信息技術(shù)在大渡河流域庫(kù)壩安全信息管理中的創(chuàng)新應(yīng)用

胡瀚尹，沈定斌，文　豪（國(guó)電大渡河公司庫(kù)壩管理中心，四川樂(lè)山，614900）

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信息技術(shù)在大渡河流域庫(kù)壩安全信息管理中的創(chuàng)新應(yīng)用

胡瀚尹，沈定斌，文豪
（國(guó)電大渡河公司庫(kù)壩管理中心，四川樂(lè)山，614900）

摘要：依托“大渡河流域庫(kù)壩安全信息綜合管理系統(tǒng)”建設(shè)，以實(shí)現(xiàn)大壩安全管理“集成集中，智能管控”為目標(biāo)，從數(shù)據(jù)的集成集中、生產(chǎn)管理行為信息化、對(duì)象的全生命周期管理、作業(yè)流程管理、預(yù)警響應(yīng)以及未來(lái)展望等方面，簡(jiǎn)要介紹了信息技術(shù)在系統(tǒng)建設(shè)中的創(chuàng)新應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大壩安全；信息管理；預(yù)警監(jiān)控；智能管控；監(jiān)測(cè)流程

0　前言

大渡河流域作為國(guó)家規(guī)劃的十三大水電基地之一，其干流水電梯級(jí)開(kāi)發(fā)共規(guī)劃24個(gè)梯級(jí)電站。其中，由國(guó)電大渡河流域水電開(kāi)發(fā)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“大渡河公司”）負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)建設(shè)的電站17級(jí)，目前，龔嘴、銅街子、瀑布溝、深溪溝、枕頭壩一級(jí)、大崗山等6座電站已建成投產(chǎn)。

隨著流域電站陸續(xù)投產(chǎn)發(fā)電，大壩安全管理的重要性也日益突出。運(yùn)行中的大壩是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)力系統(tǒng)，壩體、庫(kù)水和壩基相互作用使得系統(tǒng)具有內(nèi)在的不確定性；此外，外部環(huán)境（如氣溫、降雨和地震等）多種因素的影響，使得系統(tǒng)具有高度的非線性特征［1］。目前，主要采用布置在大壩上的監(jiān)測(cè)儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)大壩運(yùn)行狀況和安全性態(tài)的監(jiān)控。大渡河流域已投運(yùn)的6座電站的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，對(duì)于正在建設(shè)、規(guī)劃期的電站，最終也將實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)化。

數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集使采集頻率和精度都較人工有了較大提高，為及時(shí)了解和評(píng)價(jià)大壩運(yùn)行狀態(tài)提供了重要的依據(jù)。但數(shù)據(jù)量的迅速增多對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)工作流程和人工分析處理方法提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，借助信息技術(shù)對(duì)監(jiān)測(cè)工作流程和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的傳遞、處理和分析，已成為信息時(shí)代的主流趨勢(shì)。在這一趨勢(shì)下，大渡河公司庫(kù)壩管理中心以“風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別自動(dòng)化，決策管理智能化”為原則，于2015年著手建設(shè)“大渡河流域庫(kù)壩安全信息綜合管理系統(tǒng)”（以下簡(jiǎn)稱“信息系統(tǒng)”）。

1　信息系統(tǒng)概況

1.1系統(tǒng)功能構(gòu)成

信息系統(tǒng)由“技術(shù)管理”、“信息管理”、“分析評(píng)價(jià)”、“預(yù)警管理”等功能模塊構(gòu)成（見(jiàn)圖1），以大渡河公司云計(jì)算平臺(tái)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)。

“技術(shù)管理”模塊既涵蓋了大壩注冊(cè)定檢、技術(shù)資料、工程檔案資料、規(guī)程規(guī)范、工程大事記等文檔管理，也納入了工程缺陷、現(xiàn)場(chǎng)隱患、水工技術(shù)監(jiān)督、技術(shù)管理指標(biāo)統(tǒng)計(jì)等流程管理，將大壩安全管理全生命周期中的主要工作和管理內(nèi)容，以便捷、完善的流程和高效查詢的文件管理系統(tǒng)，在信息系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)規(guī)范化、高效化管理。

圖1　信息系統(tǒng)主要功能框架結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Main function and structure of the information system

“信息管理”模塊包括“信息錄入”、“信息查詢”、“數(shù)據(jù)檢查”、“數(shù)據(jù)計(jì)算”、“數(shù)據(jù)傳輸”5個(gè)子模塊。模塊功能除常規(guī)的數(shù)據(jù)錄入、查詢和審核外，還集成了現(xiàn)場(chǎng)各廠家自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備自檢和采集服務(wù)，并納入了外部變形測(cè)量和水庫(kù)庫(kù)容測(cè)量計(jì)算。

“分析評(píng)價(jià)”模塊包括“資料整編”、“資料分析”、“輔助決策”，將傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方式與數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)模型、分析推理等相結(jié)合，并納入內(nèi)外部的專家決策系統(tǒng)，形成專家會(huì)商。

“預(yù)警管理”模塊中，將各電站可能發(fā)生的極端情況和重要測(cè)點(diǎn)預(yù)警測(cè)值作為監(jiān)控預(yù)警的觸發(fā)條件，后設(shè)一系列應(yīng)急響應(yīng)動(dòng)作，達(dá)到監(jiān)控預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)高效、精準(zhǔn)結(jié)合的目的。

1.2系統(tǒng)建設(shè)基礎(chǔ)

信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)的集成集中，就是要打破業(yè)務(wù)系統(tǒng)分類建設(shè)、條塊分割、數(shù)據(jù)孤島的現(xiàn)象，通過(guò)整體規(guī)劃、系統(tǒng)整合、數(shù)據(jù)集中、技術(shù)統(tǒng)一、集成運(yùn)行、集中運(yùn)維，將單個(gè)的系統(tǒng)綜合、整合為統(tǒng)一的系統(tǒng)，構(gòu)筑企業(yè)級(jí)業(yè)務(wù)平臺(tái)。

大壩安全管理相關(guān)數(shù)據(jù)量大、種類多、來(lái)源各異，要做到各類數(shù)據(jù)的有機(jī)結(jié)合和精確利用，在系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中需主要把握以下三個(gè)原則：一是把握數(shù)據(jù)集中的目的是減少工作量，提高專業(yè)工作的效率；二是對(duì)集中的數(shù)據(jù)提供快速準(zhǔn)確的審核功能，使數(shù)據(jù)質(zhì)量得到保證；三是對(duì)集中的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)管理，建立水工建筑物及其附屬設(shè)施、測(cè)點(diǎn)、設(shè)備設(shè)施和測(cè)量?jī)x器的身份編碼，為后續(xù)的引用、處理、分析和工作標(biāo)準(zhǔn)化打下基礎(chǔ)。

1.3系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

為避免信息系統(tǒng)僅成為一個(gè)檔案庫(kù)，應(yīng)對(duì)生產(chǎn)、管理行為充分理解，將生產(chǎn)、管理行為信息化作為信息系統(tǒng)的第一目標(biāo)，在建設(shè)時(shí)不只關(guān)注生產(chǎn)、管理的對(duì)象，更關(guān)注生產(chǎn)、管理的行為。

同時(shí)，大壩安全管理不僅僅包括安全監(jiān)測(cè)管理，還應(yīng)包括大壩等水工建筑物及其附屬設(shè)施的管理。系統(tǒng)建設(shè)以大壩監(jiān)測(cè)和壩工管理有機(jī)結(jié)合為目標(biāo)，重視行為流程的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)為后期運(yùn)行過(guò)程留有改進(jìn)的空間。

2　信息系統(tǒng)創(chuàng)新

2.1采集巡查信息化

從廣義來(lái)講，凡是能擴(kuò)展人的信息功能的技術(shù)，都可以稱作信息技術(shù)。如今，信息已經(jīng)和日常使用的手機(jī)、平板等終端緊密結(jié)合在一起，利用便攜的移動(dòng)終端，結(jié)合高速網(wǎng)絡(luò)，用戶可以隨時(shí)隨地地獲取想要的信息。在這一趨勢(shì)的推動(dòng)下，信息系統(tǒng)除考慮移動(dòng)終端的信息查詢，還將信息的錄入和獲取與移動(dòng)終端緊密結(jié)合起來(lái)。

圖2　傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模式Fig.2 Traditional data collection

圖3　信息技術(shù)數(shù)據(jù)采集模式Fig.3 Data collection implemented by information technology

在數(shù)據(jù)采集方面，脫離傳統(tǒng)的紙質(zhì)原始數(shù)據(jù)記錄表，利用移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的同時(shí)，與長(zhǎng)周期的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比，在現(xiàn)場(chǎng)完成數(shù)據(jù)校核。數(shù)據(jù)異常時(shí)，可立即聯(lián)系內(nèi)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行分析和處理。

在巡視檢查方面，利用目前移動(dòng)設(shè)備的拍照、攝影和定位功能，將傳統(tǒng)的巡查點(diǎn)檢模式與移動(dòng)設(shè)備NFC接觸感應(yīng)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)巡視檢查的全流程分類管理。

2.2多模式的全生命周期管理

大壩安全涉及大壩等水工建筑物及其附屬設(shè)施、監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和測(cè)量?jī)x器儀表四個(gè)方面的多類型設(shè)施設(shè)備管理，而這些設(shè)施設(shè)備的全生命周期臺(tái)帳內(nèi)容來(lái)自多種來(lái)源，幾乎涵蓋了數(shù)據(jù)采集、巡視檢查、定期檢查和技術(shù)監(jiān)督等大壩安全管理的所有工作內(nèi)容。

為了將多樣的設(shè)施設(shè)備和多渠道的信息來(lái)源有機(jī)結(jié)合和分類，在信息系統(tǒng)中，根據(jù)四大類設(shè)施設(shè)備的特點(diǎn)屬性，建立了系統(tǒng)唯一的、便于識(shí)別的身份編碼。在大壩安全管理的所有作業(yè)過(guò)程中，將與某一編碼標(biāo)識(shí)相關(guān)的信息關(guān)聯(lián)集中，在關(guān)聯(lián)集中的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)提供按單點(diǎn)設(shè)備設(shè)施、缺陷隱患種類、分布部位、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等多模式組合信息提供查詢，使設(shè)施設(shè)備全生命周期管理更加規(guī)范和完善，更使大壩安全分析預(yù)測(cè)更加高效，也為后期的人工輔助智能決策打下基礎(chǔ)。

2.3高效的監(jiān)控預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)

“事件→觸發(fā)條件→應(yīng)急動(dòng)作”流程，形成信息系統(tǒng)中監(jiān)控預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)流程的基礎(chǔ)，結(jié)合電站實(shí)際情況、歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，預(yù)設(shè)多個(gè)事件，且各個(gè)事件之間可“且”、“或”多樣結(jié)合。再為每個(gè)事件預(yù)設(shè)多個(gè)觸發(fā)條件，形成不同的應(yīng)急報(bào)警等級(jí)。事件和觸發(fā)條件結(jié)合起來(lái)的形成規(guī)則，啟動(dòng)后續(xù)預(yù)設(shè)的應(yīng)急處理動(dòng)作。

以突發(fā)地震為例，在地震烈度達(dá)到警戒值后，信息系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)出指令，對(duì)預(yù)設(shè)的重要測(cè)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通知相關(guān)技術(shù)人員和管理人員。數(shù)據(jù)采集完成后由信息系統(tǒng)進(jìn)行審核，之后按照預(yù)設(shè)的報(bào)告模板進(jìn)行監(jiān)測(cè)報(bào)告初稿的編制，由技術(shù)人員對(duì)初稿進(jìn)行審核后形成正式的監(jiān)測(cè)報(bào)告。

2.4全作業(yè)流程管理和反饋機(jī)制

完備、有效的工作流程和反饋機(jī)制能更高效地完成各項(xiàng)工作。很多單位雖然以制度形式明確了監(jiān)測(cè)作業(yè)的流程管理，卻因?yàn)闆](méi)有有效的管理平臺(tái)，制度規(guī)定的流程不能做到高效流轉(zhuǎn)。本系統(tǒng)中，將大壩安全管理工作分為了日常監(jiān)測(cè)、巡視檢查、數(shù)據(jù)異常處理、缺陷管理、隱患管理、水工技術(shù)監(jiān)督上報(bào)等多個(gè)流程，且在流程的各個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)立了提醒機(jī)制，系統(tǒng)根據(jù)事務(wù)的緩急，選擇不同的提醒方式。

以日常監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展為例，對(duì)每個(gè)日常觀測(cè)項(xiàng)目預(yù)設(shè)監(jiān)測(cè)頻次或時(shí)段，定時(shí)在系統(tǒng)登入首頁(yè)對(duì)相關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)行提醒，如在監(jiān)測(cè)工作應(yīng)開(kāi)展的最后期限仍未進(jìn)行，則轉(zhuǎn)入短信平臺(tái)進(jìn)行短信推送提醒。監(jiān)測(cè)作業(yè)過(guò)程在系統(tǒng)平臺(tái)上有固化的流程和任務(wù)下發(fā)審核機(jī)制，任務(wù)處理情況也需通過(guò)系統(tǒng)上報(bào)，這樣就能對(duì)任務(wù)完成的時(shí)效性進(jìn)行追蹤、提醒和統(tǒng)計(jì)。

2.5開(kāi)放的接口和集中的平臺(tái)

早在20世紀(jì)90年代，大壩安全管理領(lǐng)域就提出過(guò)“大壩安全綜合評(píng)價(jià)專家系統(tǒng)”的概念和規(guī)劃，但由于當(dāng)時(shí)的信息技術(shù)發(fā)展程度還無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)這個(gè)構(gòu)想，專家系統(tǒng)只是研究的課題。信息技術(shù)經(jīng)過(guò)20年的發(fā)展，已經(jīng)把許多不可能變?yōu)榭赡?，專家系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)也將成為可能。

在信息系統(tǒng)后期建設(shè)中實(shí)現(xiàn)專家決策系統(tǒng)是現(xiàn)階段系統(tǒng)建設(shè)的原則和展望，所以，在本階段的系統(tǒng)建設(shè)中，從數(shù)據(jù)庫(kù)到應(yīng)用軟件層面，開(kāi)放和集中是需要遵循的原則。開(kāi)放就是要在立足于國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)化并全面開(kāi)放，讓后期增加的模塊或系統(tǒng)來(lái)適配信息系統(tǒng)。集中則是立足于專家系統(tǒng)中的“四庫(kù)”（知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、方法庫(kù)、模型庫(kù)），將與大渡河流域電站相關(guān)的安全信息和數(shù)據(jù)、內(nèi)外部專家決策意見(jiàn)、行業(yè)內(nèi)分析評(píng)價(jià)方法等信息集中起來(lái)，利用云計(jì)算平臺(tái)海量的存儲(chǔ)空間和強(qiáng)大的計(jì)算性能，建立專家決策系統(tǒng)中的“一機(jī)”（綜合推理機(jī)），最終達(dá)到智能化決策的目的。

3　結(jié)語(yǔ)

大壩安全管理領(lǐng)域已開(kāi)始從探討如何充分利用有限的人力物力資源轉(zhuǎn)向探討如何利用信息技術(shù)，集中、高效、智能、可靠地進(jìn)行大壩安全管理。大渡河流域庫(kù)壩安全信息綜合管理系統(tǒng)建設(shè)正是在這一背景下，充分利用信息技術(shù)，不斷探索和追求，希望最終能實(shí)現(xiàn)“風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別自動(dòng)化，決策管理智能化”的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

［1］盧兆輝.大壩安全監(jiān)測(cè)信息的數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用平臺(tái)技術(shù)研究［D］.南京:河海大學(xué)水利水電學(xué)院，2005.

作者郵箱：823506911@qq.com

Title:Innovation on dam safety information management of Dadu River basin//by HU Han-yin，SHEN Ding-bin and WEN Hao//Reservoir&Dam Management Center，Guodian Dadu River Co.，Ltd.

Abstract:To realize integrated，concentrated and intelligent management and control，combined with the background of building“Comprehensive Management System of Reservoir&Dam Safety Informa?tion of Dadu River”，the paper gives a brief description of the innovative application of information tech?nology to system building in aspects such as informationization of data integration and concentration，whole life cycle management，operation procedure management，early warning response，and its prospect.

Key words:dam safety；information management；warning monitoring；intelligent management and con?trol；monitoring process

中圖分類號(hào)：TP315

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1671-1092（2016）01-0009-03

收稿日期：2015-12-23

作者簡(jiǎn)介：胡瀚尹（1989-），女，四川廣安人，助理工程師，主要從事大壩安全監(jiān)測(cè)工作。