水库大坝多目标安全监控与管理系统

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1、水库大坝多目标安全监控与管理系统摘要：介绍了水库大坝多目标安全监测与管理系统的系绕结构、水情监测、大坝安全监测、安全监控专家系统、信息管理、安全监控模型技术.该系统是现代测控技术与信息技术的优化结合，执行多目标动态监控，在安全监控和优化管理水资源基础上实行自动控制，提供多层次信息管理和决策支持功能.关键词：多目标安全监控防洪调度优化调度复拟合模型　　1研建系统目的　　当前水安全和水资源问题已经成为制约社会和经济发展的突出因素.建立兼顾防灾和水资源优化管理的保障系统，是现代水利和水利工程管理的需要.安全问题特别是因洪水、地质灾害等自然灾害以及工程结构隐患和异变等因素所引发的

2、突发事故，其危害巨大，而传统单目标的大坝安全监测系统尚缺乏对此类突发事故的实时防范能力，也欠缺监测、控制和水资源管理一体化的功能.因此而研建的水库大坝多目标安全监控与管理系统，其目的是通过对水情及大坝安全的动态监测、预报，及时发现事故尤其是突发事故先兆，迅速做出反应，实时给予决策支持并实施自动控制，为工程和相关地区提供安全保障；为管理部门提供多层次信息管理和决策支持手段，在兼顾防灾和水资源优化调度基础上实现水资源可持续利用，充分发挥水利工程的效益.　　2系统结构　　系统是多目标监控技术与信息技术的优化结合.由现场测控网络、计算机局域网和互联网三级网络连接现场测控层、工程管

3、理层和管理中心.结构如图1所示.　　图1系统结构　　测控网络因地制宜采用现场总线加光缆通信或无线通信.现场各类测控仪表通过自研的通信匹配器集中连接到远程测控执行模块.各测控模块以RS485总线连接到本地远程终端单元（RTU）.分散在各工程建筑物和库区遥测站的RTU以光缆、电缆或数传电台与中控室的监控计算机联网.　　工程管理层局域网连接服务器、在线监控机、离线管理机和其他工作站.　　工程管理层服务器上建立网站，配置远程查询服务软件系统.通过互联网为管理中心、上级领导和相关部门提供远程查询和决策支持手段.　3在线监控系统　　在线监控系统主要执行以下任务.　　3.1值班监控　　

4、值班监控任务包括水情监测与分析，在大型模拟屏显示实时水、雨、工情，防洪警戒，大坝关键部位安全监测、实时预报及安全性评判，按水情与调度方案执行自动控制.　　3.2水情监测　　水情监测信息通过网络被系统共享，是系统执行水情预报、防洪安全监控、大坝及周边安全监测、水库运行与水资源调度以及工程和区域防汛抗旱指挥调度的重要依据.　　在线监控机接收和采集水、雨情数据，经处理后，写入水、雨情实时和时段数据库；定时启动水情预报模型进行水情实时预报作业.根据监测水情和水情预报，执行防洪安全监控.　　采用动态自适应模型技术，提高短期水情预报的实时性和准确性，使水情信息有效地用于防灾和水资源管

5、理.　　3.3大坝安全监测　　定时对各大坝和其他水工建筑物及周边各监测点巡测或临时召测，数据经检验和初步处理后存入实时数据库.利用预报模型和相关的水情信息对大坝安全监测点实时预报并根据安全监控指标评判安全度.　　采用复拟合模型技术和动态跟踪模型技术建立安全监控模型和安全监控指标.　　3.4专家系统支持下的防洪在线决策支持和闸站调控　　在汛期，当预报坝前水位将要超过警戒值时，系统发出声光警报并驱动安全监控专家系统.专家系统收集有关水、雨、工情，从模型库调用调洪分析等模型，检索知识库内的知识与规则，经推理演绎，给出兼顾防洪与兴利效益的泄洪调度方案、预报行洪过程、建议安全措施、

6、提供修改方案参考资料、灾害风险评估等.方案获准后，专家系统连接闸门自动控制系统，执行泄洪过程监控.　　所开发的安全监控专家系统是在线决策控制型人工智能系统.它完全由信息驱动，全自动执行演绎推理和监控.其主要目标是当危及大坝及下游安全的事件可能发生之前做出判断与决策，并执行自动控制.　　4信息管理　　配置在管理计算机上的管理系统具有数据管理、数据处理、资料解释、调度管理功能；服务器上配置数据库管理系统和远程查询服务系统.信息管理功能结构见图2.　　　　图2信息管理功能结构　　5安全监控模型技术　　研究开发多目标动态安全监控所需要的监控模型技术，其目的是：提高模型的仿真度和延

7、伸预报准确度；开发可以跟踪并预报监控对象异常变化的动态跟踪模型技术.这对于防范异变性突发事故特别重要.　　这些模型技术已成功地应用于多个水利工程的实时安全监控和安全分析，均取得了良好效果.　　5.1复拟合模型　　按传统方法建立模型时，通常采用时段平均或取离散时刻等概略方法代表外荷载对效应量的滞后作用，不能确切地反映实际上是非线性连续的滞后作用，模型的延伸预报精度较差.采用复拟合模型较好地解决了上述问题.　　复拟合是指：用不同多项式拟合各外荷载对效应量的滞后作用过程，用这些多项式线性组合来拟合效应量观测序列.建立复拟合模型的技术