水利水電工程安全監測智能化數據管理分析及決策支持系統
時間：2018-06-04來源：中國水工設備網
技術簡介
1、技術來源
90年代后，隨著計算機軟硬件及網絡通信技術的高速發展，出現了許多Windows環境下的大壩安全監控信息系統。該類系統已經成功應用于國內的數十座大壩工程，但均以數據采集和管理為核心，缺乏有效的綜合分析評價的功能。近幾年來，一些科研院所開始開發具有綜合評價和輔助決策功能的大壩安全監控專家系統，在此類系統中，將人工智能技術引入大壩監測數據的處理和分析評價，通過工程中的應用，均取得了一些科研成果，但實用性仍存在不足。
為了達到高效、準確分析工程監測數據，滿足工程安全分析的要求，我公司經多年潛心研究，開發了“水利水電工程安全監測智能化數據管理分析及決策支持系統”，本系統由“自動化數據采集”、“綜合管理分析”、“模型管理分析”、“綜合分析推理”和“web信息發布”5個子系統組成。其技術水平已超過了國內同類軟件系統產品，具有開放的自動化采集接口、靈活的體系設置、全面實用的分析方法及實用的綜合分析評判功能，并成功應用于多個水利水電工程。
同時，針對國內工程變形監測自動化程度低，MCU采集精度差、功能單一、接口協議多樣等問題，開發了智能化數據采集系統，分別為DB3200型真空激光準直測壩變形系統、DB4000型多功能數據采集裝置、DB1220A型CCD垂線坐標儀、DB2220A型CCD雙金屬標儀等自動化數據采集設備，為系統前期監測數據快速、準確獲取及后期觀測數據可靠性分析提供了基礎。
本系統擁有發明專利1項、實用新型專利2項、計算機軟件著作登記權5項，水利部科技成果鑒定結論為國內領先。
2、技術原理
其系統基本功能為：
（1）準確、快速地進行自動化數據采集、傳輸，向有關單位和人員的技術決策提供可靠的數據、信息和分析評判成果。強化系統數據處理分析和預報反饋的能力，特別是解決安全監控實際問題的能力，圍繞工程建筑物安全穩定評判的關鍵性技術問題：如：土石壩壩體的沉降和穩定，壩體、壩基的滲漏和滲透破壞，瀝青混凝土心墻的穩定和滲漏，土石壩壩后浸沒等，提供更多輔助決策的支持。
（2）操作靈活、快捷、方便。系統具有良好的人機對話環境，良好的視圖設計和繪圖功能，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。系統具有傻瓜式人工智能和技術決策特點的網絡安全監控系統。
（3）具備數據整編、常規分析方法、各類圖表輸出等功能，滿足規程規范要求，保證了分析結果的可靠性、合理性，提高了報告編寫效率和質量。
（4）實現通用性和特殊性的有機結合。在有針對性的解決特有工程問題的同時，系統滿足通用性要求：嚴格依據我國水工建筑安全管理、檢查、監測有關的規程、規范的規定，參照國內外有關安全監控、管理的成果和經驗。
（5）根據使用對象的功能需求不同，系統進行了嚴格的安全控制及功能劃分，在確保數據安全的前提下，為不同級別用戶開放不同的功能模塊，可以保證系統能按使用單位的需要進行功能的定制，使系統具有更高靈活性、實用性及可推廣性。
3、技術特點
本系統是一個集現代自動化測控、計算機、軟件工程、水工監測和人工智能等技術為一體的高科技集成網絡系統。系統功能完善、技術先進，運行穩定，自動化采集系統定時、實時采集數據精準；系統分析項目齊全、分析結論合理，各類報表格式滿足規范要求。解決了監測自動化數據采集，簡化了資料整編分析工作，不僅面向基層的工程技術人員，而且滿足技術管理決策的人員的需求，可向相關人員提供方法、模型、建筑物安全評判和綜合推理分析評判和輔助決策等多方面支持，軟件本身和成果報告已經在技術管理和技術決策活動中發揮作用，為工程穩定運行提供了大量資料數據，為決策者提供可靠的決策依據。
技術指標
DB3200型真空激光準直測壩變形系統
精度：±0.05mm；
分辨率：0.01mm；
采樣時間：≤1s/點。
DB4000型多功能數據采集裝置
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：一個通道采集一次約23s。
DB2220A型CCD雙金屬標儀
量程：50mm；
精度：±0.05mm；
分辨率：0.01mm；
采樣時間：≤1s/點。
DB1220A型CCD垂線坐標儀
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。
技術持有單位介紹
中水東北勘測設計研究有限責任公司（簡稱“中水東北公司”）是于2002 年12 月由國家經貿委、水利部、建設部等五部委批準的水利水電勘察設計行業的轉制企業，前身為1953 年成立的水利部東北勘測設計研究院。
2009年，水利部以我公司為依托組建水利部寒區工程技術研究中心，開展寒區水利工程技術研究與開發，為寒區水利工程的勘測、設計、施工和管理提供技術支撐。2010年，公司被認定為高新技術企業。公司擁有水利水電勘察、設計、咨詢、電力、監理、造價、工程總承包以及建筑、市政、環保、交通、通訊等行業的甲級設計資質。是持有國家行業主管部門核發的40 余種專業和20 余種資質證書、并擁有對外經營權的科技型企業。
公司擁有精湛的專業技術隊伍，近千名專業技術人員中，教授級高級工程師占6.8%，高級專業技術職務占48.2%。擁有省級設計大師7 名、勘察大師2 名、省級青年建筑師1 名、省級青年設計大師2名，國家首批“新世紀百千萬人才工程”國家級人選1 名，享受國務院政府特殊津貼人員7 名。
半個世紀以來，共承擔了國內外水利、水電、建筑、市政、交通、通訊、化工、環境等工程的規劃、勘測、設計、評估、監理、咨詢以及工程總承包、技術服務等項目近500 余個，其中水利水電項目水庫總庫容達近680 多個億m3，水電站裝機總容量近10000MW。十年來，獲國家、省部級共200 余項，并獲得國家專利30余項。
應用范圍及前景
本系統的編制符合國家現行安全監測相關技術規范及大壩安全有關的管理規定；采用了先進的編程語言及技術，結合工程實際、安全可靠、可擴充性強， 滿足監測數據自動采集、整編、分析、模型預測及智能推理等安全監測全過程的功能要求。
本系統已在尼爾基水利樞紐、南水北調、蒲石河抽水蓄能電站、哈達山水利樞紐等十數個工程中得到成功應用，實現了對監測數據的自動采集、整編及分析，實時、精確地監測和饋控了工程安全運行狀況,為使用單位及上級有關管理部門對工程安全狀況做出準確而高效的評判及決策提供了可靠依據,充分發揮了工程的發電效益、防洪效益、灌溉效益及民生水利效益,為電站的正常運行提供了有效支持，創造了顯著的社會與經濟效益。經過在國內十數個大型水利水電工程中的成功應用，系統獲得了使用單位的一致肯定，已成為使用單位安全監測管理人員必備的工作軟件。目前，系統前期的科研與開發工作已經結束，后期進入了推廣階段，市場價格較前期相比具有更加良好的推廣優勢。
該系統以促進國內大型水利水電工程安全監測技術水平的發展與提高為目標，其研發成功并完成推廣與實施對于國內大型水利水電工程安全監測技術水平的發展與提高具有重要的意義。系統應用的主要技術已達到了同期國際先進水平，在技術創新方面有公認的突出成就，提升了工程管理單位發現工程實際問題與解決工程實際問題的能力，促進了國內安全監測技術水平的發展，對推動水利水電行業技術發展具有重大影響。
