水利水電工程安全監(jiān)測(cè)智能化數(shù)據(jù)管理分析及決策支持系統(tǒng)
時(shí)間：2018-06-04來(lái)源：中國(guó)水工設(shè)備網(wǎng)
技術(shù)簡(jiǎn)介
1、技術(shù)來(lái)源
90年代后，隨著計(jì)算機(jī)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的高速發(fā)展，出現(xiàn)了許多Windows環(huán)境下的大壩安全監(jiān)控信息系統(tǒng)。該類系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)的數(shù)十座大壩工程，但均以數(shù)據(jù)采集和管理為核心，缺乏有效的綜合分析評(píng)價(jià)的功能。近幾年來(lái)，一些科研院所開(kāi)始開(kāi)發(fā)具有綜合評(píng)價(jià)和輔助決策功能的大壩安全監(jiān)控專家系統(tǒng)，在此類系統(tǒng)中，將人工智能技術(shù)引入大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理和分析評(píng)價(jià)，通過(guò)工程中的應(yīng)用，均取得了一些科研成果，但實(shí)用性仍存在不足。
為了達(dá)到高效、準(zhǔn)確分析工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，滿足工程安全分析的要求，我公司經(jīng)多年潛心研究，開(kāi)發(fā)了“水利水電工程安全監(jiān)測(cè)智能化數(shù)據(jù)管理分析及決策支持系統(tǒng)”，本系統(tǒng)由“自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集”、“綜合管理分析”、“模型管理分析”、“綜合分析推理”和“web信息發(fā)布”5個(gè)子系統(tǒng)組成。其技術(shù)水平已超過(guò)了國(guó)內(nèi)同類軟件系統(tǒng)產(chǎn)品，具有開(kāi)放的自動(dòng)化采集接口、靈活的體系設(shè)置、全面實(shí)用的分析方法及實(shí)用的綜合分析評(píng)判功能，并成功應(yīng)用于多個(gè)水利水電工程。
同時(shí)，針對(duì)國(guó)內(nèi)工程變形監(jiān)測(cè)自動(dòng)化程度低，MCU采集精度差、功能單一、接口協(xié)議多樣等問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，分別為DB3200型真空激光準(zhǔn)直測(cè)壩變形系統(tǒng)、DB4000型多功能數(shù)據(jù)采集裝置、DB1220A型CCD垂線坐標(biāo)儀、DB2220A型CCD雙金屬標(biāo)儀等自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集設(shè)備，為系統(tǒng)前期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)快速、準(zhǔn)確獲取及后期觀測(cè)數(shù)據(jù)可靠性分析提供了基礎(chǔ)。
本系統(tǒng)擁有發(fā)明專利1項(xiàng)、實(shí)用新型專利2項(xiàng)、計(jì)算機(jī)軟件著作登記權(quán)5項(xiàng)，水利部科技成果鑒定結(jié)論為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。
2、技術(shù)原理
其系統(tǒng)基本功能為：
（1）準(zhǔn)確、快速地進(jìn)行自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集、傳輸，向有關(guān)單位和人員的技術(shù)決策提供可靠的數(shù)據(jù)、信息和分析評(píng)判成果。強(qiáng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理分析和預(yù)報(bào)反饋的能力，特別是解決安全監(jiān)控實(shí)際問(wèn)題的能力，圍繞工程建筑物安全穩(wěn)定評(píng)判的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題：如：土石壩壩體的沉降和穩(wěn)定，壩體、壩基的滲漏和滲透破壞，瀝青混凝土心墻的穩(wěn)定和滲漏，土石壩壩后浸沒(méi)等，提供更多輔助決策的支持。
（2）操作靈活、快捷、方便。系統(tǒng)具有良好的人機(jī)對(duì)話環(huán)境，良好的視圖設(shè)計(jì)和繪圖功能，支持圖形、表格、文字等各類信息的顯示、輸出，支持分析人員交互式完成綜合分析推理。系統(tǒng)具有傻瓜式人工智能和技術(shù)決策特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控系統(tǒng)。
（3）具備數(shù)據(jù)整編、常規(guī)分析方法、各類圖表輸出等功能，滿足規(guī)程規(guī)范要求，保證了分析結(jié)果的可靠性、合理性，提高了報(bào)告編寫效率和質(zhì)量。
（4）實(shí)現(xiàn)通用性和特殊性的有機(jī)結(jié)合。在有針對(duì)性的解決特有工程問(wèn)題的同時(shí)，系統(tǒng)滿足通用性要求：嚴(yán)格依據(jù)我國(guó)水工建筑安全管理、檢查、監(jiān)測(cè)有關(guān)的規(guī)程、規(guī)范的規(guī)定，參照國(guó)內(nèi)外有關(guān)安全監(jiān)控、管理的成果和經(jīng)驗(yàn)。
（5）根據(jù)使用對(duì)象的功能需求不同，系統(tǒng)進(jìn)行了嚴(yán)格的安全控制及功能劃分，在確保數(shù)據(jù)安全的前提下，為不同級(jí)別用戶開(kāi)放不同的功能模塊，可以保證系統(tǒng)能按使用單位的需要進(jìn)行功能的定制，使系統(tǒng)具有更高靈活性、實(shí)用性及可推廣性。
3、技術(shù)特點(diǎn)
本系統(tǒng)是一個(gè)集現(xiàn)代自動(dòng)化測(cè)控、計(jì)算機(jī)、軟件工程、水工監(jiān)測(cè)和人工智能等技術(shù)為一體的高科技集成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。系統(tǒng)功能完善、技術(shù)先進(jìn)，運(yùn)行穩(wěn)定，自動(dòng)化采集系統(tǒng)定時(shí)、實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)精準(zhǔn)；系統(tǒng)分析項(xiàng)目齊全、分析結(jié)論合理，各類報(bào)表格式滿足規(guī)范要求。解決了監(jiān)測(cè)自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集，簡(jiǎn)化了資料整編分析工作，不僅面向基層的工程技術(shù)人員，而且滿足技術(shù)管理決策的人員的需求，可向相關(guān)人員提供方法、模型、建筑物安全評(píng)判和綜合推理分析評(píng)判和輔助決策等多方面支持，軟件本身和成果報(bào)告已經(jīng)在技術(shù)管理和技術(shù)決策活動(dòng)中發(fā)揮作用，為工程穩(wěn)定運(yùn)行提供了大量資料數(shù)據(jù)，為決策者提供可靠的決策依據(jù)。
技術(shù)指標(biāo)
DB3200型真空激光準(zhǔn)直測(cè)壩變形系統(tǒng)
精度：±0.05mm；
分辨率：0.01mm；
采樣時(shí)間：≤1s/點(diǎn)。
DB4000型多功能數(shù)據(jù)采集裝置
可采集傳感器類型：振弦式、電阻式、電壓式傳感器；
通訊方式：RS-485；
波特率：1200、2400、4800、9600；
采集速度：一個(gè)通道采集一次約23s。
DB2220A型CCD雙金屬標(biāo)儀
量程：50mm；
精度：±0.05mm；
分辨率：0.01mm；
采樣時(shí)間：≤1s/點(diǎn)。
DB1220A型CCD垂線坐標(biāo)儀
量程：兩向均為48mm；
分辨率：兩向均為0.01mm；
全量程非線誤差：兩向均為≤0.10mm；
采集速度：兩向均為2s+(1s～250s)；
通訊總線：RS-485。
技術(shù)持有單位介紹
中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱“中水東北公司”）是于2002 年12 月由國(guó)家經(jīng)貿(mào)委、水利部、建設(shè)部等五部委批準(zhǔn)的水利水電勘察設(shè)計(jì)行業(yè)的轉(zhuǎn)制企業(yè)，前身為1953 年成立的水利部東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院。
2009年，水利部以我公司為依托組建水利部寒區(qū)工程技術(shù)研究中心，開(kāi)展寒區(qū)水利工程技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)，為寒區(qū)水利工程的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工和管理提供技術(shù)支撐。2010年，公司被認(rèn)定為高新技術(shù)企業(yè)。公司擁有水利水電勘察、設(shè)計(jì)、咨詢、電力、監(jiān)理、造價(jià)、工程總承包以及建筑、市政、環(huán)保、交通、通訊等行業(yè)的甲級(jí)設(shè)計(jì)資質(zhì)。是持有國(guó)家行業(yè)主管部門核發(fā)的40 余種專業(yè)和20 余種資質(zhì)證書、并擁有對(duì)外經(jīng)營(yíng)權(quán)的科技型企業(yè)。
公司擁有精湛的專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍，近千名專業(yè)技術(shù)人員中，教授級(jí)高級(jí)工程師占6.8%，高級(jí)專業(yè)技術(shù)職務(wù)占48.2%。擁有省級(jí)設(shè)計(jì)大師7 名、勘察大師2 名、省級(jí)青年建筑師1 名、省級(jí)青年設(shè)計(jì)大師2名，國(guó)家首批“新世紀(jì)百千萬(wàn)人才工程”國(guó)家級(jí)人選1 名，享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼人員7 名。
半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，共承擔(dān)了國(guó)內(nèi)外水利、水電、建筑、市政、交通、通訊、化工、環(huán)境等工程的規(guī)劃、勘測(cè)、設(shè)計(jì)、評(píng)估、監(jiān)理、咨詢以及工程總承包、技術(shù)服務(wù)等項(xiàng)目近500 余個(gè)，其中水利水電項(xiàng)目水庫(kù)總庫(kù)容達(dá)近680 多個(gè)億m3，水電站裝機(jī)總?cè)萘拷?0000MW。十年來(lái)，獲國(guó)家、省部級(jí)共200 余項(xiàng)，并獲得國(guó)家專利30余項(xiàng)。
應(yīng)用范圍及前景
本系統(tǒng)的編制符合國(guó)家現(xiàn)行安全監(jiān)測(cè)相關(guān)技術(shù)規(guī)范及大壩安全有關(guān)的管理規(guī)定；采用了先進(jìn)的編程語(yǔ)言及技術(shù)，結(jié)合工程實(shí)際、安全可靠、可擴(kuò)充性強(qiáng)， 滿足監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、整編、分析、模型預(yù)測(cè)及智能推理等安全監(jiān)測(cè)全過(guò)程的功能要求。
本系統(tǒng)已在尼爾基水利樞紐、南水北調(diào)、蒲石河抽水蓄能電站、哈達(dá)山水利樞紐等十?dāng)?shù)個(gè)工程中得到成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、整編及分析，實(shí)時(shí)、精確地監(jiān)測(cè)和饋控了工程安全運(yùn)行狀況,為使用單位及上級(jí)有關(guān)管理部門對(duì)工程安全狀況做出準(zhǔn)確而高效的評(píng)判及決策提供了可靠依據(jù),充分發(fā)揮了工程的發(fā)電效益、防洪效益、灌溉效益及民生水利效益,為電站的正常運(yùn)行提供了有效支持，創(chuàng)造了顯著的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過(guò)在國(guó)內(nèi)十?dāng)?shù)個(gè)大型水利水電工程中的成功應(yīng)用，系統(tǒng)獲得了使用單位的一致肯定，已成為使用單位安全監(jiān)測(cè)管理人員必備的工作軟件。目前，系統(tǒng)前期的科研與開(kāi)發(fā)工作已經(jīng)結(jié)束，后期進(jìn)入了推廣階段，市場(chǎng)價(jià)格較前期相比具有更加良好的推廣優(yōu)勢(shì)。
該系統(tǒng)以促進(jìn)國(guó)內(nèi)大型水利水電工程安全監(jiān)測(cè)技術(shù)水平的發(fā)展與提高為目標(biāo)，其研發(fā)成功并完成推廣與實(shí)施對(duì)于國(guó)內(nèi)大型水利水電工程安全監(jiān)測(cè)技術(shù)水平的發(fā)展與提高具有重要的意義。系統(tǒng)應(yīng)用的主要技術(shù)已達(dá)到了同期國(guó)際先進(jìn)水平，在技術(shù)創(chuàng)新方面有公認(rèn)的突出成就，提升了工程管理單位發(fā)現(xiàn)工程實(shí)際問(wèn)題與解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)水平的發(fā)展，對(duì)推動(dòng)水利水電行業(yè)技術(shù)發(fā)展具有重大影響。
