CN106503811A - 一种基于大数据的基础设施全生命周期管理方法 - Google Patents

一种基于大数据的基础设施全生命周期管理方法 Download PDF

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王洪松
吴忠波
李�学
陈劲松
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Abstract

本发明涉及一种基于大数据的基础设施全生命周期管理方法，包括：半结构化数据存储、非结构化数据存储、建立关联关系和信息展现四个过程。本发明提供的基于大数据的基础设施全生命周期管理方法，使用信息化的手段，以设施为核心在计算机中虚拟出一座与真实基础设施完全一致的大数据管理系统，通过使用数据定义的一致性相关环境，基础设施全生命周期内各方面使用的信息可以集合起来，实现信息按照一致的计算机可处理的形式进行集成、共享和交换，解决基础设施在各个阶段中数据残缺、丢失或者不准，信息查询费时费力，无法利用已有信息进行数据挖掘、经验分析和知识共享的问题，可以很好地满足实际应用的需要。

Description

一种基于大数据的基础设施全生命周期管理方法
技术领域
本发明属于基础设施信息化管理技术领域，具体涉及一种基于大数据的基础设施全生命周期管理方法。
背景技术
基础设施行业主要包括：石油、化工、电力、核电、航空、轻工以及建筑等。基础设施从规划到退役大致可以分为设计、建设、运营和退役等几个阶段。管理这些阶段所产生的数据的信息化分为如下两大阶段：
(1)没有信息化手段阶段，在上个世纪90年代及以前，国内的基础设施都建有专门的档案室，采用馆藏的方式存储设计和施工过程中的数据；而生产运行的数据存放于生产运行部门，生产人员需要查找资料时，需要从档案室借出图纸和文件。这样的查询效率非常低效，并且有可能由于保管不善导致资料的丢失和缺失。
(2)电子档案系统阶段，从上个世纪90年代后期到现在，项目总包方采用二、三维计算机辅助设计系统，能够生成数字化的资料，同时利用扫描设备将一些纸质文件扫描成电子图纸(例如TIFF、BMP等)。移交给业主的资料变成了电子资料，业主建立电子档案管理系统，存放这些内容。相比于没有信息化手段，水平提升了很多。不同部门的用户可以通过网络的方式快速查询到电子档案，资料查询效率大幅提升，准确度也大幅提升。但由于所有信息都存放于电子文档中，只有人才能读懂这些信息。这些系统只利用了计算机的存储能力，却无法利用计算机的分析能力。
因此，当前需要探讨如何让计算机帮助人们对信息进行处理和分析，实现数据在不同系统中自由转换和流动，最终以大数据的方式存放于数据库中，辅助企业做出正确的决策。亦即所有信息不仅存放于文件中，更要实现以对象的方式管理这些信息，管理除了图纸上表达的有限信息外的其他与生产密切相关的数据。实现数据从设计阶段到施工阶段再到调试阶段以及运维阶段的自由流转，从而减少信息的丢失以及因此不得不进行二次输入带来的效率降低和准确性降低。当前亟待研发能满足上述要求的方法。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可避免出现上述技术缺陷的基于大数据的基础设施全生命周期管理方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：
一种基于大数据的基础设施全生命周期管理方法，包括：半结构化数据存储、非结构化数据存储、建立关联关系和信息展现四个过程。
进一步地，所述基于大数据的基础设施全生命周期管理方法具体包括以下步骤：
步骤1)使用类型对设施的属性进行规范，相同类型设施均实例化自同一个类型；
步骤2)定义设施类型，派生自基类，使设施在不同的阶段使用相同的定义；
步骤3)定义类型包含的属性字段，在使用类型实例化设施时，将这些属性字段赋予特定的值；
步骤4)实例化设施，每一个设施都有一个唯一的位置编码，用于表示该设施的唯一性；
步骤5)在基础设施的不同阶段，使用外部系统接口，逐渐完善设施的属性；
步骤6)定义关联关系类型，采用主-谓-宾方式定义两个设施之间的关系；
步骤7)不同的设施之间采用关联关系进行关联，两个设施之间设定一种关系；
步骤8)使用图论搜索算法，从一个设施按照一定关系查找到另一个设施；
步骤9)采用三维模型文件的方式存储设施的空间布局，并使用统一的三维可视化方式在各个终端上进行展现和交互。
进一步地，所述半结构化数据存储具体为：将半结构化数据以Key-Value的方式存储于NOSQL数据库中。
进一步地，非结构化数据存储具体为：将非结构化数据存储于高速磁盘阵列中，并在NOSQL数据库中建立这些非结构化数据的索引。
进一步地，所述非结构化数据包括三维矢量模型和二维矢量逻辑图。
进一步地，建立关联关系具体为：采用一阶逻辑方式建立起半结构化数据、非结构化数据相互关系，实现数据的智能化多阶推理。
本发明提供的基于大数据的基础设施全生命周期管理方法，使用信息化的手段，以设施为核心在计算机中虚拟出一座与真实基础设施完全一致的大数据管理系统，通过使用数据定义的一致性相关环境，基础设施全生命周期内各方面使用的信息可以集合起来，实现信息按照一致的计算机可处理的形式进行集成、共享和交换，解决基础设施在各个阶段中数据残缺、丢失或者不准，信息查询费时费力，无法利用已有信息进行数据挖掘、经验分析和知识共享的问题，可以很好地满足实际应用的需要。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明基于大数据的基础设施全生命周期管理方法的数据组织图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于大数据的基础设施全生命周期管理方法，包括：半结构化数据存储、非结构化数据存储、建立关联关系和信息展现四个过程，如图1所示，具体包括以下步骤：
步骤1)使用类型对设施的属性进行规范，相同类型设施均实例化自同一个类型；所有类型都派生自同一个基类(Thing)，所述基类只定义了设施的唯一标识；
步骤2)定义设施类型，派生自基类(Thing)，使设施在不同的阶段使用相同的定义，确保不同的输入输出接口能够准确访问到对应的数据；定义类型的时候，可以采用国际标准(例如ISO15926)、行业标准或者企业内部标准，每个类型都有唯一编码(CODE)用于区分；
步骤3)定义类型包含的属性字段，在使用类型实例化设施时，将这些属性字段赋予特定的值；属性字段根据在应用过程中的需求，可以进行增减；每个属性字段也有唯一的编码；
步骤4)实例化设施，每一个设施都有一个唯一的位置编码，用于表示该设施的唯一性，一旦拥有编码即表示该设施存在；在后续的生命周期中，必须使用该编码进行引用和编辑；
步骤5)在基础设施的不同阶段(工艺系统分析，P&ID，3D以及BOM等)，使用外部系统接口，逐渐完善设施的属性；
步骤6)定义关联关系类型，采用主-谓-宾方式定义两个设施之间的关系，常用的关系例如：包括，上下游等；
步骤7)不同的设施之间采用关联关系进行关联，两个设施之间设定一种关系，理论上，N个设施包含的关系为N*(N-1)/2，最终形成一个网状数据结构(图结构)；
步骤8)使用图论搜索算法，从一个设施按照一定关系查找到另一个设施；
步骤9)采用三维模型文件的方式存储设施的空间布局，并使用统一的三维可视化方式在各个终端上进行展现和交互；这需要对主流的三维格式进行统一发布，变成轻量化可以在不同终端进行查看的模型。
设施的拓扑逻辑采用二维矢量图的方式进行存储，使用SVG的方式进行展现和交互。设施的其他文件，转换成HTML5，进行统一展现。设施的数据使用BI的方式，以卡片、表格、图表等方式进行展现。
所述半结构化数据存储具体为：由于半结构化数据的特殊性，所以将半结构化数据以Key-Value的方式存储于NOSQL数据库中。
非结构化数据存储具体为：将非结构化数据存储于高速磁盘阵列中，并在NOSQL数据库中建立这些非结构化数据的索引。所述非结构化数据包括三维矢量模型、二维矢量逻辑图和其他二维格式文件。
建立关联关系具体为：采用一阶逻辑方式建立起半结构化数据、非结构化数据相互关系，实现数据的智能化多阶推理。
信息展现用于展现半结构化数据和非结构化数据以及基于展现的交互，展现终端包括PC端桌面应用、WEB应用以及移动应用。
图2为本发明的基于大数据的基础设施全生命周期管理方法的数据组织图。
本发明提供的基于大数据的基础设施全生命周期管理方法，使用信息化的手段，以设施为核心在计算机中虚拟出一座与真实基础设施完全一致的大数据管理系统，通过使用数据定义的一致性相关环境，基础设施全生命周期内各方面使用的信息可以集合起来，实现信息按照一致的计算机可处理的形式进行集成、共享和交换，解决基础设施在各个阶段中数据残缺、丢失或者不准，信息查询费时费力，无法利用已有信息进行数据挖掘、经验分析和知识共享的问题，可以很好地满足实际应用的需要。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种基于大数据的基础设施全生命周期管理方法，其特征在于，包括：半结构化数据存储、非结构化数据存储、建立关联关系和信息展现四个过程。
2.根据权利要求1所述的步骤，其特征在于，所述基于大数据的基础设施全生命周期管理方法具体包括以下步骤：
步骤1)使用类型对设施的属性进行规范，相同类型设施均实例化自同一个类型；
步骤2)定义设施类型，派生自基类，使设施在不同的阶段使用相同的定义；
步骤3)定义类型包含的属性字段，在使用类型实例化设施时，将这些属性字段赋予特定的值；
步骤4)实例化设施，每一个设施都有一个唯一的位置编码，用于表示该设施的唯一性；
步骤5)在基础设施的不同阶段，使用外部系统接口，逐渐完善设施的属性；
步骤6)定义关联关系类型，采用主-谓-宾方式定义两个设施之间的关系；
步骤7)不同的设施之间采用关联关系进行关联，两个设施之间设定一种关系；
步骤8)使用图论搜索算法，从一个设施按照一定关系查找到另一个设施；
步骤9)采用三维模型文件的方式存储设施的空间布局，并使用统一的三维可视化方式在各个终端上进行展现和交互。
3.根据权利要求1-2所述的步骤，其特征在于，所述半结构化数据存储具体为：将半结构化数据以Key-Value的方式存储于NOSQL数据库中。
4.根据权利要求1-3所述的步骤，其特征在于，非结构化数据存储具体为：将非结构化数据存储于高速磁盘阵列中，并在NOSQL数据库中建立这些非结构化数据的索引。
5.根据权利要求1-4所述的步骤，其特征在于，所述非结构化数据包括三维矢量模型和二维矢量逻辑图。
6.根据权利要求1-5所述的步骤，其特征在于，建立关联关系具体为：采用一阶逻辑方式建立起半结构化数据、非结构化数据相互关系，实现数据的智能化多阶推理。
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