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基于工程大数据的大坝数据仓库体系研究 摘要： 以数字技术为核心的新一轮技术革命和产业变革的 大环境里，工程大数据是数字经济发展的战略底座，亟待数字 化转型升级。以大坝工程为例，在其设计、建设、运维的工程 全生命周期里，既有传统的结构化数据如工程分解结构信息、 合同信息等，又有非结构化的数据如文档、图片等。数据总量 极其庞大、类型繁杂，仅依靠传统的数据库和应用系统架构很 难高效地处理。本文在了解工程资产的产生背景、发展现状及 应用前景的基础上，引入数据仓库作为本文研究的基础，提出 建设企业级数据仓库 (Enterprise Data Warehouse)( 简称 EDW) ，利用大数据仓库理念，集成包括采购、运输、到货验 收、入库、出库、安装、验收、运行、维护 9 个方面的大坝工 程数据资料，探讨建立大坝工程大数据仓库体系的设计思路和 架构。大数据仓库使得大坝工程的管理方式灵活方便，为其科 研、生产及管理人员提供了丰富的数据信息。 关键词： 大数据；工程数字资产；数据仓库 1. 引言 信息技术与智能控制技术已在大坝的建设过程中得到越来越多 的认可，借助现代信息技术、互联网技术和智能控制技术 ,在大坝建 设期间将感知、分析和控制为主导的人工智能理念成功应用于大坝 建设的施工与管理中 ,以 智能建造“ ”为代表的中国引领世界坝工技术 发展的新时代已经到来。 如何高效利用工程全生命周期产生的大量数据，使其更好得服 务于仿真大坝系统是一个值得解决探究的问题。本文运用大数据数 据仓库的理念，研究建立结构规范、易于共享、扩展性强的面对仿 真大坝系统的大数据工程资产数据仓库，梳理适用于仿真大坝系统 应用的数据关系，提高了仿真大坝系统调用数据计算的能力。 1. 仿真大坝系统介绍 1.1 定义与内涵 仿真大坝系统是在工业互联网战略基础上，为实现智能建造对 全面感知、真实分析、实时控制的需求而提出。仿真大坝系统包括 数字大坝“ ”和 “仿真大坝 ”。 数字大坝“ ”是以大坝 BIM 模型为基础，全 面集成工程设计、施工和运行全生命期的各类结构设计、工程地 质、工程施工信息和工程安全监测数据，从而建设一座集成大坝全 部信息的数字孪生大坝。 仿真大坝“ ”是指在 数字大坝“ ”的基础上，对数字大坝的工程参 数、边界、进程和动态响应开展全面的分析，集成先进的仿真分析 软件，开展对大坝工程工作性态的实时动态仿真与反馈。仿真大坝 系统的建设除了建造一座实体大坝的孪生大坝之外，其真实内涵还 包括具备动态调控功能。通过仿真大坝系统的建设，最终实现大坝 工作性态的全自动感知、分析、决策与调控，并最终实现大坝工作 性态的全程动态安全和关键参数指标的最优化智能控制。 1.2 仿真大坝系统功能设计 仿真大坝有 4 个主要功能：自动感知、实时仿真、决策支持和 智能调控。其中自动感知功能为仿真计算提供边界条件和计算参 数，包括环境信息、材料信息、结构信息、进度信息、施工信息、 温控信息、监测信息等，为大坝实时仿真提供全方位的基础数据、 基础信息支撑。 实时仿真的功能可以实现大坝工作性态的实时仿真与反馈，包 括进行线弹性分析、非线性分析、多场耦合、高性能计算、反馈分 析等。为大坝实现实时仿真提供全方位的数值模拟和反馈分析功能 提供保障，并提供实时温度场、应力场、渗流场、位移场、变形 场、安全系数场等方面的仿真计算结果。 决策支持功能则是根据仿真计算结果调用工程智能决策库，自 动判断大坝是否安全，并确定最优解决方案，提出最优控制参数指 标群。调用的工程智能决策库包括大坝混凝土理想温度控制曲线标 准知识库、混凝土强度曲线标准知识库、混凝土温差控制标准知识 库、混凝土允许应力标准知识库等。这些知识库为决策支持系统实 现仿真计算结果合理性与安全性进行智能识别与判断提供支撑，并 提出建议的浇筑温度、冷却水温、浇筑进度、挡水时机、高度等指 标要求及建议控制参数。 智能调控功能是基于最优的解决方案，对当前实施方案的控制 指标和参数进行动态调控。智能调控包括对拌合、运输、接缝灌 浆、蓄水控制、运行调控等方面。