大坝安全监控软件系统

大坝安全监控软件系统第一页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——目的和意义客观问题－安全数据量大、繁杂，采集、处理和分析的工作量很大。主观问题－管理人员很难进行及时的处理。解决手段－应用先进的人工智能以及计算机技术，建立大坝安全监控软件系统。第二页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——功能大坝安全监控软件系统－依据有关大坝安全法规、设计规范和国内外先进科技成果，结合具体工程，及时整理和分析有关资料，将定量分析和定性分析结合起来，对大坝安全状况进行综合评价和辅助决策，实现实时分析大坝安全状态、综合评价大坝安全状况等目标。功能：信息管理与初分析；分析评价；辅助决策。第三页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——技术发展历程计算机管理人工管理信息管理系统分析评价系统决策支持系统专家系统第四页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——存在的问题单个工程结构物缺乏科学的测点管理系统的数据库体系及时高效的数据传输功能深度可视化的数据挖掘方法完善的异常报警体系严密的软硬件系统安全策略“傻瓜化”的操作平台人性化的界面设计风格缺乏整个水利枢纽和流域群坝管理第五页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——发展趋势智能化可视化交互性网络化集成化第六页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——专家系统概述目标、功能、开发原则总体结构知识工程第七页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——人工智能的主要分支人工智能机器人技术视觉系统语言理解系统学习系统神经网络专家系统第八页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——专家系统组成推理机制知识获取工具知识库人机接口第九页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——专家系统的特征处理的是知识信息系统与决策支持系统处理的都是数据运用推理机制对知识进行操作决策支持系统运用模型来处理数据独特的特征：解决特定领域中的问题，行使的是专家的职能通过符号处理来解决十分复杂的问题处理结果以定性为主对求解问题的路径是不确定的允许不断地将新的知识加入到知识库中主要优势：可由非专家完成专家的工作第十页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——实用专家系统的类型解释系统预测系统诊断系统设计系统规划系统第十一页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——大坝安全综合评价专家系统定义：理论方法：融汇坝工理论、数学力学、人工智能和现代计算等理论、方法及技术；资源：集成实测资料及其正反分析成果、设计和施工资料和专家知识等；组成：综合推理机、知识库、方法库、工程数据库和图库。第十二页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——大坝安全综合评价专家系统目标：实时分析－发现异常观测值，并对其进行成因解析，为辅助决策提供技术支持；综合评价－为大坝安全定期检查（5年一次）中的评价大坝安全级别提供依据。第十三页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——大坝安全综合评价专家系统功能：科学有序地管理相关资料。定量分析大坝工作性态。定性评价大坝安全状况。优良的图形和图像界面。原则：可靠性、实用性、实时性先进性、标准化、开放性经济性第十四页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——大坝安全综合评价专家系统逻辑模型的总体结构第十五页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——大坝安全综合评价专家系统逻辑模型的总体结构第十六页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——大坝安全综合评价专家系统物理模型的总体结构第十七页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——大坝安全综合评价专家系统组成：总控综合推理机知识库工程数据库方法库图库支持库群第十八页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——知识库▼实时分析评判准则时空分析力学规律监控模型监控指标日常巡查关键问题识别异常值权重分析评判准则工程等级设计标准强度稳定…识别大坝各项的安全标准权重分析▼综合评价第十九页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——综合推理机“实时分析”对识别的异常测值进行成因分析和反分析，对疑难杂症进行综合分析检查，对结构异常或险情进行报警，提出辅助决策的建议；“综合评价”科学评价大坝的安全级别，对病险坝提出控制水位的建议。第二十页，共57页。“实时分析”总体网络结构第二十一页，共57页。“综合评价”总体网络结构第二十二页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——工程数据库和方法库工程数据库：组成：工程档案、原始数据、整编数据和生成数据库组成。功能：对资料及专家知识等进行科学有序地管理。方法库：组成：资料处理和正反分析软件、结构和渗流分析软件、综合评判和洪水计算等。功能：为处理资料，建立各类监控模型、力学规律、监控指标、洪水复核、强度和稳定复核等提供相应的分析程序。第二十三页，共57页。第二十四页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——知识库和推理机的知识工程专业领域知识：评判类知识：实时分析－识别测值性态的规范和专家经验。综合评价－八大类准则中的规范和专家经验。推理机知识：实时分析－对异常测值进行成因分析，并提出辅助决策的推理分析知识。综合评价－评判大坝安全级别，对病险坝提出辅助决策建议的推理分析知识。专门知识：第二十五页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“实时分析”的评判类专业知识第二十六页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“实时分析”的评判类专业知识时空分布评判准则：基本思想：本次测值与历史极值、超过一年以上环境量基本相同的前一次测值、基本相同环境量的前一次测值相比。评判准则：异常值有趋势性变化突变值第二十七页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“实时分析”的评判类专业知识力学规律评判准则：基本思想：由有限元计算在相应观测位移时的荷载工况下的计算值，与实测值比较。评判准则：正常基本正常异常第二十八页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“实时分析”的评判类专业知识监控模型评判准则：基本思想：应用测点统计模型、变形测点和空间位移场的确定性或混合模型的预报值与实测值比较。评判准则：正常基本正常异常第二十九页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“实时分析”的评判类专业知识变形监控指标评判准则：基本思想：实测值与变形监控标准的一级和二级比较。评判准则：弹性或粘弹性阶段－正常。弹塑性或粘弹塑性阶段－若强度稳定满足要求，则为基本正常，若不满足则为异常。险情。第三十页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“实时分析”的评判类专业知识扬压力监控指标评判准则：基本思想：帷幕后和排水后的渗压系数、横断面的建基面上的总扬压力与相应的允许值比较。评判准则：正常当帷幕受损或排水失效时，则为异常，否则为正常异常第三十一页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“实时分析”的评判类专业知识应力监控指标评判准则：基本思想：实测应力与允许应力和极限强度比较。评判准则：满足安全要求处于弹塑性阶段处于开裂破坏第三十二页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“实时分析”的评判类专业知识日常巡查评判准则：基本思想：主要检查裂缝、渗漏、析出物及泄洪闸门等。评判准则：正常－当无危害性裂缝，上游面隐渗而无串状水流，析出物不明显；异常－当危害性裂缝有较显著的扩展，渗漏呈滴状，有少量析出物等；险情－当危害性裂缝有显著的扩展，大面积渗漏呈串状，有大量析出物或者控制闸门失灵或泄洪危及坝趾等。第三十三页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“实时分析”的评判类专业知识评判准则的权重分析：第一依据－监控指标。第二依据－时空分布和力学规律评判准则。第三依据－监控模型评判准则；参考依据－日常巡查评判准则。主要依据－关键问题评判准则。第三十四页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“实时分析”的推理机专业知识第三十五页，共57页。第三十六页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“实时分析”的推理机专业知识综合检查分析：基本思想：同类监测量分析：如水平位移用垂线和准直线，扬压力用渗压计和压力表等；相关监测量分析：如水平位移与倾斜、扬压力、裂缝、应力应变等。判别准则：若同时同步异常，则为结构或渗流引起；否则为监测引起。当发生特殊荷载工况，则为结构或渗流异常；否则为监测引起。第三十七页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“实时分析”的推理机专业知识监测故障检查：检查观测记录修正或删除监测系统检查测点或基点和观测仪器的稳定性采集信息传输的故障等物理成因分析报警解除YYNN第三十八页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“实时分析”的推理机专业知识物理成因分析：环境量分析FEM仿真变形应力渗流裂缝由稳定和强度作为控制,进行综合分析:异常测值的成因对安全影响的程度第三十九页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“实时分析”的推理机专业知识专家综合诊断影响因素模糊综合评判大坝安全度的模糊综合评判结构报警一级报警二级报警三级报警辅助决策第四十页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“综合评价”的专业知识枢纽工程等级评判准则－依据规范，确定枢纽工程的等别以及大坝的等级。设计标准评判准则依据规范，确定设计洪水标准、安全超高和抗震设防标准，并经调洪演算，确定特征水位以及上述水位的库容。确定大坝的设计工况：正常荷载组合工况、特殊荷载组合工况І、特殊荷载工况Ⅱ。第四十一页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“综合评价”的专业知识强度评判准则稳定评判准则抗滑稳定上滑稳定土石坝第四十二页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“综合评价”的专业知识施工质量评判准则混凝土坝－根据混凝土标号、灌浆、温控、裂缝、断裂处理等现场的施工资料；土石坝－填筑料、碾压质量、排水体及反滤层等现场施工资料；依据工程验收规程，评判施工质量及存在的安全隐患。运行评判准则根据日常巡查、机械设备运行及泄洪消能等资料；依据大坝安全实施细则评定运行情况。第四十三页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“综合评价”的专业知识大坝及坝基工作性态评判准则依据“实时分析”的成果。实测值与设计值的比较。时效分量的变化规律评判。第四十四页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“综合评价”的专业知识近坝库区滑坡失稳评判准则依据“实时分析”的成果。时效分量的变化规律评判。第四十五页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——“综合评价”的推理机专业知识专家综合诊断依据大坝设计标准、强度、稳定、工作性态以及危及大坝安全的滑坡等准则，应用模糊评判原理，判别大坝的安全级别。连续型目标的模糊评判方法辅助决策病坝－控制水位运行。险坝－快速降低水位或扬压力，直至原型工作性态基本正常。第四十六页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——信息管理系统第四十七页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——信息管理系统信息录入：对监测信息进行有序的存放和管理。对象：人工、半自动化、自动化三种手段采集到的监测资料。操作：录入、浏览、查询、图形显示、删除、修改以及存储打印功能。信息转换：由模拟数值量转换为具有工程意义的物理量。第四十八页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——信息管理系统文档管理：第四十九页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——信息管理系统信息初分析：第五十页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——信息管理系统信息输出：第五十一页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——分析评价系统第五十二页，共57页。——大坝安全监控理论、方法与软件系统——分析评价系统资料评价：时空分布力学规律监控