纳、分类、综合，获得有关联的建筑占用时间表，分成4种工作模型。在分析工程建筑能耗时，可以将4种工作模型输入数据软件，针对办公楼的设计、各办公室的能源消耗等做出分析、研究，再提出有效的节能方案，选择最科学、合理的工程设计。另外，其他国际专家Lee等也通过电力设备耗电的历史数据，得出相应的耗电模型，并根据此模型推算出未来一段时间内所消耗的电力数据。这项研究主体主要是拥有240间办公室、会议厅、机房的工程写字楼，同样利用传感器从4月份到9月份间隔一分钟就采集一次耗电数据，其中包括灯光照明设备、空调电器设备、办公设备等，所采集的数据内存有10GB之多，信息量巨大。提取、分类、归纳之后，最终得出设备耗电平均每天的历史数据，如下表1。 表1 这样，就可以获得240间房各个房的耗电情况、规律可以直接对未来一段时期的耗电量进行准确预测、估量。若后期发现跟预测、估量的耗电量有较大差异，可有针对性的再分别采集各种耗电设备的耗电数据，对比、分析，找出问题所在，并有效解决，尽可能降低耗电量，节约工程成本。举例说明，当不在工作时间内，却发现空调等电器仍在运作耗电的话，与数据模型出现偏差，就知道应该是工作人员下班前忘关空调，或者有时候一旦会议室耗电数据增大，就能知道会议室现在处于开会过程中，人进出较为频繁，因此，能源消耗会变大。根据数据模型的变化，可以有效地发现建筑能耗问题，解决问题。 22、检测建筑破坏结果 通常，我们在震后地区会发现无人机的“小身影”，这是专家再利用无人机图像检测建筑破坏的结果。较短时间内，无人机就可以获得成千上万张图像，图像处理的高效、快速对于建筑破坏后的救援、评估工作影响较大。就有专家提出可以利用大数据技术处理无人机拍摄的图片，尽可能快得获得检测建筑破坏的结果。这个处理环节其实就是利用建筑破坏前的数据信息，通过坐标、海拔、区域范围来模拟出震前建筑模型，利用无人机震后拍摄的图像，提取连测点、校正相机清晰度，进行密集匹配还原工作，从而模拟出震后建筑模型。再对震前建筑模型跟震后建筑模型的数据进行比较，找出差异点，这样的话，就能得到三维的建筑破坏结果，在一定程度上有助于灾后重建工作的高效进行。 另一方面，大数据技术检测建筑破坏的速度整整比传统的计算机处理分析快了十倍不止，发挥其效率高、速度快的特性。 3、研究大数据技术在土木工程方面的发展前景 由大数据技术在土木工程中的两大应用可知，目前仅仅是起步阶段，还有很多潜力应用有待挖掘。因为土木工程本身涉及范围广泛，数据量庞大，互联网时代更新快、变化多，土木工程可以放置更多传感器在研究对象上，其研究对象包括一砖一瓦、一草一木，尽可能多地采集各类复杂数据信息，利用大数据技术加以处理、分析，找到数据规律，从而把握土木工程建设的设计方向、发展趋势。利用这些数据，可以做好工程建设、施工、维护工作，降低成本，提高经济效益。 众所周知，土木工程涉及领域广泛，没有任何一位专家敢说完全掌握这个领域的数据信息。都是参考各类文献资料，才对其有所了解，尤其是那类大数据技术应用的文献资料，从而知道针对土木工程这一行业，大数据技术应用于的可行性、着力点，再接着通过实验去研究、验证，得到结果。从这一点就可以看出，专家学者对大数据技术的研究很有热情，在土木工程各个领域中，应用大数据技术必然成为日后的发展趋势。在此基础上，专家分析大数据技术在土木工程方面的应用框架，提出简单的实例证明结论，利用文献对应用方面进行论证、归纳，得出相应规律性结论。得到，大数据技术的应用范围，包括建筑、桥梁、道路、隧道等各运作、维护阶段的工程。就连建筑的装修都包括在内。并且，对比工程建筑的设计、施工过程，运作、维护所产生的获取的数据量更大、更繁琐，所要做出的决策也更为关键，可谓是“牵一发而动全身”。这个阶段更加有应用大数据技术的必要及优势。对于土木工程来说，未来大数据技术将重点应用于工程的运维期间，可谓发展前景远大，当然在其它方面，譬如施工、设计环节，大数据技术的应用潜力也是不可估量。 4、结束语 综上所述，目前针对土木工程，大数据技术所涉及的应用在两个方面:辅助分析建筑能耗问题;检测建筑破坏结果。简单来说，对于土木工程，大数据技术的应用早已不可或缺，并且随着信息技术的发展，数据量的增大，大数据技术的发展前景良好。为了确保土木工程的高效、快速施工、作业，需要积极对大数据及其技术进行分析，重视相关课题研究。 参考文献 1马智亮，刘世龙，