水库安全信息管理系统与闸门监控ppt课件

1、水库平安信息管理系统与闸门监控水库平安信息管理系统与闸门监控水利部大坝平安管理中心2020年10月向 衍 博士、高级工程师 提提 纲纲、前言一、大坝平安监测自动化二、水库平安监控与管理信息化三、大坝平安监测预警系统四、闸门监控系统前前 言言n自动化控制的必要性自动化控制的必要性大坝平安监测的工程众多，测点布置分散且有些地理位置偏远、环境恶劣的地方，这些都需求破费大量时间和人力去进展观测、数据采集和计算分析。自动化系统减少了人为反复性劳动，可最终实现“无人值班，少人值守自动化控制系统可以快速、准确地进展大坝平安参数丈量、数据采集和传输，并能进展资料整编和分析，能大大减少人为要素的不确定性。自动化

2、控制系统能极大地提高管理大坝的才干，也提高了尽早发现事故隐患的能够性提提 纲纲、前言一、大坝平安监测自动化二、水库平安监控与管理信息化三、大坝平安监测预警系统四、闸门监控系统一、大坝平安监测自动化一、大坝平安监测自动化n系统构造一、大坝平安监测自动化一、大坝平安监测自动化n数据采集安装监测仪器监测仪器丈量控制安装丈量控制安装人工采集及录入人工采集及录入数据采集安装n监测仪器 监测仪器是安装或埋设在工程现场基于各种原理的传感器，传感器型式包括振弦式、差阻式、电容式、电感式、压阻式、电位器式、步进马达式、CCD、光纤传感器等，目前运用以振弦式和差阻式为主n丈量控制安装 丈量通道 应能接入大坝各类非

3、电量监测仪器 丈量功能 应能对接入的监测仪器进展准确丈量 数据采集过程控制功能 应能用应对式或自报式对接入仪器准确丈量 通讯功能 应能和中央控制安装或其他计算机实现双向通讯 存储功能 可以自动存储数据，存储容量应较大，用完应能自动覆盖 自检自校功能 应能对各功能模块、电源电压、蓄电池电压等自检，对数据自校，输出有关信息 掉电维护功能 电源忽然中断时，应能保证内存数据和参数不丧失 防雷功能 应具备防止感应雷电才干，雷击后数据应不丧失、不失真，保证安装正常运转 抗电磁干扰功能 应具备抗电磁干扰的才干，干扰后数据应不丧失、不失真，保证安装正常运转 短期自动供电功能 应具备备用电源，外部电源中断时应能

4、自动上电，并维护3d正常运转数据采集安装n人工采集与录入对于只能采用人工丈量、人工记录的数据，系统提供数据录入界面，将丈量数据输入到数据库中数据录入数据录入人工录入人工录入半自动录入半自动录入自动录入自动录入数据采集安装一、大坝平安监测自动化一、大坝平安监测自动化n数据自动采集系统集中式监测数据采集系统分布式监测数据采集系统现场总线数据监测系统数据自动采集系统数据自动采集系统n 集中式监测数据采集系统 集中式监测数据采集系统只需一台测控单元，安放于远离测点现场的监控室内，普通和监测主机放在一同。测点现场安装切换单元集线箱、开关箱，由电缆将传感器信号经过切换单元接入到测控单元中 集中式自动采集系

5、统具有远程自动丈量功能。它能对接入系统的传感器进展巡测或选测，也可采用其他通讯方式进展远间隔 数据通讯n分布式监测数据采集系统分布式自动采集系统由大坝监测传感器、测控单元MCU、监测计算机组成分布式数据采集系统与集中式数据采集系统相比，有以下优点：可靠性得到提高抗干扰才干强丈量时间短便于扩展数据自动采集系统数据自动采集系统n现场总线式监测系统数据自动采集系统数据自动采集系统自动化分析评价系统自动化分析评价系统自动化分析评价系统自动化分析评价系统自动化分析评价系统自动化分析评价系统一、大坝平安监测自动化一、大坝平安监测自动化n关键技术系统防雷通讯网络关键技术关键技术n系统防雷 仪器设备中央控制室

6、建筑物建立有均压等电位的的地网。要求接地电阻小于5。供电电源必需配接交流隔离变压器和电源避雷器。 丈量控制单元房根底体周围建一多层环形地网，接地电阻小于5；供电电源须安装交流隔离变压器和电源避雷器，MCU 与中央控制室的通讯电缆安装避雷器。MCU通讯口内置防雷模块。 各种类型的传感器均必需安设信号避雷器，有电源传感器同时加装交流隔离变压器和电源避雷器 传输电缆采用钢管维护n通讯网络 监测仪器与丈量控制安装通常采用公用电缆通讯，也可根据不同类型监测仪器采用相应的无线或光缆通讯； 丈量控制安装与中心控制安装普通采用总线方式，通讯介质包括双绞线、光纤、无线通讯和GPRS等。 中央控制安装与外界经过有

7、线、无线、公用网络等多种通讯媒介实现远程控制。关键技术关键技术提提 纲纲、前言一、大坝平安监测自动化二、水库平安监控与管理信息化三、大坝平安监测预警系统四、闸门监控系统二、水库大坝监控与管理信息化二、水库大坝监控与管理信息化n开展过程20世纪世纪80年代年代意大利最早运用了大坝平安信息管理软件MIDAS20世纪世纪80年代末期年代末期法国电力公司建立了包括系统管理软件在内的自动遥测设备21世纪以来近些年世纪以来近些年吴中如、顾冲时、马福恒、向衍等研讨预警系统20世纪世纪90年代初期年代初期吴中如最早提出大坝平安综合评价专家系统20世纪世纪90年代末期年代末期专家系统实际趋于完善，实现“一机四库

8、，在实践工程得到运用未来开展趋势未来开展趋势预警系统与应急管理相结合二、水库平安监控与管理信息化二、水库平安监控与管理信息化 目的与框架 基于一致平台、资源共享的理念，经过水库平安信息的采集、传输、存储和处置，构建水库平安监控与管理系统，全面提升水库平安管理与效力才干，提高防灾减灾才干，有效保证工程平安、饮程度安与公众平安起到重要技术支撑作用，为构建“数字水库提供根底条件。 目的二、水库平安监控与管理信息化二、水库平安监控与管理信息化 框架数据采集与控制信息根底设备层运用系统层资源共享层平安监测数据工程根本数据知识库模型库运用支撑平台：运用组件运用支撑平台：运用组件 系统组件门户、系统组件门户

9、、GIS、任务流、音讯、运用效力器组件等、任务流、音讯、运用效力器组件等数据交换平台数据交换平台数据传输数据存储与管理水利工程信息网局域网、广域网综合管理数据多媒体数据数据交融数据仓库平安分析与评价公共信息效力预警与应急预案工程运转管理系统门户洪水预告与优化调度平安监测闸门控制视频监视水情遥测内部接口外部接口二、水库平安监控与管理信息化二、水库平安监控与管理信息化 水库平安信息管理系统信息采集与控制系统信息传输与管理系统信息效力与运用系统信息采集与控制系统信息采集与控制系统 水情自动测报系统 由遥测站、中继站和中心站组成。普通以超短波，GSM手机短信等通讯方式，实现流域降雨量、水位、蒸发、流量

10、等水文数据实时采集、报送和处置。 大坝平安监测系统 由各类传感器、丈量控制单元和中央控制安装组成。实现对影响和控制工程平安性态的关键变量和关键部位监测信息的自动采集、传输与管理。信息采集与控制系统信息采集与控制系统 闸门监控系统 由闸位计、限位计、手动控制柜、PLC现地监控单元和监控主机组成。实现对溢洪道闸门开闭进展自动控制，对闸门位置、闸门形状采用现场控制和远程遥控相结合，并能根据库水位升降自动调整闸门启闭开度，使泄量坚持稳定。信息采集与控制系统信息采集与控制系统 供水监测系统 由流量计或水位计、数据采集安装和中心控制安装组成。实现水库供水计量自动化。信息采集与控制系统信息采集与控制系统 水

11、质监测系统 由采水、配水安装、水质监测仪、中央控制安装及实验室水质分析设备组成。实现对水质参数的自动监测，实时、宏观掌握水库水质及其变化趋势。信息采集与控制系统信息采集与控制系统 地震反响监测系统 由布设在大坝及自在基岩场地上的多个测点组成的强震动观测台阵和监控中心组成。实现实时获取、记录并显示大坝动态构造地震反响数据信息及报警，为大坝构造动态安康监测和诊断提供根底信息。信息采集与控制系统信息采集与控制系统 视频监视系统 由摄像设备、录像设备和中心控制安装组成。实现枢纽工程及管理设备的巡视与运转形状的存贮藏份，实现现场平安检查的长期性、实时性和再现性。信息采集与控制系统信息采集与控制系统信息传

12、输与管理系统信息传输与管理系统 通讯系统 由传输介质如通讯电缆、光缆、无线电波等、信号传输设备如接口转换器、光端机、无线电台等组成。为信息采集设备与远程监控主机提供共用通讯信道，实现指令与采集信息传输。视频监视系统。n由传输介质如光缆、双绞线等、集线设备如集线器、交换机等、效力器、任务站等组成。为系统提供了一个平安高效的网络平台，以实现信息共享。 计算机网络系统信息传输与管理系统信息传输与管理系统 综合数据库管理系统 根据规定规范，聚集各信息采集系统的实时数据、历史数据、系统成果数据和管理数据，进展数据集成、隔离和备份，减少数据冗余，有效地保证信息平安及信息共享。信息传输与管理系统信息传输与管

13、理系统信息效力与运用系统信息效力与运用系统 防汛挪动办公系统 将无线通讯、掌上电脑PPC、嵌入式GIS技术与水利行业实践运用结合在一同，实现基于GPRS无线上网的，具有汛情监视与信息查询等功能的挪动防汛指挥系统。根据规定的规范，聚集各信息采集系统的实时数据、历史数据、系统成果数据和管理数据，进展数据集成、隔离和备份，减少数据冗余，有效地保证信息平安及信息共享。 信息发布系统 系统基于公网，面向公众和专业人士提供与水库有关的公共信息和运用效力，有效地实现对外宣传、政务公开、信息查询、咨询效力等功能，提高公共效力才干。信息效力与运用系统信息效力与运用系统信息效力与运用系统信息效力与运用系统 办公自

14、动化系统 系统由个人办公、档案资料管理、公共效力、公文流转和信息自动查询系统组成，可以将信息管理、业务处置和消费管理融为一体，提高各级部门管理程度和任务效率，实现办公自动化。 业务信息效力子系统 以图、表、文字等多媒体方式，明晰简约、图文并茂地展现气候、雨情、水情、工情、实时洪水情势及其开展过程，实时反映发电、调度、管理等信息。信息服务洪水预报洪水调度指挥调度业务管理系统设置气象信息卫星云图雷达回波图天气预报历史重要天气雨情信息工情信息水情信息汛情监视灾情信息防汛值班预报成果页面GIF图片（可以在系统设置中进行调整并可以选择）用户单位：开发商：退出云图选择动态播放退出信息服务气象信息卫星云图信

15、息效力与运用系统信息效力与运用系统 大坝平安分析评价系统利用大坝平安监测系统自动监测数据、人工观测数据和巡视检查记录等，根据水库大坝平安评价导那么及专家阅历，采用合理的数学模型和评判准那么，建立大坝平安分析评价模型，实时综合分析大坝平安运转性态，评定大坝平安类别，对大坝隐患实时进展预警，为水库工程的平安运转和汛限水位动态控制提供辅助决策。信息效力与运用系统信息效力与运用系统 洪水预告系统 系统采用自动定时预告、人工干涉交互预告、追踪预告、暴雨总量预告等方式，实现实时洪水预告自动化。信息效力与运用系统信息效力与运用系统 洪水调度系统 系统采用交互方式，经过阅读器方式的洪水调度软件，实时动态分析水

16、库上、下游防洪情势，提出科学优化调度方案。信息效力与运用系统信息效力与运用系统 供水管理系统 在供水监测系统、综合数据库的支持下，提供供水实时信息查询、供水日报、统计报表、供水量与水费计算等供水管理功能，实现供水信息管明智能化。信息效力与运用系统信息效力与运用系统 水质分析系统 在水质监测系统、综合数据库和地理信息系统平台根底上，对水环境管理所涉及的各类信息进展综合管理，包括：根底资料查询、水质监测资料查询、水质评价和功能区划管理、水质情况统计、水质维护管理、水环境科研成果发布管理。实现水环境信息的动态监测和分析评价。信息效力与运用系统信息效力与运用系统 枢纽三维场景子系统 利用三维GIS技术

17、、三维建模技术、虚拟仿真技术、数据库技术，再现水库枢纽的三维场景，实现实时平安监测信息可视化及三维辅助分析和计算功能。信息效力与运用系统信息效力与运用系统二、水库平安监控与管理信息化二、水库平安监控与管理信息化 案例分析 燕山水库工程位于淮河流域沙颖河主要支流澧河上游干江河上，枢纽工程主要建筑物斜墙土石坝、溢洪道、泄洪导流洞和输水洞及电站。大坝坝顶高程117.8米，坝长4070米，最大坝高34.7米。工程义务以防洪为主，结合供水、灌溉，兼顾发电等综合利用。水库控制流域面积1169平方公里，总库容9.25亿立方米。提提 纲纲、前言一、大坝平安监测自动化二、水库平安监控与管理信息化三、大坝平安监测

18、预警系统四、闸门监控系统三、大坝平安监测预警系统三、大坝平安监测预警系统n 预警原理n 警源分析子系统n 警兆分析子系统n 警情分析子系统预警原理预警原理n 预警原理系统科学是预警系统实际的根底，美国贝尔 公司的A. D. Hall1969提出了系统工程三维构造图，为处理规模宏大、构造复杂、要素众多的复杂巨系统提供了一致的思想方法。将A. D. Hall的三维构造图引入预警系统的物理模型架构中，得到预警系统三维构造图。它包括时间维、逻辑维和知识维。其中，时间维的组成要素主要包括数据采集阶段、系统分析阶段、系统设计阶段和系统施行阶段；逻辑维的组成要素包括明确警义、寻觅警源、分析警兆、预告警度和发

19、布或排除警情等；知识维的组成要素主要有哲学、系统科学、自然科学、社会科学和计算机技术等预警系统的三维构造原理图时间维任务阶段时间维任务阶段逻辑维思索方法发布警情计算机技术社会科学自然科学系统科学哲学知识维预警实际预告警度分析警兆寻觅警源明确警义系统施行阶段系统设计阶段系统分析阶段数据采集阶段警源分析子系统警源分析子系统n 警源警源是指警情产生的根源，即混凝土坝坝体与坝基互馈过程中业已存在或埋伏着的“病灶警源分析子系统的目的就是从警源生成机制着手，分析警情产生的能够缘由，从而发布或排除警情警源分析子系统流程数据源选择目标数据预处理处理后数据转换转换后数据数据挖掘模式解释/评价知识数据准备数据挖掘

20、挖掘结果数据发掘的逻辑构造图警源分析子系统警源分析子系统n 警源警源是指警情产生的根源，即混凝土坝坝体与坝基互馈过程中业已存在或埋伏着的“病灶警源分析子系统的目的就是从警源生成机制着手，分析警情产生的能够缘由，从而发布或排除警情警源分析子系统流程数据源选择目标数据预处理处理后数据转换转换后数据数据挖掘模式解释/评价知识数据准备数据挖掘挖掘结果数据发掘的逻辑构造图警源发掘警兆识别警情分析警兆分析子系统警兆分析子系统n 警兆警兆是指警素发生异常变化导致警情发生前出现的前兆在大坝平安监测中，所谓的警兆就是观测到的大坝变形、渗流、应力应变等物理量随时间变化的序列数据的动态特征n警兆辨识可采用以下方法n

21、对大坝原位监测资料进展分析，建立各类预警模型，据此判别观丈量是正常或异常n预警模型如统计模型、混合模型和确定性模型等警情分析子系统警情分析子系统n 警情警情是指事物开展过程中出现的异常情况，即水库大坝运转中已存在或能够出现的问题警情分析主要是判别大坝及坝基是正常、异常或险情n 可用以下方法判别警情n 用预警模型和预警目的判别正常、异常或险情n 预警模型如统计模型、混合模型和确定性模型等提提 纲纲、前言一、大坝平安监测自动化二、水库平安监控与管理信息化三、大坝平安监测预警系统四、闸门监控系统四、闸门监控系统四、闸门监控系统n 系统构造n 系统功能n 关键技术n 案例分析四、闸门监控系统四、闸门监控系统n 系统构造闸门自动控制系统运用传感器、自动控制、通讯及计算机等技术，实现闸门实时信息自动采集、传输和控制等。监控主机现地监控单元闸位计RS485现地监控单元闸位计四、闸门监控系统四、闸门监控系统n 系统构造监控主机现地监控单元闸位计网络交换机现地监控单元闸位计网络光端机光纤四、闸门监控系统四、闸门监控系统n 系统构造四、闸门监控系统四、闸门监控系统n 系统功能自动检测各扇闸门的开度及运转形状信息现地控制、远程控制，可与上级计算机网络联网实现自动化调度运转具有定高度自动控制和定流量自动控制功能缺点告警和越限告警以及告警自动记录功能单扇闸门泄流量