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1、水庫安全信息管理系統與閘門監控,提 綱,、前言一、大壩安全監測自動化二、水庫安全監控與管理信息化三、大壩安全監測預警系統四、閘門監控系統,前 言,自動化控制的必要性,大壩安全監測的項目眾多，測點布置分散且有些地理位置偏僻、環境惡劣的地方，這些都需要花費大量時間和人力去進行觀測、數據采集和計算分析。自動化系統減少了人為重復性勞動，可最終實現“無人值班，少人值守”自動化控制系統能夠快速、準確地進行大壩安全參數測量、數據采集和傳輸，并能進行資料整編和分析，能大大減少人為因素的不確定性。自動化控制系統能極大地提高管理大壩的能力，也提高了盡早發現事故隱患的可能性,提 綱,、前言一、大壩安全監測自動化二、2、水庫安全監控與管理信息化三、大壩安全監測預警系統四、閘門監控系統,一、大壩安全監測自動化,系統結構,一、大壩安全監測自動化,數據采集裝置,監測儀器測量控制裝置人工采集及錄入,數據采集裝置,監測儀器,監測儀器是安裝或埋設在工程現場基于各種原理的傳感器，傳感器型式包括振弦式、差阻式、電容式、電感式、壓阻式、電位器式、步進馬達式、CCD、光纖傳感器等，目前應用以振弦式和差阻式為主,測量控制裝置,測量通道 應能接入大壩各類非電量監測儀器測量功能 應能對接入的監測儀器進行準確測量數據采集過程控制功能 應能用應答式或自報式對接入儀器準確測量通訊功能 應能和中央控制裝置或其他計算機實現雙向通訊存儲功能 能夠3、自動存儲數據，存儲容量應較大，用完應能自動覆蓋自檢自校功能 應能對各功能模塊、電源電壓、蓄電池電壓等自檢，對數據自校，輸出有關信息掉電保護功能 電源突然中斷時，應能保證內存數據和參數不丟失防雷功能 應具備防止感應雷電能力，雷擊后數據應不丟失、不失真，保證裝置正常運行抗電磁干擾功能 應具備抗電磁干擾的能力，干擾后數據應不丟失、不失真，保證裝置正常運行短期自動供電功能 應具備備用電源，外部電源中斷時應能自動上電，并維護3d正常運行,數據采集裝置,人工采集與錄入,對于只能采用人工測量、人工記錄的數據，系統提供數據錄入界面，將測量數據輸入到數據庫中,數據錄入人工錄入半自動錄入自動錄入,數據采集裝置,一4、大壩安全監測自動化,數據自動采集系統,集中式監測數據采集系統分布式監測數據采集系統現場總線數據監測系統,數據自動采集系統,集中式監測數據采集系統,集中式監測數據采集系統只有一臺測控單元，安放于遠離測點現場的監控室內，一般和監測主機放在一起。測點現場安裝切換單元（集線箱、開關箱），由電纜將傳感器信號通過切換單元接入到測控單元中 集中式自動采集系統具有遠程自動測量功能。它能對接入系統的傳感器進行巡測或選測，也可采用其他通信方式進行遠距離數據通信,分布式監測數據采集系統,分布式自動采集系統由大壩監測傳感器、測控單元（MCU）、監測計算機組成分布式數據采集系統與集中式數據采集系統相比，有下列優點：可5、靠性得到提高抗干擾能力強測量時間短便于擴展,數據自動采集系統,現場總線式監測系統,數據自動采集系統,自動化分析評價系統,自動化分析評價系統,自動化分析評價系統,一、大壩安全監測自動化,關鍵技術,系統防雷通信網絡,關鍵技術,系統防雷,儀器設備中央控制室建筑物建立有均壓等電位的的地網。要求接地電阻小于5。供電電源必須配接交流隔離變壓器和電源避雷器。測量控制單元房基礎體四周建一多層環形地網，接地電阻小于5；供電電源須安裝交流隔離變壓器和電源避雷器，MCU 與中央控制室的通訊電纜安裝避雷器。MCU通訊口內置防雷模塊。各種類型的傳感器均必須安設信號避雷器，有電源傳感器同時加裝交流隔離變壓器和電源避雷器傳6、輸電纜采用鋼管保護,通信網絡,監測儀器與測量控制裝置通常采用專用電纜通信，也可根據不同類型監測儀器采用相應的無線或光纜通信；測量控制裝置與中心控制裝置一般采用總線方式，通信介質包括雙絞線、光纖、無線通訊和GPRS等。中央控制裝置與外界通過有線、無線、公用網絡等多種通信媒介實現遠程控制。,關鍵技術,提 綱,、前言一、大壩安全監測自動化二、水庫安全監控與管理信息化三、大壩安全監測預警系統四、閘門監控系統,二、水庫大壩監控與管理信息化,發展過程,20世紀80年代,意大利最早使用了大壩安全信息管理軟件MIDAS,20世紀80年代末期,法國電力公司建立了包括系統管理軟件在內的自動遙測設施,21世紀以來近7、些年,吳中如、顧沖時、馬福恒、向衍等研究預警系統,20世紀90年代初期,吳中如最早提出大壩安全綜合評價專家系統,20世紀90年代末期,專家系統理論趨于完善，實現“一機四庫”，在實際工程得到應用,未來發展趨勢,預警系統與應急管理相結合,二、水庫安全監控與管理信息化,目標與框架,基于統一平臺、資源共享的理念，通過水庫安全信息的采集、傳輸、存儲和處理，構建水庫安全監控與管理系統，全面提升水庫安全管理與服務能力，提高防災減災能力，有效保障工程安全、飲水安全與公眾安全起到重要技術支撐作用，為構建“數字水庫”提供基礎條件。,目標,二、水庫安全監控與管理信息化,框架,二、水庫安全監控與管理信息化,水庫安全信8、息管理系統,信息采集與控制系統信息傳輸與管理系統信息服務與應用系統,信息采集與控制系統,水情自動測報系統,由遙測站、中繼站和中心站組成。一般以超短波，GSM手機短信等通信方式，實現流域降雨量、水位、蒸發、流量等水文數據實時采集、報送和處理。,大壩安全監測系統,由各類傳感器、測量控制單元和中央控制裝置組成。實現對影響和控制工程安全性態的關鍵變量和關鍵部位監測信息的自動采集、傳輸與管理。,信息采集與控制系統,閘門監控系統,由閘位計、限位計、手動控制柜、PLC現地監控單元和監控主機組成。實現對溢洪道閘門開閉進行自動控制，對閘門位置、閘門狀態采用現場控制和遠程遙控相結合，并能根據庫水位升降自動調整閘門9、啟閉開度，使泄量保持穩定。,信息采集與控制系統,供水監測系統,由流量計或水位計、數據采集裝置和中心控制裝置組成。實現水庫供水計量自動化。,信息采集與控制系統,水質監測系統,由采水、配水裝置、水質監測儀、中央控制裝置及實驗室水質分析設備組成。實現對水質參數的自動監測，實時、宏觀掌握水庫水質及其變化趨勢。,信息采集與控制系統,地震反應監測系統,由布設在大壩及自由基巖場地上的多個測點組成的強震動觀測臺陣和監控中心組成。實現實時獲取、記錄并顯示大壩動態結構地震反應數據信息及報警，為大壩結構動態健康監測和診斷提供基礎信息。,信息采集與控制系統,視頻監視系統,由攝像設備、錄像設備和中心控制裝置組成。實現樞10、紐工程及管理設施的巡視與運行狀態的存儲備份，實現現場安全檢查的長期性、實時性和再現性。,信息采集與控制系統,信息傳輸與管理系統,通信系統,由傳輸介質（如通訊電纜、光纜、無線電波等）、信號傳輸設備（如接口轉換器、光端機、無線電臺等）組成。為信息采集設備與遠程監控主機提供共用通信信道，實現指令與采集信息傳輸。視頻監視系統。,由傳輸介質（如光纜、雙絞線等）、集線設備（如集線器、交換機等）、服務器、工作站等組成。為系統提供了一個安全高效的網絡平臺，以實現信息共享。,計算機網絡系統,信息傳輸與管理系統,綜合數據庫管理系統,依據規定標準，匯集各信息采集系統的實時數據、歷史數據、系統成果數據和管理數據，進行11、數據集成、隔離和備份，減少數據冗余，有效地保障信息安全及信息共享。,信息傳輸與管理系統,信息服務與應用系統,防汛移動辦公系統,將無線通信、掌上電腦（PPC）、嵌入式GIS技術與水利行業實際應用結合在一起，實現基于GPRS無線上網的，具有汛情監視與信息查詢等功能的移動防汛指揮系統。依據規定的標準，匯集各信息采集系統的實時數據、歷史數據、系統成果數據和管理數據，進行數據集成、隔離和備份，減少數據冗余，有效地保障信息安全及信息共享。,信息發布系統,系統基于公網，面向公眾和專業人士提供與水庫有關的公共信息和應用服務，有效地實現對外宣傳、政務公開、信息查詢、咨詢服務等功能，提高公共服務能力。,信息服務與12、應用系統,信息服務與應用系統,辦公自動化系統,系統由個人辦公、檔案資料管理、公共服務、公文流轉和信息自動查詢系統組成，能夠將信息管理、業務處理和生產管理融為一體，提高各級部門管理水平和工作效率，實現辦公自動化。,業務信息服務子系統,以圖、表、文字等多媒體形式，清晰簡潔、圖文并茂地展示氣象、雨情、水情、工情、實時洪水情勢及其發展過程，實時反映發電、調度、管理等信息。,信息服務與應用系統,大壩安全分析評價系統,利用大壩安全監測系統自動監測數據、人工觀測數據和巡視檢查記錄等，依據水庫大壩安全評價導則及專家經驗，采用合理的數學模型和評判準則，建立大壩安全分析評價模型，實時綜合分析大壩安全運行性態，評定13、大壩安全類別，對大壩隱患實時進行預警，為水庫工程的安全運行和汛限水位動態控制提供輔助決策。,信息服務與應用系統,洪水預報系統,系統采用自動定時預報、人工干預交互預報、追蹤預報、暴雨總量預報等模式，實現實時洪水預報自動化。,信息服務與應用系統,洪水調度系統,系統采用交互方式，通過瀏覽器形式的洪水調度軟件，實時動態分析水庫上、下游防洪形勢，提出科學優化調度方案。,信息服務與應用系統,供水管理系統,在供水監測系統、綜合數據庫的支持下，提供供水實時信息查詢、供水日報、統計報表、供水量與水費計算等供水管理功能，實現供水信息管理智能化。,信息服務與應用系統,水質分析系統,在水質監測系統、綜合數據庫和地理信14、息系統平臺基礎上，對水環境管理所涉及的各類信息進行綜合管理，包括：基礎資料查詢、水質監測資料查詢、水質評價和功能區劃管理、水質狀況統計、水質保護管理、水環境科研成果發布管理。實現水環境信息的動態監測和分析評估。,信息服務與應用系統,樞紐三維場景子系統,利用三維GIS技術、三維建模技術、虛擬仿真技術、數據庫技術，再現水庫樞紐的三維場景，實現實時安全監測信息可視化及三維輔助分析和計算功能。,信息服務與應用系統,二、水庫安全監控與管理信息化,案例分析,燕山水庫工程位于淮河流域沙穎河主要支流澧河上游干江河上，樞紐工程主要建筑物斜墻土石壩、溢洪道、泄洪（導流）洞和輸水洞及電站。大壩壩頂高程117.8米，15、壩長4070米，最大壩高34.7米。工程任務以防洪為主，結合供水、灌溉，兼顧發電等綜合利用。水庫控制流域面積1169平方公里，總庫容9.25億立方米。,提 綱,、前言一、大壩安全監測自動化二、水庫安全監控與管理信息化三、大壩安全監測預警系統四、閘門監控系統,三、大壩安全監測預警系統,預警原理警源分析子系統警兆分析子系統警情分析子系統,預警原理,預警原理,系統科學是預警系統理論的基礎，美國貝爾電話公司的A.D.Hall（1969）提出了系統工程三維結構圖，為解決規模宏大、結構復雜、因素眾多的復雜巨系統提供了統一的思想方法。將A.D.Hall的三維結構圖引入預警系統的物理模型架構中，得到預警系統三16、維結構圖。它包括時間維、邏輯維和知識維。其中，時間維的組成要素主要包括數據采集階段、系統分析階段、系統設計階段和系統實施階段；邏輯維的組成要素包括明確警義、尋找警源、分析警兆、預報警度和發布或排除警情等；知識維的組成要素主要有哲學、系統科學、自然科學、社會科學和計算機技術等,預警系統的三維結構原理圖,時間維（工作階段）,邏輯維（思考方法）,發布警情,計算機技術,社會科學,自然科學,系統科學,哲學,知識維（預警理論）,預報警度,分析警兆,尋找警源,明確警義,系統實施階段,系統設計階段,系統分析階段,數據采集階段,警源分析子系統,警源,警源是指警情產生的根源，即混凝土壩壩體與壩基互饋過程中業已存在17、或潛伏著的“病灶”,警源分析子系統的目的就是從警源生成機制著手，分析警情產生的可能原因，從而發布或排除警情,警源分析子系統流程,數據挖掘的邏輯結構圖,警源分析子系統,警源,警源是指警情產生的根源，即混凝土壩壩體與壩基互饋過程中業已存在或潛伏著的“病灶”,警源分析子系統的目的就是從警源生成機制著手，分析警情產生的可能原因，從而發布或排除警情,警源分析子系統流程,數據挖掘的邏輯結構圖,警源挖掘,警兆識別,警情分析,警兆分析子系統,警兆,警兆是指警素發生異常變化導致警情發生前出現的先兆在大壩安全監測中，所謂的警兆就是觀測到的大壩變形、滲流、應力應變等物理量隨時間變化的序列數據的動態特征,警兆辨識可采18、用以下方法對大壩原位監測資料進行分析，建立各類預警模型，據此判別觀測量是正常或異常預警模型如統計模型、混合模型和確定性模型等,警情分析子系統,警情,警情是指事物發展過程中出現的異常情況，即水庫大壩運行中已存在或可能出現的問題警情分析主要是判別大壩及壩基是正常、異常或險情,可用以下方法判別警情用預警模型和預警指標判別正常、異常或險情預警模型如統計模型、混合模型和確定性模型等,提 綱,、前言一、大壩安全監測自動化二、水庫安全監控與管理信息化三、大壩安全監測預警系統四、閘門監控系統,四、閘門監控系統,系統結構系統功能關鍵技術案例分析,四、閘門監控系統,系統結構,閘門自動控制系統應用傳感器、自動控制、19、通訊及計算機等技術，實現閘門實時信息自動采集、傳輸和控制等。,四、閘門監控系統,系統結構,四、閘門監控系統,系統結構,四、閘門監控系統,系統功能,自動檢測各扇閘門的開度及運行狀態信息現地控制、遠程控制，可與上級計算機網絡聯網實現自動化調度運行具有定高度自動控制和定流量自動控制功能故障告警和越限告警以及告警自動記錄功能單扇閘門泄流量統計和總泄流量統計功能工作日志記錄和事故追憶輸出日報表、月報表、年報表動態圖形顯示閘門啟閉過程和各類操作建立當地實時數據庫、歷史數據庫,四、閘門監控系統,關鍵技術,實時視頻監視系統結構實時視頻監視系統由攝像機、控制器、視頻分配器、屏幕墻、視頻服務器（硬盤錄像機）等組成20、系統防雷,關鍵技術,實時視頻監視,系統的防雷,監控中心的防雷供電系統的防雷通信系統的防雷,關鍵技術,系統的防雷,遙測站的防雷設備的防雷通信系統的防雷,關鍵技術,系統的防雷,四、閘門監控系統,四、閘門監控系統,案例分析,浙江曹娥江大閘樞紐工程,曹娥江大閘位于浙江省紹興市，錢塘江下游右岸主要支流曹娥江河口，列入國家重大水利基礎設施項目為I等工程，主要建筑物有：擋潮泄洪閘、堵壩、岸墻、翼墻等，擋潮泄洪閘垂直水流方向總長705m，順水流方向長636.5m。曹娥江流域屬亞熱帶季風氣候區，冬夏季風交替顯著，年溫適中，四季分明，雨量豐沛,四、閘門監控系統,案例分析,系統運行測試圖片（主界面）,系統運行測試圖片（主配電）,四、閘門監控系統,案例分析,系統運行測試圖片（沖淤）,系統運行測試圖片（單孔控制）,四、閘門監控系統,案例分析,系統運行測試圖片（噴淋操作）,系統運行測試圖片（群控操作）,四、閘門監控系統,案例分析,系統運行測試圖片（左側魚道）,系統運行測試圖片（右側魚道）,四、閘門監控系統,案例分析,系統運行測試圖片（視頻1）,系統運行測試圖片（視頻2）,謝謝！,Tel:025-85828188Email:,The END,謝 謝！,