水利工程信息模型理论和应用研究

朱会山

摘要：现在，在水利工程的信息化过程中，主要存在集成化程度低、智能化程度不高、标准化程度低等问题，由于工程各阶段使用各自的“模型”导致了“信息的孤岛”现象，其原因包括：这是因为信息资源的结构化组织与有效信息的交换不足。

主要的研究成果如下：（1）系统地研究，提出了面向水利工程的全生命周期信息管理的水利工学信息的模型体系和构造。通过水利工程的信息特征和目前水利工程的信息管理模式进行分析，在深入分析BIM理论的意义、特性、核心技术及管理系统的基础上，建立了基本千BIM水利工程信息模型体系的框架和结构，通过信息的集成模式、管理机制和管理流程，为水利工程的信息交换、共享和集成化管理提供理论方法。（2）系统地研究水利工程信息的标准化分类和编码问题。系统地研究信息的分类和编码的基本理论、分类基准、水利工学信息模型系统的体系和构造，构筑各阶段以及各专业领域间的水利工学信息分类基准和统一编码，制作关键的分类表，覆盖水利工程建设资源，建设过程以及建设成果中的信息资源，为信息数据的集成化和标准化奠定了基础。

关键词：水利工程信息模型；信息分类；信息标准

1.研究背景

水利工程是指混合自然界的地下水和地表水？它是指为了得到利益而建设的项目工程。根据工程负担的任务，水利工程可分为水电站、防洪、供水及排水、农田水利、环境水利、港口及航道等施工类型。水利水电工程与其他基础建设工程相比，具有影响面宽、工程规模大、投资多、技术复杂、工期长等特点。

图1：运用科学知识图谱分析CNKI关键词共被引

如图，我们可以发现，在水利工程关键词很多，“应用”呈单打独斗的场面，水利工程信息是记述各类水利工程的基本资料（或属性）和运行状况的信息，主要内容包括工程基本信息及相关工程的调度、安全状况、运行状况、工程效果等。水利工程的基本属性信息通常是由测量计划设计部门、工程管理部门、业务主管部门在工程计划、设计、施工、运行理中收集、整理、归纳而成的。其表现形式的主要公式是数据、文字、图标、图像等，信息量多，使用频率高，需要长期保存。工程运行信息主要由工程运行管理部门在运行中采集、整理，其信息不大，但实时性强，使用频率高，需要长期保存。计算机支援设计，即ComputerAidedDesign（CAD）是目前广泛应用于水利工程学的决策制定、实施、运营管理的信息技术，是综合运用信息工学、计算机科学、学生学等的新技术。

2.文献综述

由于关系数据库具有较深的理论基础，操作简单、容易理解，是目前最广泛使用的数据库系统。这是一个统一数据库，它使用结构化查询语言（SQL）。程序设计提供界面。

关系数据库是基于关系模型的理念建立的，以单一的二维表格的数据结构来描述现实世界实体与实体之间的关系。

法提出的面向对象的数据。可以对复杂的工艺对象和数据进行处理，并将其应用于工艺区域。现实世界被抽象为对象和类（相同特征的对象），对象和类具有明确的标识和关系，该方法记述了数据，存储数据，查询数据，特别是对于复杂的数据的处理能力强。

另一个是寿命周期的各个阶段的纵向，又是跨越时间的直径，国内建筑行业信息集成研究主要以智能建筑和项目管理这两个方面的需求为对象．提出了对象控制信息（PCIS）系统，通过控制目标的三个维度分解、模型信息处理设计，基于现有软件的二次开发实现PCIS的集成实现，统一策略主要是信息统一分类和公共数据库的信息模型以及基于不同功能模块的信息交换平台等。贺成龙等人是信息统一分类、编码和处理中央数据库。

图2：运用科学知识图谱分析WOS关键词共被引

如图所示，在WOS上面，我们可以清晰的看出“水利工程”“应用”“措施”共被引关系程度高，BIM技术在建筑工程领域的研究和应用较多，但水利工程领域的研究应用还处于探索阶段，现在，基于BIM的水利工程信息的集成和管理大多是局部功能的具体实现，缺乏整体水利行业BIM工程整体管理的结构和结构研究，BIM技术是全生命周期管理的服务。水利行业与建筑行业相比具有复杂性和特殊性，需要建立水利业BIM应用的理论基础，构建水利工程的信息模型体系和结构。

图3：运用科学知识图谱dual-map分析WOS关键词年代共被引

如图所示，在dual-maps上面，我们可以清晰的看出，“Hydraulicengineering”“informationclassification”“informationstandards”等关键词在施引区域逐年呈递增走势，在2013年，在被引区域呈猛增走势，因此，水利工程可能是一个安全，替代和适当的工作，以某综合性水利中心工程为例，在设计和施工阶段对HPIM集成平台进行了运行试验。应用情况说明，HPIM集成平台的整体结构满足水利工程多用户、多段数据统一共享和交换要求，在水利工程信息模型中说明了标准集中存储和管理，避免数据流失，提高数据的交换效率和复用性。

本研究主要解决了以下关键技术：

（1）构建水利工程信息管理的BIM模式，提出水利工程信息模型的概念，并通过其框架，将水利工程信息集成到水利工程中。建立信息管理机制。

（2）基于水利工程信息模型系统的体系和结构和信息分类框架，构建适用于不同阶段及不同专业的水利工程信息的分类标准和统一代码。

（3）构建基于IFC标准的水利工程信息模型结构，基于IFC扩张研究，应用生命期各阶段水利工程信息模型的统一表现机制，构建阶段模型和阶段模型的子模式型，为水利工程不同阶段的工程应用提供共享的信息模型。

（4）基于HPIM记述标准的界面，研究开发了三维环境引擎和IFC数据库的水利工学信息模型集成平台。

（5）基于水利工程信息模型的多用户，设计了施工信息集成存储和管理技术。

（6）系统设计和开发在通过上述信息集成理论方法和技术实现的基础上，结合软件开发的技术方法，进行需求分析，功能设计，开发结构设计等HPIM整合平台系统平台.提供HPIM记述标准的界面和三维环境引擎，集成、储存水利工程全过程的信息实现服务千水利工程的HPIM应用。

（7）以系统运用实例验证的综合性水利中心为例，对开发的HPIM整合平台进行了测试.以基于水利工程信息模型的多用户为示范，设计施工信息的集成记忆、传送和共享。

（8）系统总结了本文研究过程和工作成果，总结了水利工程全生命周期管理信息集成共享的理论，总结了关键技术和方法.

图4：运用科学知识图谱K年代聚类分析WOS关键词

如图所示，信息“质量”的高运用是水利工程管理的信息化水平的重要体现，目前水利工程的信息系统和信息化建设的大部分在工程建设过程中是底层业务，是局部功能的具体实现。

3.研究方法

3.2工程信息分类与编码标准化分析

所谓信息分类，是指根据信息的内容或对象的属性和特征，根据某种既定的方法和适用原则进行区分、分类，进而构筑相应的排列顺序和分类系统，达成信息的便利管理和有效利用。

其基本分类原则为：稳定性为科学性，它通过分类对象最稳定的特性和属性进行选择，保证结构分类不会随周围环境要素的变化而变化。

3.2.1信息编码原则

信息符号化是使一定事物和概念具有规则性的过程，是用户和电脑的检索或应用可能的图形，符号，色彩，略语等过程。

利用符号化得到的字符串单纯称为代码，它是现代人的普遍交流信息，是共同识别的有效手段。

在一个信息系统中，代码最基本的作用是对信息的主体进行标记.标记过程在以下几点上被要求.：

（1）唯一一个对象的统一性编码，虽然可以赋予其多个不同的名称。虽然可以用不同的方法来说明，但是在相同的编码标准中，1个被编码的对象只存在1个。

另外，1个代码可以表示1个编码对象。

（2）稳定性信息主体和代码的1对1的对应关系，根据千管理系统制度等外部因素决定不发生变化的编码方法后，成为各系统的基准，根据编码方法编码的代码，适用于设计图纸，业界规格，以及输入的计算机系统。

（3）如果一个代码被变更的话，整个代码系统的就会变成这样，从而带来更多的物力、人力和财产，像这样，在编码代码被编译之前，为了将代码控制在最小限度内，需要使代码相对稳定下来。奇怪的问题如果代码反映了事物的基本特征，就应该选择更稳定的特征。

3.2.2信息分类方法

分类是将一个事物的集合分为多个小集合。由于各要素分析的观点、角度及目的不同，对同一事物的分类也因方法选择而不同。对于不同的事物，由于其中包含的对象是交叉的，所以各集合的交叉不是空的，这导致属于同一事物通过不同的分类方法进行分类时，属于不同的类目不同。

4.数据分析

数据从SurveyMonkey下载到MicrosoftExcel电子表格中并检查其准确性。在初步分析中，计算平均值，标准偏差和相关性，并使用IBMSPSSV24进行内部可靠性和正态性（即偏度和峰度）的测试。

所有变量都具有较高的内部一致性，并且是正态分布的（偏度范围为0.507至0.793峰度范围0.615至0.537）。还对数据进行了缺失数据的审查，18.6％的参与者估算了缺失项目（但从未超过规模的40％）。

表1：均值，标准差和变量之间的零阶相关

*p<0.05

*p<0.01

根据项目的构成阶段性地细分建设项目，一般由项目、单项、单位、部门工程等共同构成（150）。但是，水利水力发电工程中包含的建筑物群的种类很多，其范围广，严格按照以上的阶层构造是很困难的。

因此，对水利水力发电基本建设项目实行专业的区分规定。水利工程项目的分割首先根据工程类型，分为工程和水水和河道工程2种，其中，水力发电站、水库或几个独立建筑物属于集线器工程的范畴，包括灌溉、导水、河道整备等属于导水及河道工程范畴.各工程部分由土建、电气机械安装、金接合、临时工程等构成，各构成工程在三级阶段分阶段细分项目，分为建设项目；单位和部门/分项的第三层级。

水利工程分配体系分为上述第三阶段，分为土方挖掘、石积工程、穿孔工程、混凝土工程、模板工程、石方挖掘、土石方回填、水泥工程、电气机械金属结构设备及安装作业等，分别进行钢管的制作和安装工程等，分别符号化。分派建造费

5.结论与建议

本研究旨在探讨教练的心理健康素养与抑郁有关，以及他们的角色认知与他们参与促进，预防和早期干预年轻人的关系。部分支持研究假设，心理健康问题的个人经历与更高水平的心理健康素养有关

图5：运用NVIVO词频分析查询高频共引词汇

如图，运用NVIVO高频词汇分析，通过IBM广度和角色效能对这些行为中的每一种都有间接影响。水利工程是高频词汇，该标准将水利工程分别编码为18种：河流、水库、水文测站、堤防（段）、堤防、沉滞（行）洪水区域、湖、奸、机电排泄站、水门、河道断面、交叉河工程、治川工程、堤防建筑物、灌溉区水力发电项目，水土保持工程及其他.为了像河流和水库那样确定对象的属性特征，将对象的工程种类、位置、编号等用字母数字组合编码，河川编码为“ABTFFSS”这样的8位编码，“A”为1位数的字母，另外，“BT”是两位数的字符，表示流域或水系的地块，“FFSS”是四位字符或数字，代表任何一条河流；水坝以“ABTFFSSNNY”的11为代码，“A”为1位字符，表示工程类别，“BTFFSS”表示水库所在河的水系统，“NNN”表示3位数字和字母，表示该水系中某水库的编号，“Y”表示1位数字，表示水库类。

空间英语为“Space”。是划定三维抽象或物理界限的领域，有特定的目的。工程空间可以根据功能进行定义，也可以通过围合形式来定义，水利工程空间可以包含实体空间。元素为“Element”，即要素。

专业领域的英语为“Disciplines”，指学科或科学的分支领域。项目阶段的英语为“ProjectPhase”，根据时间划分项目过程阶段的构成，各项目都应该拥有重要的项目成果。建筑产品是“BuildingProducts”，或者是建筑部件。在项目的实施和运行过程中产生的工程实体的原料、设备及其组合是永久性的零部件，是构成建筑物的基本单元。建筑产品有多种形式，单体产品、组合产品或购买的设备物品等属于建筑产品的范畴。例如建筑基本材料的砂，或者完成的混凝土，这些是材料，是建筑产品，同时出现在各自的分类表中。

主要研究成果如下：1、系统研究，提出水利工程全寿期信息管理的水利工程信息模型体系和结构．分析水利工程项目特征、信息流程及信息管理模型、系统研究BIM的内涵和外延、模型式和技术，提出水利工程BIM应用模式水利工程的信息模型，并对模型的构建和集成机制进行了研究，建立了水利工程信息模型的实现框架和基本结构，提出了水利工程信息管理的指导流程．为了管理水利工程的集成信息管理，最终为实现水利工程的信息交换和共享提供理论依据。

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