大壩安全信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)入庫問題分析及對策

邱 勇，馮 濤

（國家能源局大壩安全監(jiān)察中心，浙江杭州，310014）

0 前言

為加強運行水電站大壩的安全監(jiān)督和管理，使水電站大壩運行安全信息的管理和報送工作更加規(guī)范化、制度化和標(biāo)準(zhǔn)化，保證水電站大壩安全運行和應(yīng)急管理，原國家電力監(jiān)管委員會于2006年發(fā)布了《水電站大壩運行安全信息報送辦法》，要求發(fā)電企業(yè)建設(shè)大壩安全信息管理系統(tǒng)[1]。

截至2013年底，在國家能源局大壩安全監(jiān)察中心注冊的299座大壩中，227座已建成信息化系統(tǒng)，對人工和自動化采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行管理[2]。有275座注冊水電站向國家能源局大壩安全監(jiān)察中心主系統(tǒng)報送了監(jiān)測信息，其中網(wǎng)絡(luò)報送192座，郵件報送83座。雅礱江流域水電開發(fā)有限公司、國電大渡河流域水電開發(fā)有限公司、云南大唐國際電力有限公司采用流域化的管理模式，一個系統(tǒng)集成多座大壩，完成了分系統(tǒng)的建設(shè)。

面對大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，如何高效有序地利用大壩安全信息管理系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)整理入庫工作，值得總結(jié)探討。

1 基礎(chǔ)信息設(shè)置

1.1 監(jiān)測儀器

大壩安全信息管理系統(tǒng)開發(fā)采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，監(jiān)測儀器按振弦式、電容式、差阻式等儀器類型抽象為不同的類，具體的測點為監(jiān)測儀器類的實例。

以差阻式測縫計為例，該監(jiān)測儀器包含分量（電阻、電阻比、溫度及縫寬）、計算參數(shù)（含0℃時電阻值、溫度修正系數(shù)、溫度系數(shù)、電阻比基準(zhǔn)值及溫度基準(zhǔn)值）及基本資料（含生產(chǎn)廠家、儀器型號、埋設(shè)日期、埋設(shè)位置等信息）等屬性。壩頂和排水廊道等不同部位差阻式測縫計可共用一個監(jiān)測儀器類，屬于該儀器類型的儀器屬性即可直接繼承。該設(shè)計可方便地錄入測點的計算參數(shù)及基本資料。

1.2 計算公式

監(jiān)測儀器可設(shè)置計算公式，監(jiān)測儀器所屬測點的計算參數(shù)以測點屬性錄入和引用。測點可直接引用所屬儀器的公式，也可以單獨設(shè)置公式。計算公式有使用時間段，僅用于對該時段的測值進行計算，不同的時間段可以有不同的公式計算。計算公式有兩種類型：

（1）單測點公式：同一測點同一測次（不同測次）某分量測值計算另一分量的數(shù)值；

（2）多測點公式：同一測次（不同測次）多個不同測點的特定分量計算測點的分量數(shù)值。

設(shè)置儀器類型計算公式、引用儀器所屬測點計算參數(shù)后，可迅速完成該儀器類型所屬測點計算公式的設(shè)置。

1.3 虛擬測點

某些情況下，需要應(yīng)用實際觀測點的觀測量來計算或組合成我們所需要的成果量，這種情況可以通過虛擬測點的方式來實現(xiàn)。常見的需設(shè)置虛擬測點的情況有下列五種：

（1）即埋多點位移計：即埋多點位移計孔口無測點，孔口位移為最深點的相對位移，需虛擬一個孔口測點，便于在監(jiān)測布置圖上展示位移分布圖。

（2）三向測縫計：一個三向測縫計測點有3支傳感器，通過這3支傳感器數(shù)據(jù)計算這個三向測縫計順河向、壩軸向、垂直向的位移，需虛擬一個三向測縫計測點。

（3）錨索測力計：一個錨筋束由多根錨索組成，錨筋束的合力及錨固力損失由多根錨索的監(jiān)測數(shù)據(jù)求平均計算，需虛擬一個錨筋束測點。

（4）總滲漏量：從大壩實際觀測的幾個滲漏量匯總得到大壩的總滲漏量。

（5）環(huán)境量：水位數(shù)據(jù)通常一天有多次測值，當(dāng)需要查看日平均水位、日最大水位、日最小水位時，可建立相應(yīng)的虛擬測點。降雨量、氣溫與之類似。

虛擬測點的設(shè)置，使得數(shù)據(jù)的管理和使用更加方便。

1.4 導(dǎo)航方式

所有的測點導(dǎo)航方式都是基于監(jiān)測儀器建立的，常用的測點導(dǎo)航方式有監(jiān)測儀器、監(jiān)測項目、監(jiān)測部位、監(jiān)測布置圖、MCU導(dǎo)航等。用戶也可以根據(jù)工作需要建立自定義導(dǎo)航方式。同一節(jié)點下面可以有不同監(jiān)測儀器類型的測點，數(shù)據(jù)展示界面可以隨測點所屬監(jiān)測儀器類型自動切換。

導(dǎo)航方式的多樣性滿足了用戶的個性化需求，當(dāng)一種導(dǎo)航方式不滿足工作要求時，可以迅速建立用戶需要的導(dǎo)航方式，而不必對儀器測點進行大規(guī)模調(diào)整。

2 數(shù)據(jù)入庫

2.1 人工觀測數(shù)據(jù)

各電廠監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲常用的Excel數(shù)據(jù)格式有下列四種：

（1）一個測點一個工作表，觀測日期一列，每個分量測值單獨成列；

（2）一個項目一個工作表，觀測日期一列，各測點各分量測值按等間隔排列；

（3）一個項目一個工作表，觀測日期一列，各測點編號在一列，每個分量測值單獨成列；

（4）一個項目一個Excel文件，觀測日期為工作表名，工作表中項目各測點編號一列，每個分量測值單獨成列。

以上四種Excel數(shù)據(jù)格式規(guī)律性比較強，可以方便地編寫導(dǎo)入程序。Excel數(shù)據(jù)導(dǎo)入配置通過添加Excel文件、添加Excel文件中工作表、添加工作表中的測點、設(shè)置測點各個分量的導(dǎo)入關(guān)系四步完成。

第一種格式的工作表名推薦以測點編號為名稱，配置導(dǎo)入關(guān)系時可自動根據(jù)工作表名添加該工作表下對應(yīng)的測點。配置好一個測點后，該項目其它配置相同的工作表可以批量復(fù)制該配置。第二種格式配置好第一個測點后，后面輸入間隔數(shù)，即可配好該工作表的所有測點。第三種格式僅需配置測點編號、觀測日期、分量對應(yīng)列即可。第四種格式僅需配置一個工作表中測點和分量對應(yīng)列即可。

Excel數(shù)據(jù)導(dǎo)入配置保存在數(shù)據(jù)庫中，Excel中如增加了新數(shù)據(jù)，點擊“導(dǎo)入新數(shù)據(jù)”即可完成新數(shù)據(jù)的入庫。Excel導(dǎo)入配置界面見圖1。通過建立系統(tǒng)中的測點與Excel中數(shù)據(jù)的一一對應(yīng)關(guān)系，可以保留原來基于Excel的工作方式。Excel數(shù)據(jù)導(dǎo)入配置檢查無誤后，后期工作中不要隨意改變Ex?cel文件測點分量測值所在的列號，否則會導(dǎo)致入庫數(shù)據(jù)混亂。Excel文件中同一類儀器各測點分量應(yīng)有統(tǒng)一的列，各測點的計算參數(shù)也應(yīng)有統(tǒng)一的單元格。這樣便于程序自動讀取參數(shù)，大大減少監(jiān)測數(shù)據(jù)入庫的工作量。

2.2 自動化數(shù)據(jù)

自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)導(dǎo)入大壩安全信息管理系統(tǒng)之前也需設(shè)置系統(tǒng)中測點和自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)庫中測點的對應(yīng)關(guān)系，每個測點可以生成相應(yīng)的SQL查詢語句來完成導(dǎo)入。系統(tǒng)具有自動匹配功能，每個項目配置好一個測點的導(dǎo)入關(guān)系后，項目后續(xù)測點編號如果與自動化系統(tǒng)測點編號一致，可以自動配對，并批量復(fù)制SQL查詢語句。目前已實現(xiàn)南瑞（DSIMS）、木聯(lián)能（LNMS V4.0）及南水所（NSYDSIM）等多個常見自動化系統(tǒng)中測點的自動匹配功能，支持多個電站、多個自動化系統(tǒng)的接入。

自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)導(dǎo)入通過讀取數(shù)據(jù)庫的表結(jié)構(gòu)，輔助生成各測點的SQL查詢語句，根據(jù)查詢的數(shù)據(jù)集進行數(shù)據(jù)導(dǎo)入，見圖2。這種設(shè)計對各種數(shù)據(jù)庫的適應(yīng)性比較強。當(dāng)有新的自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)或自動化庫升級改造后表結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，不必修改自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)導(dǎo)入程序，只需要對測點相應(yīng)的SQL語句進行調(diào)整即可接入系統(tǒng)。

圖1 Excel數(shù)據(jù)導(dǎo)入配置Fig.1 Configuration setting for importing data from Excel files

圖2 自動化數(shù)據(jù)導(dǎo)入配置Fig.2 Configuration setting for importing data from the data?base of automatic monitoring system

2.3 特殊格式數(shù)據(jù)

針對一些水力發(fā)電廠特殊格式的監(jiān)測數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以開發(fā)專門的讀取接口，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫中。目前成功實現(xiàn)的有冶勒、宜興、官地、桐子林電站測斜儀數(shù)據(jù)、二灘電站廠房DBF格式的數(shù)據(jù)、泄洪振動數(shù)據(jù)、強震數(shù)據(jù)。測斜儀數(shù)據(jù)導(dǎo)入原始數(shù)據(jù)后，可自動進行位移計算。

3 數(shù)據(jù)校核

在Excel數(shù)據(jù)、自動化數(shù)據(jù)導(dǎo)入時將成果量一并導(dǎo)入。數(shù)據(jù)校核模塊可自動比對最新一條測值的導(dǎo)入成果量和計算公式計算的成果量，列出超過限值的測點，便于檢查系統(tǒng)中計算公式的正確性。與人工逐個點檢查數(shù)據(jù)相比，效率大幅提升。通過數(shù)據(jù)校核可以發(fā)現(xiàn)錯誤的計算公式。數(shù)據(jù)輸入Ex?cel后，成果量通過“拖拉”的方式進行計算，容易拖錯單元格造成計算公式錯誤。而引用儀器公式進行計算則不會出現(xiàn)這種情況，除非計算參數(shù)輸入錯誤。數(shù)據(jù)校核也是對監(jiān)測數(shù)據(jù)正確性的一次檢驗。

自動化導(dǎo)入配置中，程序可以查詢系統(tǒng)中沒有配置的自動化測點，也可以查詢自動化庫中沒有配置對應(yīng)關(guān)系的測點。便于檢查哪些測點的對應(yīng)關(guān)系沒有配置。

4 結(jié)語

大壩安全信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)入庫需要水工觀測人員與系統(tǒng)現(xiàn)場實施人員密切配合，盡量做到數(shù)據(jù)完整正確，建立適合用戶使用的導(dǎo)航方式，減少數(shù)據(jù)調(diào)整的工作量。筆者從3個方面探討了大壩安全信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)入庫面臨的問題及對策，希望能提高數(shù)據(jù)入庫的工作效率和工作質(zhì)量；同時列出了4種常用的Excel數(shù)據(jù)格式，工作中可以參考，便于程序自動讀取數(shù)據(jù),減少數(shù)據(jù)入庫之前人工進行數(shù)據(jù)整理的工作量。

[1]水電站大壩運行安全信息報送辦法：電監(jiān)安全〔2006〕38號[A].

[2]國家能源局大壩安全監(jiān)察中心.水電站大壩安全監(jiān)測工作情況報告（2013年度）[R].2014.