湯河水庫綜合決策支持信息化系統(tǒng)技術研究

呂桂珍 馮 琳 李 祿 商丹丹

摘要對遼寧省湯河水庫綜合決策支持信息化系統(tǒng)的研究與建設成果進行了介紹,同時分析了目前國內外在此領域的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢,重點對實現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)和建設的關鍵技術進行探討。

關鍵詞湯河水庫;信息化;決策支持

中圖分類號 TP315 文獻標識碼A文章編號 1007-5739(2009)08-0302-01

湯河水庫系遼寧省水利廳直屬八大水庫之一,水庫以防洪、工業(yè)及城市生活供水為主,兼顧灌溉、養(yǎng)魚、發(fā)電、旅游等,是一座綜合利用的大型水利樞紐工程,為多年調節(jié)水庫。湯河水庫綜合決策支持信息化系統(tǒng)采用統(tǒng)一平臺,全面、直觀、系統(tǒng)地將各子系統(tǒng)相關數(shù)據(jù)信息及成果展現(xiàn)給會商決策人員,系統(tǒng)已成為水庫管理與決策的重要支持平臺,為水庫的現(xiàn)代化建設帶來了質的飛躍。

1現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

世界各國都十分重視水庫管理自動化信息化系統(tǒng)技術研究與建設,但技術發(fā)展并不平衡。國外發(fā)達國家(如美國、日本、德國)在該領域技術比較完善;發(fā)展中國家(如印度、巴基斯坦)已開展這方面的工作,并取得了較好的效果。世界各國的水庫管理自動化信息化系統(tǒng)技術研究均與本國的具體國情相關,具有自身的特點,各地區(qū)水庫特點不同,往往不能簡單借鑒和引進。

國內水庫管理自動化信息化系統(tǒng)主要針對大江、大河和數(shù)量較少的大型水庫以及城市防洪體系建設,流域特性決定水文預報和防洪調度模型不盡相同,應用效果較好。但在水庫管理自動化信息化系統(tǒng)實施中往往只重視硬件系統(tǒng)建設,而專業(yè)的綜合決策支持信息化監(jiān)測與分析系統(tǒng)(軟件)開發(fā)的研究尚屬起步階段,并且南北方發(fā)展很不平衡,沒有充分發(fā)揮水庫防洪減災、調配水資源的作用。

湯河水庫的綜合決策支持信息化系統(tǒng)是多年來水庫自動化與信息化建設發(fā)展成果的結晶,通過現(xiàn)代化的技術手段實現(xiàn)了水庫控制運用管理的現(xiàn)代化、信息化綜合支持,為水庫的管理水平帶來了質的飛躍。系統(tǒng)的總體性能指標穩(wěn)定,能夠達到綜合決策支持的目的,系統(tǒng)的總體技術在國內處于領先水平。

2主要研究內容

湯河水庫綜合決策支持信息化系統(tǒng)是在水庫專業(yè)自動化建設基礎上發(fā)展起來的,項目建設了湯河水庫調度信息中心,實現(xiàn)水庫控制與管理的信息支持平臺。主要研究內容有:水文遙測系統(tǒng)、大壩安全自動化監(jiān)測系統(tǒng)、遠程視頻監(jiān)視系統(tǒng)、防汛會商系統(tǒng)、水文預報與防洪調度系統(tǒng)。

3研究方案及技術路線

建設水文遙測系統(tǒng),由8個遙測站(8個雨量、3個水位)、3個中繼站、1個自動氣象站和湯河水庫調度中心構成,實現(xiàn)系統(tǒng)測區(qū)內站點的降水量、水位和流量的自動采集和處理;建設大壩安全監(jiān)測子系統(tǒng),實現(xiàn)了壩體的內外部自動化監(jiān)測;開發(fā)大壩安全監(jiān)測分析評價系統(tǒng),實現(xiàn)壩體安全在線分析評價;建設閘門運行自動控制系統(tǒng),實現(xiàn)溢洪道及輸水洞閘門啟閉分布式自動控制;建設管道供水自動計量系統(tǒng),實現(xiàn)供水計量和信息傳輸?shù)臉藴驶?、自動化、網(wǎng)絡化;開發(fā)了適用于湯河流域的水文預報與防洪調度子系統(tǒng)。設置視頻監(jiān)視點3個、監(jiān)視中心設電視墻、DLP大屏幕和硬盤錄像系統(tǒng),并開發(fā)湯河水庫防汛會商決策支持系統(tǒng)。

4主要成果

(1)水文遙測系統(tǒng)。湯河水庫水文自動測報系統(tǒng)由8個遙測站(8個雨量、3個水位)、3個中繼站、1個自動氣象站和湯河水庫調度中心構成。系統(tǒng)利用遙測、通信、計算機和網(wǎng)絡等技術,完成測區(qū)內站點的降水量、水位和流量的自動采集,并在中心站對水、雨情數(shù)據(jù)進行處理和存儲,滿足了水庫調度和水文資料收集的需求。

(2)大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)。湯河水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)完全實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)采集的自動化、分析與評價模型的電算化、監(jiān)測信息與分析成果的信息化。該系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線分層分布式結構,并開發(fā)出功能齊全的大壩安全分析評價軟件,填補了我國北方地區(qū)土石壩水庫安全監(jiān)測和評價的空白。同時開發(fā)了模糊綜合評價、灰色關聯(lián)度評價與人工神經(jīng)網(wǎng)絡評價3個土石壩安全綜合評價模型軟件,并結合在線分析與人工巡視監(jiān)測成果,實現(xiàn)大壩安全的在線健康趨勢分析與綜合評價。

(3)遠程視頻監(jiān)視系統(tǒng)。湯河水庫遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對湯河水庫重點部位的實時監(jiān)控,系統(tǒng)設(重點部位)視頻監(jiān)視站3個,分布于樞紐重點位置。具備權限的用戶可通過會商中心或水庫局網(wǎng)中的任何計算機實現(xiàn)視頻監(jiān)視和管理。歷史監(jiān)控信息可通過硬盤錄像的形式存儲。

(4)防汛會商系統(tǒng)。依托已有的水文測報、大壩監(jiān)測、視頻監(jiān)控等各自動化專業(yè)子系統(tǒng),由大屏幕投影與擴聲等組成視訊會議基礎,構成調度樓內防汛會商系統(tǒng)。為水庫防汛調度、領導決策會商、日常辦公會議等提供先進的技術環(huán)境和方便的操作環(huán)境,降低管理人員工作強度,提高水庫管理工作、防汛調度工作效率和管理水平。匯集各專業(yè)系統(tǒng)采集處理后的相關信息,由大屏幕投影與擴聲等組成視訊會議基礎,構成調度樓內防汛會商系統(tǒng)。會商系統(tǒng)中的所有設備均由集中控制系統(tǒng)進行控制。會商決策支持系統(tǒng)整合了水庫水

雨情測報與洪水預報調度系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)等子系統(tǒng)功能。

(5)水文預報與防洪調度系統(tǒng)。系統(tǒng)在功能邏輯上由信息查詢、洪水預報、洪水調度方案生成、洪水調度方案評價等功能組成,實現(xiàn)水庫防洪與興利的多功能多模型耦合;而且結合水庫實際需求,實現(xiàn)了水庫水量平衡自動化計算與分析,大大提高了對繁瑣數(shù)據(jù)的操作效率。

5主要研究結論

湯河水庫的信息化建設目前已全部完成,系統(tǒng)經(jīng)歷2007~2008年2年汛期的考驗,運行穩(wěn)定、功能齊全。該項目是遼寧省首次實現(xiàn)水庫的信息化工程實例,工程水平在國內處于領先水平。項目解決了湯河水庫水文遙測系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)、閘門運行自動控制系統(tǒng)、管道供水自動計量系統(tǒng)、水文預報與防洪調度系統(tǒng)及遠程視頻監(jiān)視與防汛會商系統(tǒng)建設的關鍵問題。信息化工程已為水庫的控制運用與管理帶來了質的飛躍。湯河水庫作為湯河流域上唯一的控制性骨干工程,在水庫工程優(yōu)化與調度效益發(fā)揮上起到了決定性的作用,系統(tǒng)必將在今后的實際應用中發(fā)揮更加重要的作用。