水利工程論文-水庫大壩多目標(biāo)安全監(jiān)控與管理系統(tǒng).doc

水利工程論文-水庫大壩多目標(biāo)安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)摘要：介紹了水庫大壩多目標(biāo)安全監(jiān)測與管理系統(tǒng)的系繞結(jié)構(gòu)、水情監(jiān)測、大壩安全監(jiān)測、安全監(jiān)控專家系統(tǒng)、信息管理、安全監(jiān)控模型技術(shù).該系統(tǒng)是現(xiàn)代測控技術(shù)與信息技術(shù)的優(yōu)化結(jié)合，執(zhí)行多目標(biāo)動態(tài)監(jiān)控，在安全監(jiān)控和優(yōu)化管理水資源基礎(chǔ)上實行自動控制，提供多層次信息管理和決策支持功能.關(guān)鍵詞：多目標(biāo)安全監(jiān)控防洪調(diào)度優(yōu)化調(diào)度復(fù)擬合模型1研建系統(tǒng)目的當(dāng)前水安全和水資源問題已經(jīng)成為制約社會和經(jīng)濟發(fā)展的突出因素.建立兼顧防災(zāi)和水資源優(yōu)化管理的保障系統(tǒng)，是現(xiàn)代水利和水利工程管理的需要.安全問題特別是因洪水、地質(zhì)災(zāi)害等自然災(zāi)害以及工程結(jié)構(gòu)隱患和異變等因素所引發(fā)的突發(fā)事故，其危害巨大，而傳統(tǒng)單目標(biāo)的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)尚缺乏對此類突發(fā)事故的實時防范能力，也欠缺監(jiān)測、控制和水資源管理一體化的功能.因此而研建的水庫大壩多目標(biāo)安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)，其目的是通過對水情及大壩安全的動態(tài)監(jiān)測、預(yù)報，及時發(fā)現(xiàn)事故尤其是突發(fā)事故先兆，迅速做出反應(yīng)，實時給予決策支持并實施自動控制，為工程和相關(guān)地區(qū)提供安全保障；為管理部門提供多層次信息管理和決策支持手段，在兼顧防災(zāi)和水資源優(yōu)化調(diào)度基礎(chǔ)上實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用，充分發(fā)揮水利工程的效益.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是多目標(biāo)監(jiān)控技術(shù)與信息技術(shù)的優(yōu)化結(jié)合.由現(xiàn)場測控網(wǎng)絡(luò)、計算機局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)三級網(wǎng)絡(luò)連接現(xiàn)場測控層、工程管理層和管理中心.結(jié)構(gòu)如圖1所示.圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)測控網(wǎng)絡(luò)因地制宜采用現(xiàn)場總線加光纜通信或無線通信.現(xiàn)場各類測控儀表通過自研的通信匹配器集中連接到遠(yuǎn)程測控執(zhí)行模塊.各測控模塊以RS485總線連接到本地遠(yuǎn)程終端單元（RTU）.分散在各工程建筑物和庫區(qū)遙測站的RTU以光纜、電纜或數(shù)傳電臺與中控室的監(jiān)控計算機聯(lián)網(wǎng).工程管理層局域網(wǎng)連接服務(wù)器、在線監(jiān)控機、離線管理機和其他工作站.工程管理層服務(wù)器上建立網(wǎng)站，配置遠(yuǎn)程查詢服務(wù)軟件系統(tǒng).通過互聯(lián)網(wǎng)為管理中心、上級領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)部門提供遠(yuǎn)程查詢和決策支持手段.3在線監(jiān)控系統(tǒng)在線監(jiān)控系統(tǒng)主要執(zhí)行以下任務(wù).3.1值班監(jiān)控值班監(jiān)控任務(wù)包括水情監(jiān)測與分析，在大型模擬屏顯示實時水、雨、工情，防洪警戒，大壩關(guān)鍵部位安全監(jiān)測、實時預(yù)報及安全性評判，按水情與調(diào)度方案執(zhí)行自動控制.3.2水情監(jiān)測水情監(jiān)測信息通過網(wǎng)絡(luò)被系統(tǒng)共享，是系統(tǒng)執(zhí)行水情預(yù)報、防洪安全監(jiān)控、大壩及周邊安全監(jiān)測、水庫運行與水資源調(diào)度以及工程和區(qū)域防汛抗旱指揮調(diào)度的重要依據(jù).在線監(jiān)控機接收和采集水、雨情數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后，寫入水、雨情實時和時段數(shù)據(jù)庫；定時啟動水情預(yù)報模型進(jìn)行水情實時預(yù)報作業(yè).根據(jù)監(jiān)測水情和水情預(yù)報，執(zhí)行防洪安全監(jiān)控.采用動態(tài)自適應(yīng)模型技術(shù)，提高短期水情預(yù)報的實時性和準(zhǔn)確性，使水情信息有效地用于防災(zāi)和水資源管理.3.3大壩安全監(jiān)測定時對各大壩和其他水工建筑物及周邊各監(jiān)測點巡測或臨時召測，數(shù)據(jù)經(jīng)檢驗和初步處理后存入實時數(shù)據(jù)庫.利用預(yù)報模型和相關(guān)的水情信息對大壩安全監(jiān)測點實時預(yù)報并根據(jù)安全監(jiān)控指標(biāo)評判安全度.采用復(fù)擬合模型技術(shù)和動態(tài)跟蹤模型技術(shù)建立安全監(jiān)控模型和安全監(jiān)控指標(biāo).3.4專家系統(tǒng)支持下的防洪在線決策支持和閘站調(diào)控在汛期，當(dāng)預(yù)報壩前水位將要超過警戒值時，系統(tǒng)發(fā)出聲光警報并驅(qū)動安全監(jiān)控專家系統(tǒng).專家系統(tǒng)收集有關(guān)水、雨、工情，從模型庫調(diào)用調(diào)洪分析等模型，檢索知識庫內(nèi)的知識與規(guī)則，經(jīng)推理演繹，給出兼顧防洪與興利效益的泄洪調(diào)度方案、預(yù)報行洪過程、建議安全措施、提供修改方案參考資料、災(zāi)害風(fēng)險評估等.方案獲準(zhǔn)后，專家系統(tǒng)連接閘門自動控制系統(tǒng)，執(zhí)行泄洪過程監(jiān)控.所開發(fā)的安全監(jiān)控專家系統(tǒng)是在線決策控制型人工智能系統(tǒng).它完全由信息驅(qū)動，全自動執(zhí)行演繹推理和監(jiān)控.其主要目標(biāo)是當(dāng)危及大壩及下游安全的事件可能發(fā)生之前做出判斷與決策，并執(zhí)行自動控制.4信息管理配置在管理計算機上的管理系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理、資料解釋、調(diào)度管理功能；服務(wù)器上配置數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和遠(yuǎn)程查詢服務(wù)系統(tǒng).信息管理功能結(jié)構(gòu)見圖2.圖2信息管理功能結(jié)構(gòu)5安全監(jiān)控模型技術(shù)研究開發(fā)多目標(biāo)動態(tài)安全監(jiān)控所需要的監(jiān)控模型技術(shù)，其目的是：提高模型的仿真度和延伸預(yù)報準(zhǔn)確度；開發(fā)可以