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大壩安全預(yù)警信息管理的分析論文
1各模塊的功能及應(yīng)用
1.1系統(tǒng)管理模塊
系統(tǒng)管理模塊主要實現(xiàn)本系統(tǒng)各使用單位、部門以及各單位、部門下用戶的規(guī)范化定義,通過對角色的權(quán)限進(jìn)行定義,對用戶賦予不同角色,實現(xiàn)用戶不同權(quán)限范圍的授權(quán)訪問,確保系統(tǒng)使用安全。
1.2監(jiān)測數(shù)據(jù)和工程信息模塊
該模塊可以對大壩的PBS結(jié)構(gòu)、大壩安全監(jiān)測規(guī)劃的監(jiān)測斷面、安全監(jiān)測所用的儀器類型以及監(jiān)測儀器的埋設(shè)路徑等基礎(chǔ)信息進(jìn)行定義,實現(xiàn)基礎(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的維護(hù)功能,為安全監(jiān)測的綜合分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。同時,根據(jù)編入的數(shù)據(jù)分析模型,對大壩各類動態(tài)信息(環(huán)境量、效應(yīng)量及工程信息等)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計分析、可視化展示及報表編制等。重點實現(xiàn)內(nèi)容包括:
(1)實現(xiàn)儀器埋設(shè)參數(shù)的統(tǒng)一維護(hù)、管理。
(2)支持各類人工監(jiān)測數(shù)據(jù)的批量導(dǎo)入;制作高度復(fù)雜和格式多變的報表。
(3)可制作年、季、月、旬、周、日報表,可以輸出單點測值、多點測值和相對取值,取值方式豐富。
(4)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析圖形的動態(tài)繪制:包括過程線圖、分布圖、相關(guān)圖、方塊圖、浸潤線圖等,各種圖形都可隨意定制,設(shè)置和生成簡便快捷,可供選用的外觀風(fēng)格豐富;圖形坐標(biāo)的范圍、比例可根據(jù)繪圖數(shù)據(jù)自動確定,還可依需要手動設(shè)定和更改。
(5)實現(xiàn)基于三維可視化模型的監(jiān)測成果交互式查詢與分析;支持監(jiān)測成果的導(dǎo)出,包括圖片、CAD或Excel數(shù)據(jù)表格等。該模塊內(nèi)嵌有多種監(jiān)測資料定量分析計算方法:如多元線性逐步回歸、全回歸、偏最小二乘回歸等;可建立監(jiān)測量的物理模型:包括統(tǒng)計模型、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,可建立變形監(jiān)測系統(tǒng)的分布模型;可分解監(jiān)測量物理模型中的各組成成分,分析分量間的對比關(guān)系,揭示監(jiān)測量的變化規(guī)律和原因;可根據(jù)監(jiān)測結(jié)果的預(yù)報模型和預(yù)計的環(huán)境量數(shù)據(jù),預(yù)測監(jiān)測量的估計值;提供監(jiān)測數(shù)據(jù)合理性判斷與趨勢預(yù)測功能。
1.3數(shù)值計算模塊
該模塊可對大壩性態(tài)進(jìn)行分析預(yù)測,是本系統(tǒng)的關(guān)鍵部分之一。系統(tǒng)平臺可對大壩在不同條件下的應(yīng)力、變形、水壓、滲流、裂縫、穩(wěn)定性和動力響應(yīng)等計算的輸入數(shù)據(jù)及計算結(jié)果進(jìn)行儲存、查詢、瀏覽、二三維可視化展示及報表等,并可操作嵌入計算。提供針對靜力計算、滲流計算、穩(wěn)定計算、裂縫計算、動力計算等任務(wù)的管理;可進(jìn)行各種計算模型的導(dǎo)入和管理;提供計算參數(shù)的調(diào)整;系統(tǒng)指定計算結(jié)果的統(tǒng)一格式,并提供計算結(jié)果的導(dǎo)入功能;可進(jìn)行計算結(jié)果與監(jiān)測數(shù)據(jù)過程曲線的對比;可進(jìn)行數(shù)值計算結(jié)果查詢,主要包括:過程線、分布圖、相關(guān)圖、包絡(luò)圖等分析和查詢。
1.4反演分析模塊
根據(jù)所要反演參數(shù)的類型及數(shù)量,確定所需要的信息;通過有限元計算生成訓(xùn)練樣本;訓(xùn)練和優(yōu)化用于替代有限元計算的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),并進(jìn)行壩料參數(shù)的反演計算。將反演參數(shù)、誤差以及必要的過程信息存入數(shù)據(jù)庫供其他單元調(diào)用。
1.5安全預(yù)警與應(yīng)急預(yù)案模塊
提出高心墻堆石壩滲透穩(wěn)定、沉降、壩坡穩(wěn)定、應(yīng)力應(yīng)變、動力反應(yīng)等方面的控制標(biāo)準(zhǔn),建立大壩的綜合安全指標(biāo)體系。根據(jù)動態(tài)監(jiān)測信息以及計算成果,進(jìn)行大壩安全分析,建立大壩安全評價模型;結(jié)合安全指標(biāo)體系,針對不同的異常狀態(tài)及其物理成因,對異常狀態(tài)進(jìn)行分級并建立預(yù)警機制。該模塊可進(jìn)行分級實時報警,并可給出預(yù)警狀態(tài)信息。根據(jù)安全預(yù)警與預(yù)案判別分析結(jié)果,對可能出現(xiàn)的安全問題,建立相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案與措施,確保工程安全、順利、高質(zhì)量實施,并可人工修改應(yīng)急方案。本模塊包括安全預(yù)警項目、安全指標(biāo)體系、應(yīng)急預(yù)案管理和安全預(yù)警信息四個部分。安全預(yù)警項目包括三類,即整體項目、分項項目和定制項目。整體項目是指從壩前蓄水位、滲透穩(wěn)定、整體變形、壩坡穩(wěn)定等宏觀方面評價大壩安全的項目。此外,大壩裂縫在已見高土石壩中普遍存在,且是廣受關(guān)注的可能造成安全隱患的誘因,因而在本系統(tǒng)中也被列為一個整體安全預(yù)警項目。分項項目與典型監(jiān)測點對應(yīng),包括水平位移、沉降、滲流量、孔壓、土壓和裂縫等幾個方面。對每個項目的管理均包括項目的添加、對應(yīng)監(jiān)測項目和測點的選取、判別基準(zhǔn)值和安全指標(biāo)的設(shè)定、應(yīng)急預(yù)案的建議等。通過設(shè)定好的設(shè)計監(jiān)控指標(biāo),系統(tǒng)自動發(fā)出報警信號,報警信號可以采用桌面提醒、郵件提醒和短信提醒。不同級別的預(yù)警響應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案不同,通過設(shè)定好的應(yīng)急方案與預(yù)警級別之間的關(guān)系,系統(tǒng)自動提出應(yīng)急方案以供運行人員執(zhí)行。
1.6巡視記錄與文檔管理模塊
對大壩安全巡視過程中產(chǎn)生的視頻、圖片、文檔等資料進(jìn)行管理,并可進(jìn)行查詢操作。文檔管理主要是對大壩建設(shè)和運行過程中各環(huán)節(jié)相關(guān)的圖片、文檔等資料進(jìn)行管理,并可進(jìn)行添加和查詢操作。
1.7數(shù)據(jù)庫管理模塊
主要用于數(shù)據(jù)的錄入、修改及查詢等操作,本模塊僅限于系統(tǒng)管理員用戶。包括系統(tǒng)基本數(shù)據(jù)和多個模塊共用的公用數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分為兩類,一次數(shù)據(jù)(原始數(shù)據(jù))為研究對象的基本信息;二次數(shù)據(jù)是經(jīng)系統(tǒng)分析等對一次數(shù)據(jù)處理得到,以便于各模塊的調(diào)用。
2結(jié)束語
該系統(tǒng)的功能豐富,操作界面友好,特別是將監(jiān)測數(shù)據(jù)管理、嵌入式數(shù)值計算和反演分析、安全評價和預(yù)警預(yù)案等有機地集成于一體,可以實現(xiàn)與現(xiàn)場其他的生產(chǎn)過程管理系統(tǒng)的緊密集成,支持計算分析結(jié)果的發(fā)布及大壩性態(tài)的動態(tài)反演,實現(xiàn)計算、計劃、執(zhí)行、反演與優(yōu)化過程的閉環(huán)管理。納入了數(shù)值計算模塊和反演分析模塊,包含了大壩穩(wěn)定分析、靜動力結(jié)構(gòu)分析、滲流分析和裂縫等計算分析和反演分析功能,實現(xiàn)了大壩性態(tài)的安全分析及預(yù)警。從實際應(yīng)用來看,非常適合水電站運行管理人員及時、深入的掌握大壩的工作性態(tài)。
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