水庫大壩多目標(biāo)安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)

1、水庫大壩多目標(biāo)安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)(1)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(shí)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(jì)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，

2、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(shí)時(shí)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(bào)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故尤其是突發(fā)事故先兆，迅速做出反應(yīng)，實(shí)時(shí)給予決策支持并實(shí)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(shí)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(jì)算機(jī)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

3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工程管理層局域網(wǎng)連接服務(wù)器、在線監(jiān)控機(jī)、離線管理機(jī)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(shí)時(shí)水、雨、工情，防洪警戒，大壩關(guān)鍵部位安全監(jiān)測、實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)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(bào)、防洪安全監(jiān)控、大壩及周邊安全監(jiān)測、水庫運(yùn)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(jī)接收和采集水、雨情

4、數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后，寫入水、雨情實(shí)時(shí)和時(shí)段數(shù)據(jù)庫；定時(shí)啟動水情預(yù)報(bào)模型進(jìn)行水情實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)作業(yè).根據(jù)監(jiān)測水情和水情預(yù)報(bào)，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(bào)的實(shí)時(shí)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(shí)對各大壩和其他水工建筑物及周邊各監(jiān)測點(diǎn)巡測或臨時(shí)召測，數(shù)據(jù)經(jīng)檢驗(yàn)和初步處理后存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫.利用預(yù)報(bào)模型和相關(guān)的水情信息對大壩安全監(jiān)測點(diǎn)實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)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(bào)壩前水位將要超過警戒值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出聲光警報(bào)并

5、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(bào)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(xiǎn)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(jì)算機(jī)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

6、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(bào)準(zhǔn)確度；開發(fā)可以跟蹤并預(yù)報(bào)監(jiān)控對象異常變化的動態(tài)跟蹤模型技術(shù).這對于防范異變性突發(fā)事故特別重要.這些模型技術(shù)已成功地應(yīng)用于多個(gè)水利工程的實(shí)時(shí)安全監(jiān)控和安全分析，均取得了良好效果.5.1 復(fù)擬合模型按傳統(tǒng)方法建立模型時(shí)，通常采用時(shí)段平均或取離散時(shí)刻等概略方法代表外荷載對效應(yīng)量的滯后作用，不能確切地反映實(shí)際上是非線性連續(xù)的滯后作用，模型的延伸預(yù)報(bào)精度較差.采用復(fù)擬合模型較好地解決了上述問題.復(fù)擬合是指：用不同多項(xiàng)式擬合各外荷載對效應(yīng)量的滯后作用過程，用這

7、些多項(xiàng)式線性組合來擬合效應(yīng)量觀測序列.建立復(fù)擬合模型的技術(shù)要點(diǎn)是：經(jīng)過相關(guān)趨勢分析和相關(guān)頻譜分析，分別確定各種外荷載量同效應(yīng)量之間的相關(guān)性、滯后相位差和滯后影響時(shí)段長度.用影響梯度函數(shù)模擬在滯后影響時(shí)段，外荷載對效應(yīng)量的非線性影響過程；再用包含影響梯度函數(shù)的高階多項(xiàng)式來模擬該時(shí)段連續(xù)疊加滯后作用，從而較好地解決了仿真模擬滯后作用這一難點(diǎn).復(fù)擬合模型最終形式為表征各種外荷載作用過程的多項(xiàng)式以及時(shí)效函數(shù)的線性組合. 本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請不要用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請聯(lián)系我

8、們。復(fù)擬合模型已被應(yīng)用于許多特大和大、中型水利工程的安全分析評價(jià)和聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)安全監(jiān)控.應(yīng)用效果表明，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：模型有較明確、合理的物理解釋意義，模型擬合精度好，延伸預(yù)報(bào)準(zhǔn)確（見圖3正常狀態(tài)段，即10月前的預(yù)報(bào)過程線）.圖3 復(fù)擬合模型預(yù)報(bào)、動態(tài)自適應(yīng)模型預(yù)報(bào)與監(jiān)測值對比過程線5.2 動態(tài)自適應(yīng)模型傳統(tǒng)安全監(jiān)測模型屬靜態(tài)模型，反映監(jiān)測對象和水、情、工情以往一般變化規(guī)律，不能識別和跟蹤預(yù)報(bào)包括突發(fā)事故的異?，F(xiàn)象，不適宜動態(tài)高精度短期預(yù)報(bào).基于上述考慮而研究開發(fā)的動態(tài)自適應(yīng)模型技術(shù)，其技術(shù)要點(diǎn)包括：采用常規(guī)方法建立預(yù)報(bào)/監(jiān)控模型；模型運(yùn)行中采用誤差傳遞法進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，優(yōu)化積累信息；每次預(yù)報(bào)作業(yè)時(shí)，根據(jù)新的監(jiān)測信息和預(yù)報(bào)偏差動態(tài)修正模型，以適應(yīng)監(jiān)控對象的變化，實(shí)現(xiàn)動態(tài)跟蹤；相應(yīng)的安全監(jiān)控指標(biāo)取設(shè)計(jì)臨界值，如計(jì)算最大應(yīng)力、應(yīng)變等.應(yīng)用效果表明，動態(tài)自適應(yīng)模型適用于安全監(jiān)控對象發(fā)生非正常規(guī)律的變化情況下進(jìn)行跟蹤和預(yù)報(bào)；也適用于水情、工情多變，無定常規(guī)律條件下的短期水情跟蹤預(yù)報(bào).圖3為