大壩安全預警信息管理的分析論文

　　1各模塊的功能及應用

　　1.1系統(tǒng)管理模塊

　　系統(tǒng)管理模塊主要實現本系統(tǒng)各使用單位、部門以及各單位、部門下用戶的規(guī)范化定義,通過對角色的權限進行定義,對用戶賦予不同角色,實現用戶不同權限范圍的授權訪問,確保系統(tǒng)使用安全。

　　1.2監(jiān)測數據和工程信息模塊

　　該模塊可以對大壩的PBS結構、大壩安全監(jiān)測規(guī)劃的監(jiān)測斷面、安全監(jiān)測所用的儀器類型以及監(jiān)測儀器的埋設路徑等基礎信息進行定義,實現基礎業(yè)務數據的維護功能,為安全監(jiān)測的綜合分析提供基礎數據。同時,根據編入的數據分析模型,對大壩各類動態(tài)信息(環(huán)境量、效應量及工程信息等)進行查詢、統(tǒng)計分析、可視化展示及報表編制等。重點實現內容包括:

　　(1)實現儀器埋設參數的統(tǒng)一維護、管理。

　　(2)支持各類人工監(jiān)測數據的批量導入;制作高度復雜和格式多變的報表。

　　(3)可制作年、季、月、旬、周、日報表,可以輸出單點測值、多點測值和相對取值,取值方式豐富。

　　(4)監(jiān)測數據分析圖形的動態(tài)繪制:包括過程線圖、分布圖、相關圖、方塊圖、浸潤線圖等,各種圖形都可隨意定制,設置和生成簡便快捷,可供選用的外觀風格豐富;圖形坐標的范圍、比例可根據繪圖數據自動確定,還可依需要手動設定和更改。

　　(5)實現基于三維可視化模型的監(jiān)測成果交互式查詢與分析;支持監(jiān)測成果的導出,包括圖片、CAD或Excel數據表格等。該模塊內嵌有多種監(jiān)測資料定量分析計算方法:如多元線性逐步回歸、全回歸、偏最小二乘回歸等;可建立監(jiān)測量的物理模型:包括統(tǒng)計模型、人工神經網絡模型,可建立變形監(jiān)測系統(tǒng)的分布模型;可分解監(jiān)測量物理模型中的各組成成分,分析分量間的對比關系,揭示監(jiān)測量的變化規(guī)律和原因;可根據監(jiān)測結果的預報模型和預計的環(huán)境量數據,預測監(jiān)測量的估計值;提供監(jiān)測數據合理性判斷與趨勢預測功能。

　　1.3數值計算模塊

　　該模塊可對大壩性態(tài)進行分析預測,是本系統(tǒng)的關鍵部分之一。系統(tǒng)平臺可對大壩在不同條件下的應力、變形、水壓、滲流、裂縫、穩(wěn)定性和動力響應等計算的輸入數據及計算結果進行儲存、查詢、瀏覽、二三維可視化展示及報表等,并可操作嵌入計算。提供針對靜力計算、滲流計算、穩(wěn)定計算、裂縫計算、動力計算等任務的管理;可進行各種計算模型的導入和管理;提供計算參數的調整;系統(tǒng)指定計算結果的統(tǒng)一格式,并提供計算結果的導入功能;可進行計算結果與監(jiān)測數據過程曲線的對比;可進行數值計算結果查詢,主要包括:過程線、分布圖、相關圖、包絡圖等分析和查詢。

　　1.4反演分析模塊

　　根據所要反演參數的類型及數量,確定所需要的信息;通過有限元計算生成訓練樣本;訓練和優(yōu)化用于替代有限元計算的神經網絡,并進行壩料參數的反演計算。將反演參數、誤差以及必要的過程信息存入數據庫供其他單元調用。

　　1.5安全預警與應急預案模塊

　　提出高心墻堆石壩滲透穩(wěn)定、沉降、壩坡穩(wěn)定、應力應變、動力反應等方面的控制標準,建立大壩的綜合安全指標體系。根據動態(tài)監(jiān)測信息以及計算成果,進行大壩安全分析,建立大壩安全評價模型;結合安全指標體系,針對不同的異常狀態(tài)及其物理成因,對異常狀態(tài)進行分級并建立預警機制。該模塊可進行分級實時報警,并可給出預警狀態(tài)信息。根據安全預警與預案判別分析結果,對可能出現的安全問題,建立相應的應急預案與措施,確保工程安全、順利、高質量實施,并可人工修改應急方案。本模塊包括安全預警項目、安全指標體系、應急預案管理和安全預警信息四個部分。安全預警項目包括三類,即整體項目、分項項目和定制項目。整體項目是指從壩前蓄水位、滲透穩(wěn)定、整體變形、壩坡穩(wěn)定等宏觀方面評價大壩安全的項目。此外,大壩裂縫在已見高土石壩中普遍存在,且是廣受關注的可能造成安全隱患的誘因,因而在本系統(tǒng)中也被列為一個整體安全預警項目。分項項目與典型監(jiān)測點對應,包括水平位移、沉降、滲流量、孔壓、土壓和裂縫等幾個方面。對每個項目的管理均包括項目的添加、對應監(jiān)測項目和測點的選取、判別基準值和安全指標的設定、應急預案的建議等。通過設定好的設計監(jiān)控指標,系統(tǒng)自動發(fā)出報警信號,報警信號可以采用桌面提醒、郵件提醒和短信提醒。不同級別的預警響應的應急預案不同,通過設定好的應急方案與預警級別之間的關系,系統(tǒng)自動提出應急方案以供運行人員執(zhí)行。

　　1.6巡視記錄與文檔管理模塊

　　對大壩安全巡視過程中產生的視頻、圖片、文檔等資料進行管理,并可進行查詢操作。文檔管理主要是對大壩建設和運行過程中各環(huán)節(jié)相關的圖片、文檔等資料進行管理,并可進行添加和查詢操作。

　　1.7數據庫管理模塊

　　主要用于數據的錄入、修改及查詢等操作,本模塊僅限于系統(tǒng)管理員用戶。包括系統(tǒng)基本數據和多個模塊共用的公用數據。數據分為兩類,一次數據(原始數據)為研究對象的基本信息;二次數據是經系統(tǒng)分析等對一次數據處理得到,以便于各模塊的調用。

　　2結束語

　　該系統(tǒng)的功能豐富,操作界面友好,特別是將監(jiān)測數據管理、嵌入式數值計算和反演分析、安全評價和預警預案等有機地集成于一體,可以實現與現場其他的生產過程管理系統(tǒng)的緊密集成,支持計算分析結果的發(fā)布及大壩性態(tài)的動態(tài)反演,實現計算、計劃、執(zhí)行、反演與優(yōu)化過程的閉環(huán)管理。納入了數值計算模塊和反演分析模塊,包含了大壩穩(wěn)定分析、靜動力結構分析、滲流分析和裂縫等計算分析和反演分析功能,實現了大壩性態(tài)的安全分析及預警。從實際應用來看,非常適合水電站運行管理人員及時、深入的掌握大壩的工作性態(tài)。

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