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系統管理模塊

　　系統管理模塊主要實(shí)現本系統各使用單位、部門(mén)以及各單位、部門(mén)下用戶(hù)的規范化定義,通過(guò)對角色的權限進(jìn)行定義,對用戶(hù)賦予不同角色,實(shí)現用戶(hù)不同權限范圍的授權訪(fǎng)問(wèn),確保系統使用安全。

　　1.2監測數據和工程信息模塊

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

　　(1)實(shí)現儀器埋設參數的統一維護、管理。

　　(2)支持各類(lèi)人工監測數據的批量導入;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(diǎn)測值、多點(diǎn)測值和相對取值,取值方式豐富。

　　(4)監測數據分析圖形的動(dòng)態(tài)繪制:包括過(guò)程線(xiàn)圖、分布圖、相關(guān)圖、方塊圖、浸潤線(xiàn)圖等,各種圖形都可隨意定制,設置和生成簡(jiǎn)便快捷,可供選用的外觀(guān)風(fēng)格豐富;圖形坐標的范圍、比例可根據繪圖數據自動(dòng)確定,還可依需要手動(dòng)設定和更改。

　　(5)實(shí)現基于三維可視化模型的監測成果交互式查詢(xún)與分析;支持監測成果的導出,包括圖片、CAD或Excel數據表格等。該模塊內嵌有多種監測資料定量分析計算方法:如多元線(xiàn)性逐步回歸、全回歸、偏最小二乘回歸等;可建立監測量的物理模型:包括統計模型、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模型,可建立變形監測系統的分布模型;可分解監測量物理模型中的各組成成分,分析分量間的對比關(guān)系,揭示監測量的變化規律和原因;可根據監測結果的預報模型和預計的環(huán)境量數據,預測監測量的估計值;提供監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(jìn)行分析預測,是本系統的關(guān)鍵部分之一。系統平臺可對大壩在不同條件下的應力、變形、水壓、滲流、裂縫、穩定性和動(dòng)力響應等計算的輸入數據及計算結果進(jìn)行儲存、查詢(xún)、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、穩定計算、裂縫計算、動(dòng)力計算等任務(wù)的管理;可進(jìn)行各種計算模型的導入和管理;提供計算參數的調整;系統指定計算結果的統一格式,并提供計算結果的導入功能;可進(jìn)行計算結果與監測數據過(guò)程曲線(xiàn)的對比;可進(jìn)行數值計算結果查詢(xún),主要包括:過(guò)程線(xiàn)、分布圖、相關(guān)圖、包絡(luò )圖等分析和查詢(xún)。

　　1.4反演分析模塊

　　根據所要反演參數的類(lèi)型及數量,確定所需要的信息;通過(guò)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(jīng)網(wǎng)絡(luò ),并進(jìn)行壩料參數的反演計算。將反演參數、誤差以及必要的過(guò)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定、沉降、壩坡穩定、應力應變、動(dòng)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(dòng)態(tài)監測信息以及計算成果,進(jìn)行大壩安全分析,建立大壩安全評價(jià)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(jìn)行分級并建立預警機制。該模塊可進(jìn)行分級實(shí)時(shí)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(wèn)題,建立相應的應急預案與措施,確保工程安全、順利、高質(zhì)量實(shí)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(gè)部分。安全預警項目包括三類(lèi),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、滲透穩定、整體變形、壩坡穩定等宏觀(guān)方面評價(jià)大壩安全的項目。此外,大壩裂縫在已見(jiàn)高土石壩中普遍存在,且是廣受關(guān)注的可能造成安全隱患的誘因,因而在本系統中也被列為一個(gè)整體安全預警項目。分項項目與典型監測點(diǎn)對應,包括水平位移、沉降、滲流量、孔壓、土壓和裂縫等幾個(gè)方面。對每個(gè)項目的管理均包括項目的添加、對應監測項目和測點(diǎn)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(guò)設定好的設計監控指標,系統自動(dòng)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(guò)設定好的應急方案與預警級別之間的關(guān)系,系統自動(dòng)提出應急方案以供運行人員執行。

　　1.6巡視記錄與文檔管理模塊

　　對大壩安全巡視過(guò)程中產(chǎn)生的視頻、圖片、文檔等資料進(jìn)行管理,并可進(jìn)行查詢(xún)操作。文檔管理主要是對大壩建設和運行過(guò)程中各環(huán)節相關(guān)的圖片、文檔等資料進(jìn)行管理,并可進(jìn)行添加和查詢(xún)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(xún)等操作,本模塊僅限于系統管理員用戶(hù)。包括系統基本數據和多個(gè)模塊共用的公用數據。數據分為兩類(lèi),一次數據(原始數據)為研究對象的基本信息;二次數據是經(jīng)系統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(yǔ)

　　該系統的功能豐富,操作界面友好,特別是將監測數據管理、嵌入式數值計算和反演分析、安全評價(jià)和預警預案等有機地集成于一體,可以實(shí)現與現場(chǎng)其他的生產(chǎn)過(guò)程管理系統的緊密集成,支持計算分析結果的發(fā)布及大壩性態(tài)的動(dòng)態(tài)反演,實(shí)現計算、計劃、執行、反演與優(yōu)化過(guò)程的閉環(huán)管理。納入了數值計算模塊和反演分析模塊,包含了大壩穩定分析、靜動(dòng)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(shí)現了大壩性態(tài)的安全分析及預警。從實(shí)際應用來(lái)看,非常適合水電站運行管理人員及時(shí)、深入的掌握大壩的工作性態(tài)。

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