《GB-T 40285-2021智能水电厂大坝安全分析评估系统技术规范》专题研究报告

《GB/T40285-2021智能水电厂大坝安全分析评估系统技术规范》

专题研究报告一

、

智能大坝安全评估

：标准如何锚定水电行业“安全+智能”双核心？

——专家视角下规范的基石作用（一）

规范出台的行业背景：

为何智能水电厂亟需大坝安全评估新标尺？随着水电厂向智能化转型，

传统大坝安全评估方式已难以适配海量监测数据与实时分析需求

。

此前部分水电厂存在评估滞后

、

数据割裂等问题，曾出现因隐患未及时预警导致的运行风险

。本标准应势而生，以国家标准形式统一技术要求，

填补智能场景下大坝安全评估的规范空白，

为行业划定安全红线与智能方向。（二

）核心定位解析

：规范如何平衡“安全底线”

与“智能升级”

的关系？规范核心定位为“安全优先

、

智能赋能”

。

既明确大坝结构稳定

、

渗流安全等基础评估指标，

坚守不发生安全事故的底线；

又要求融入物联网

、

大数据等智能技术，实现评估流程自动化

、

结果精准化

。

通过技术要求的分层设计，

让智能升级服务于安全目标，

避免技术应用与安全需求脱节。（三

）

适用范围界定：

哪些水电厂与评估场景必须遵循本规范？规范适用于新建

、

改建

、

扩建的智能水电厂大坝安全分析评估系统的设计

、

建设

、验收及运行维护

。

涵盖混凝土坝

、

土石坝等主流坝型，

涉及日常监测评估

、特殊工况（洪水

、地震）

评估

、

长期性能趋势分析等全场景

。

小型水电厂可参照执行，

确保不同规模水电厂在智能安全评估上有标可依。二

、

数据“生命线”如何构建？

——深度剖析规范中监测数据采集的智能技术要求（一）

数据采集范围：

哪些核心数据是大坝安全评估的“源头活水”？规范明确数据采集需覆盖大坝结构

、水文气象

、

运行状态三大类

。

结构数据含位移

、应力应变等；

水文气象数据包括水位

、

降雨量等；

运行数据涵盖泄洪设施工况

、

发电机组负荷等

。

这些数据构成评估基础，

缺失任一维度都可能导致评估结果偏差，

规范以此确保数据完整性。（二

）智能采集技术标准

：物联网传感如何实现数据“实时

、准确

、

无死角”？规范要求采用智能传感设备与物联网技术，

实现数据自动采集与传输

。

传感设备需满足精度等级要求，

如位移监测误差不超过0.

1mm；

数据传输采用加密协议，避免传输过程中丢失或被篡改；明确采样频率，

关键监测点需达到秒级采集，

确保实时捕捉安全隐患。（三

）

数据质量控制

：规范如何规避“垃圾数据”导致的评估失效？规范建立“采集-校验-清洗-存储”全流程质量控制机制

。

采集端设异常值自动识别功能；

校验环节采用双重比对（设备间比对

、

历史数据比对）

；

清洗时剔除无效数据并标注原因；

存储要求保留原始数据与处理记录，

确保数据可追溯

。

通过多环节管控，

保障评估数据的可靠性。三

、

评估系统“智慧大脑”怎么建？——规范中的软件平台与分析模型要求解读（一）

软件架构设计

：智能评估系统需具备哪些核心功能模块？规范要求软件平台包含数据管理

、分析评估

、

预警发布

、

结果展示四大核心模块

。

数据管理模块实现多源数据整合；

分析评估模块集成各类计算模型；

预警发布模块支持分级预警推送；

结果展示模块采用可视化界面

。各模块需无缝衔接，

确保评估流程高效运转。（二

）核心分析模型

：规范推荐的模型如何提升评估科学性与精准度？规范推荐采用力学分析

、

数值模拟

、机器学习等多类模型

。

力学分析模型用于计算大坝应力分布；

数值模拟模型可模拟洪水等工况下大坝响应；

机器学习模型通过挖掘历史数据，

实现隐患趋势预测

。

规范明确模型参数选取标准，

避免因参数设置随意导致评估结果失真。（三

）

系统兼容性要求

：如何实现与水电厂现有智能系统的“无缝对接”？规范要求评估系统采用标准化数据接口，

支持与水电厂SCADA

系统

、

设备管理系统等现有平台对接

。

需兼容主流数据库格式与通信协议，

确保数据双向流通

。同时，

系统应具备可扩展性，

支持后续新增监测设备与评估功能的接入，

降低改造与升级成本。四

、硬件设施“硬标准”是什么？——规范下的设备选型与部署技术要点（一）

监测设备选型

：传感器与采集终端需满足哪些性能指标？规范明确监测设备的性能要求，

如渗压传感器测量范围需覆盖大坝可能出现的最大渗压值，

且精度达到0.5%FS；

采集终端需具备抗干扰能力，

适应水电厂潮湿

、多电磁干扰的环境

。

同时，

要求设备具备自检功能，

便于及时发现故障并更换。（二

）

数据传输设备部署

：如何保障复杂环境下数据传输的稳定性？规范要求根据水电厂地形与环境，

采用有线与无线结合的传输方式

。

坝体内部采用有线传输确保稳定性；

外部区域可采用5G

、微波等无线技术；

关键传输节点需设置冗余设备，

避免单点故障导致传输中断

。

传输设备需具备防雷

、

防水性能，

适应户外恶劣环境。（三

）服务器与存储设备

：如何匹配海量数据的处理与存储需求？服务器需满足多模型并行计算需求，

CPU

、

内存等配置需根据评估数据量与计算复杂度确定；

存储设备需采用分布式存储架构，

容量需预留至少5年的数据增长空间，

并具备数据备份与恢复功能，

确保历史数据不丢失，

为长期性能评估提供数据支撑。五

、

安全评估“全流程”如何落地？——从日常监测到应急评估的规范指引（一）日常运行评估

：规范要求的常态化评估流程与周期是怎样的？日常评估需遵循“数据采集-自动分析-结果审核-报告生成”流程

。规范明确常规监测数据每日自动分析一次，

关键数据实时分析；

每周生成一次日常评估报告，内容涵盖监测数据汇总

、指标达标情况

、

潜在隐患提示，

确保及时掌握大坝运行状态。（二

）特殊工况评估

：洪水

、地震后，

评估系统需完成哪些核心任务？特殊工况下，

系统需启动应急评估模式，

优先采集关键监测数据，

缩短分析周期

。

洪水后重点评估坝体抗滑稳定性

、

溢洪道工况；

地震后聚焦结构损伤

、位移突变等

。规范要求应急评估在工况结束后2小时内出具初步评估结果，

为抢险决策提供依据。（三

）

长期性能评估

：如何通过数据积累实现大坝老化趋势的精准预判？规范要求系统建立长期数据档案，

每年度开展一次长期性能评估

。

通过对比不同年度的监测数据与评估结果，

分析大坝结构

、材料性能的变化趋势；

结合老化模型

，

预判未来5-10年的性能变化，

为大坝维修加固

、

寿命评估提供科学依据，

避免因老化导致安全隐患。六

、

预警机制如何“精准发声”？

——规范中的分级预警与响应要求解读（一）

预警等级划分

：规范如何界定“蓝

、

黄

、橙

、红”

四级预警的核心指标？规范依据隐患严重程度与发展趋势，

划分四级预警

。

蓝色预警对应单一指标轻微超标；

黄色预警为多项指标超标但稳定；

橙色预警指指标持续恶化，

存在局部风险；

红色预警为核心指标严重超标，

濒临安全极限

。

各级预警均明确对应的监测数据阈值，

避免预警等级模糊。（二

）预警信息发布

：谁是接收人？

发布渠道与时限有何强制要求？预警信息需同步发送至水电厂运行管理部门

、

安全监管机构及地方政府相关部门

。

发布渠道包括系统平台

、

手机短信

、应急广播等；

规范明确蓝色预警15分钟内发布，

黄色及以上预警5分钟内发布，

确保相关方第一时间获取信息，

启动响应措施。（三

）预警响应联动

：不同预警等级下，

系统与人员需采取哪些处置措施？蓝色预警启动加强监测；

黄色预警组织专人现场核查；

橙色预警启动局部应急措施，

暂停相关区域作业；

红色预警需立即启动应急预案，

疏散人员并上报上级部门

。

规范要求系统内置响应流程指引，

确保预警发布后处置工作有序开展，

形成“预警-响应-处置”

闭环。七

、

系统验收与运维“不掉链”

：规范如何保障长期稳定运行？（一）

验收核心指标：

新建系统需满足哪些要求才能“过关”？验收涵盖功能完整性

、

数据准确性

、

预警及时性等指标

。

功能上需实现规范要求的所有模块；

数据准确性需通过现场校验，

误差符合标准；

预警及时性需通过模拟测试，

确保各级预警按时发布

。

同时，

需提供完整的建设资料与测试报告，

验收不合格的需限期整改。（二

）日常运维规范：

设备巡检与系统维护的周期与内容有何规定？规范要求建立日常运维制度，

监测设备每月巡检一次，

重点检查传感器精度与运行状态；

系统软件每季度维护一次，

包括漏洞修复

、

性能优化；

每年开展一次全面检修，

对老化设备进行更换

。

运维记录需全程存档，

便于追溯与评估运维质量。（三

）故障应急处置：

系统突发故障时

，如何保障评估工作“不中断”？规范要求制定系统故障应急预案，

配备备用设备与应急评估方案

。

当系统突发故障时，

立即启用备用采集设备与简化评估模型，

确保核心监测数据不丢失

、

基础评估不中断

。

同时，明确故障修复时限，

一般故障24小时内修复，

重大故障48小时内恢复，

降低故障影响。八

、

未来趋势下

，规范如何“

与时俱进”？

——智能技术融合的拓展方向（一）

AI

与大数据的深化应用

：规范预留了哪些技术融合接口？规范鼓励在分析评估模块融入AI

技术，

如采用深度学习模型提升隐患识别精度；

支持接入更多来源的大数据，

如气象预报数据

、

区域地质数据等

。

在接口设计上采用标准化架构，

为后续AI算法迭代

、

数据来源拓展预留空间，

避免技术升级导致系统整体重构。（二

）

数字孪生技术应用

：规范如何支撑大坝数字孪生体的构建与应用？规范要求系统数据与大坝数字孪生体互联互通，

将实时监测数据同步至孪生模型，

实现物理大坝与数字模型的动态映射

。

通过孪生体进行模拟分析，

提前预判不同工况下大坝响应，

为评估提供更丰富的依据

。

这一要求契合未来水电厂数字孪生建设的趋势，

提升评估的前瞻性。（三

）

国产化替代适配

：规范在设备与软件国产化方面有何导向？规范鼓励采用国产化设备与软件，明确核心软硬件需具备自主可控能力

。

在性能指标同等的前提下，

优先选用国产产品；

对于关键技术，

要求具备国产化替代方案

。

这一导向既保障国家能源安全，

又推动国内水电装备产业的发展，

契合行业国产化趋势。九

、规范落地的“拦路虎”

与“突破口”——专家视角下的实施建议（一）中小水电厂落地难题

：如何解决资金与技术人才短缺问题？中小水电厂普遍面临资金不足

、

技术人员匮乏的问题

。

建议通过政府补贴

、

行业抱团采购降低设备成本；

依托第三方技术服务机构提供运维支持，

减少自有人才需求；

推广轻量化评估系统，

在满足规范核心要求的前提下，

降低建设与运维难度。（二

）

新旧系统衔接：

已建系统如何改造才能符合新规范要求？对于已建系统，

规范鼓励“分批改造

、

逐步达标”

。优先改造数据采集与预警模块，

确保核心功能符合要求；

再逐步升级分析评估模块

。

建议开展系统现状评估，制定个性化改造方案，

避免盲目重建；

利用标准化接口实现新旧数据融合，

保障改造期间评估工作连续。（三

）

监管机制完善

：如何确保规范执行不打折扣？建议建立“企业自查

、

行业检查

、

政府监管”三级监管机制

。企业定期开展规范执行情况自查；

行业协会组织专项检查与技术指导；

政府监管部门将规范执行情况纳入水电厂安全考核指标，

对违规企业采取限期整改

、

暂停运行等措施，

确保规范落地见效