大數(shù)據(jù)橋梁工程論文

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1橋梁工程的大數(shù)據(jù)

在橋梁工程中，數(shù)據(jù)按時(shí)間上的劃分可以分為兩類，靜態(tài)數(shù)據(jù)與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)主要指橋梁的相關(guān)信息資料庫(kù)與科學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。信息資料庫(kù)是一種相對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)資源每過(guò)一段時(shí)間將更新一次。各國(guó)家和各地方政府部門基本建立了橋梁工程資料庫(kù)及相關(guān)系統(tǒng)，列舉出主要國(guó)家和地方政府的橋梁管理系統(tǒng)，包括建成時(shí)間、系統(tǒng)功能、與建設(shè)部門等。除國(guó)家政府部門外，各科研單位也在完善各自的橋梁統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)，系統(tǒng)中主要包括橋梁的橋型、跨徑、材料、建成時(shí)間等基本信息，還包括橋梁的病害、橋梁狀況評(píng)定等相關(guān)內(nèi)容。橋梁的科學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于各大高校和科研單位科學(xué)研究中的模型試驗(yàn)、振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)、風(fēng)動(dòng)實(shí)驗(yàn)、橋梁的荷載試驗(yàn)等產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。這類數(shù)據(jù)的有效分析處理形成各類科學(xué)研究成果，但是此類數(shù)據(jù)的開(kāi)放程度低，造成數(shù)據(jù)資源的極大浪費(fèi)。橋梁的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)主要來(lái)自于橋梁的施工監(jiān)控和成橋運(yùn)營(yíng)階段健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，此類數(shù)據(jù)由安裝在橋梁上的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傳感器獲得，包括位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、應(yīng)變計(jì)、溫度計(jì)、風(fēng)速儀、GPS等。統(tǒng)計(jì)了國(guó)內(nèi)部分橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳感器數(shù)量以及安裝時(shí)間。各類傳感器配以相關(guān)的采集系統(tǒng)來(lái)獲得數(shù)據(jù)信息，再通過(guò)相關(guān)軟件分析、處理，從而掌握橋梁的實(shí)時(shí)健康狀況，對(duì)橋梁的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估與預(yù)測(cè)。整個(gè)橋梁健康監(jiān)測(cè)體系。

2開(kāi)發(fā)橋梁工程領(lǐng)域大數(shù)據(jù)資源意義

利用橋梁的靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以了解橋梁的基本信息，為全國(guó)的橋梁統(tǒng)計(jì)、普查與管理提供信息資源?？蒲袛?shù)據(jù)的開(kāi)放有助于學(xué)術(shù)界的交流、創(chuàng)新，取得更為豐富的科研成果。橋梁動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包括施工監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與成橋運(yùn)營(yíng)階段的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，充分利用與挖掘大數(shù)據(jù)資源，可以提高橋梁的施工質(zhì)量、加快施工進(jìn)度，提前預(yù)測(cè)和解決施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，減少質(zhì)量事故和經(jīng)濟(jì)損失。成橋運(yùn)營(yíng)階段的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)主要為橋梁的健康狀況評(píng)估提供依據(jù)，掌握橋梁所處的狀態(tài)，分析、處理數(shù)據(jù)資源，提高預(yù)測(cè)、分析、解決問(wèn)題的能力?？蔀橥悩蛄旱氖┕す芾砼c養(yǎng)護(hù)等，提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)大數(shù)據(jù)資源的開(kāi)放、共享，有助于節(jié)約國(guó)家資金和社會(huì)資源。

3存在問(wèn)題及解決方法

（1）最先遇到的也是最棘手的問(wèn)題是數(shù)據(jù)的去冗、去噪，從海量數(shù)據(jù)中挖掘大數(shù)據(jù)資源價(jià)值。目前，所列一座特大橋上各類傳感器每天采集的數(shù)據(jù)達(dá)到幾個(gè)GB到幾十GB，甚至上百GB，如此海量的數(shù)據(jù)如何去處理，有效剔除無(wú)用的信息，找尋剩余有用的信息，從而產(chǎn)生新的價(jià)值、新的資源。這也是在大數(shù)據(jù)時(shí)代有效利用大數(shù)據(jù)資源要解決的首要問(wèn)題。解決這一問(wèn)題的主要途徑是編譯相關(guān)的去冗、去噪的智能分析軟件，同時(shí)可以利用云計(jì)算、云分析、云管理等方法來(lái)提高解決這一問(wèn)題的效率，使大數(shù)據(jù)變?yōu)橛杏脭?shù)據(jù)，做到真正智能化分析。

（2）現(xiàn)在各政府部門和科研單位，都在做自己的橋梁信息庫(kù)以及監(jiān)測(cè)研發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)等，而且大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)都是相類似、重復(fù)的。這樣造成資源的極大浪費(fèi)，包括勞動(dòng)力、資金等。解決這一問(wèn)題的有效途徑是加強(qiáng)政府部門、科研單位內(nèi)部以及之間的相互合作，開(kāi)放和共享數(shù)據(jù)資源，這也是大數(shù)據(jù)時(shí)代的必然趨勢(shì)。各部門和科研單位可以有步驟、分階段地開(kāi)放共享各自所擁有的數(shù)據(jù)資源，不論是采用付費(fèi)或免費(fèi)的方式。

（3）由于大數(shù)據(jù)具有“4V”等特點(diǎn)，在大數(shù)據(jù)研究的初期階段，大數(shù)據(jù)的價(jià)值還未充分體現(xiàn)時(shí)，要儲(chǔ)存、分析、利用大數(shù)據(jù)資源，需有軟件、硬件等基礎(chǔ)設(shè)施的投入，國(guó)家和科研單位應(yīng)提供專項(xiàng)資金的支持，同時(shí)國(guó)家可制定相關(guān)鼓勵(lì)支持政策。

（4）在大數(shù)據(jù)時(shí)代成熟以后，應(yīng)建立相關(guān)法規(guī)，規(guī)范和保護(hù)數(shù)據(jù)的開(kāi)發(fā)利用，制訂相關(guān)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，提高數(shù)據(jù)的使用效率。

4結(jié)語(yǔ)

本文首次在橋梁工程領(lǐng)域引入大數(shù)據(jù)概念，提倡用大數(shù)據(jù)的觀察事物的方法和思維方式來(lái)分析、處理、挖掘早已在橋梁工程中應(yīng)用的大數(shù)據(jù)資源。文章首先介紹大數(shù)據(jù)的概念及特點(diǎn)，和在橋梁工程領(lǐng)域產(chǎn)生的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的來(lái)源。其次、說(shuō)明充分開(kāi)發(fā)橋梁工程領(lǐng)域大數(shù)據(jù)資源的重要意義。最后，就目前在橋梁工程應(yīng)用中存在的問(wèn)題提出相關(guān)解決途徑。

作者：劉大洋 黃福偉 劉益銘 王玲 單位：招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司 重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院