2023流域水电站库坝安全信息综合管理系统建设方案

XXX流域水电站库坝安全信息综合管理系统建设方案2023目录12040_WPSOffice_Level11研究背景 331997_WPSOffice_Level2（1）流域电站陆续投产，大坝安全管理重要性日益突出。 31713_WPSOffice_Level2（2）自动化高覆盖率，为库坝安全信息流域集中打下基础16057_WPSOffice_Level2（3）数据自动实时采集，对传统人工数据分析提出了挑战 320069_WPSOffice_Level2（4）智慧企业建设，需从规范数据储存和开放接口做起 431997_WPSOffice_Level12课题研究内容 44742_WPSOffice_Level2（1）系统用户 423910_WPSOffice_Level2（2）系统总体业务流程 59455_WPSOffice_Level2（3）系统功能构成 719467_WPSOffice_Level2（4）集成的信息 915101_WPSOffice_Level2（5）大型水电站流域梯级电站库坝安全风险管控体系（在建） 111713_WPSOffice_Level13课题实施 1526885_WPSOffice_Level21）库坝信息系统实施流程 1514148_WPSOffice_Level22）系统开发 1610417_WPSOffice_Level23）安装调试 1620575_WPSOffice_Level24）大型水电站流域库坝安全风险管控体系开发 1716057_WPSOffice_Level14主要技术创新 1729737_WPSOffice_Level2（1）采集巡查信息化 1719516_WPSOffice_Level2（2）多模式的全生命周期管理 1832218_WPSOffice_Level2（3）大型水电站库坝安全风险管控体系 1828399_WPSOffice_Level2（4）高效的监控预警和应急响应 1912182_WPSOffice_Level2（5）全作业流程管理和反馈机制 19221_WPSOffice_Level2（6）开放的接口和集中的平台 201研究背景（1）流域电站陆续投产，大坝安全管理重要性日益突出。随着xxx\xxx一级的陆续投产，大型水电站流域已投产的6座电站，坝型包括重力坝、面板堆石坝、砾石土心墙堆石坝、拱坝等4种坝型。其中，xxx\xxx为一等大（1）型电站。运行中的大坝是一个复杂的动力系统，坝体、库水和坝基相互作用使得系统具有内在的不确定性；此外，外部环境（如气温、降雨和地震等）多种因素的影响，使得系统具有高度的非线性特征。坝型多样的高坝大库、地址条件和环境条件的复杂多样，给大型水电站流域库坝安全管理带来了较大的挑战。后期可预见的更多电站的投产运行，使得一个科学、高效、稳定的库坝安全信息综合管理平台的必要性日益凸显。（2）自动化高覆盖率，为库坝安全信息流域集中打下基础经过多年的库坝监测自动化技术探索、研发和改造，随着真空激光准直系统、不锈钢堰槽量水堰、内观自动化采集等自动化监测系统在龚铜瀑深四站的陆续建成使用，以及高精度地表三维位移监测技术在瀑布沟电站的成功应用，大型水电站流域库坝安全监测自动化覆盖率达到95%以上，监测信息实现了自动实时采集、传输、入库、校核和分析。自动、实时、高精度的采集终端，为流域性的库坝安全信息综合管理平台的实现打下了基础。（3）数据自动实时采集，对传统人工数据分析提出了挑战数据的自动、实时、高频率采集，使得采集频率和精度都较人工有了较大的提高，为及时了解和评价大坝运行状态提供了重要的依据。但数据量的迅速增多，系统误差的存在，对传统的“人工现场采集→人工现场校核→人工数据入库→数据入库人工校核”的监测工作流程和人工数据处理分析方法提出了严峻的挑战，借助信息技术对监测工作流程和监测数据进行快速的传递、处理和分析，已成为信息时代的主流趋势。（4）智慧企业建设，需从规范数据储存和开放接口做起大型水电站公司“智慧企业”建设，其目的是利用不断发展的大数据和云计算技术，实现企业管理的“自动识别、自主判断、自我演进”。大型水电站流域库坝安全管理“智慧”建设的首要任务是建议一个库坝安全信息管理平台，将与库坝安全管理相关的流程数字化，并将安全监测信息、流程信息和其他相关信息在平台上集成集中、科学管理和综合分析。平台作为大型水电站“智慧企业”的一个模块，采用统一的标准和开放的接口开发，以保证与其余管理管控系统的资源和信息共享。2课题研究内容本系统开发，是基于大数据、云计算等现代技术建设的库坝安全信息综合管理统一平台，要构建完备的库坝安全技术档案，制定相关的标准体系，实现库坝安全综合信息管理数字化，信息采集与处理实时化，安全分析与评价专业化，全面提升库坝安全科学化管理水平。（1）系统用户本系统覆盖大型水电站公司本部和下属二级管理机构，为各级机构的库坝安全管理提供服务。公司本部相关的职能部门以及库坝中心、集控中心、电厂、检修公司、水电开发建设公司等单位是系统的主要用户。此外，国家能源局大坝监察中心、在建水电工程大坝安全监测施工单位也是本系统的用户。（2）系统总体业务流程库坝安全信息综合管理系统主要由技术管理、信息管理、分析评价、预警管理、系统设置等部分组成，根据授权的不同满足相应用户的需求。成都库坝安全管理中心：是整个系统的数据汇总中心，负责系统的建设、运行与维护，各电站大坝安全监测自动化系统的管理和数据采集，以及监测资料的整编分析、信息报送、WEB信息发布、报警信息和应急处置等工作，配置有系统软件全部功能。投运电站监测分中心：负责建立健全与所管辖大坝安全相关的技术档案，以及各电站大坝安全监测人工系统的运行与维护、数据采集与录入、巡视检查、监测资料整理初分析和应急响应等工作，一般只配置系统的局部功能。在建水电开发工程建设公司监测分中心：负责督促施工单位及时录入监测数据，建立与大坝安全相关的技术档案，进行施工至蓄水期间的监测资料整理初分析和应急响应等工作，只配置与系统运行相关的功能。拟建水电开发工程建设公司监测分中心：负责建立与大坝安全相关的技术档案，只配置与系统运行相关的功能。移动办公平台：用作领导、成都库坝安全管理中心和监测分中心管理层面异地办公之用，视管理层次配置系统软件功能。WEB平台：是流域梯级电站库坝综合信息发布、浏览、查询、会商、应急处置和资料上传等管理平台，通过权限设置、安全与保密管控，允许用户对其系统部分功能进行操作。图1系统总体业务流程图（3）系统功能构成信息系统由“技术管理”、“信息管理”、“分析评价”、“预警管理”等功能模块构成，以大型水电站公司云计算平台为基础开发。“技术管理”模块既涵盖了大坝注册定检、技术资料、工程档案资料、规程规范、工程大事记等文档管理，也纳入了工程缺陷、现场隐患、水工技术监督、技术管理指标统计等流程管理。将大坝安全管理全生命生命周期中的主要工作和管理内容，以便捷、完善的流程和高效查询的文件管理系统，在信息系统中实现规范化、高效化管理。“信息管理”模块包括“信息录入”、“信息查询”、“数据检查”、“数据计算”、“数据传输”5个子模块。模块功能除包括常规的数据录入、查询和审核外，还集成了现场各厂家自动化系统的设备自检和采集服务，并纳入了外部变形测量和水库库容测量计算。“分析评价”模块包括“资料整编”、“资料分析”、“辅助决策”，将传统的数据分析方式与数学统计模型、分析推理等相结合，并纳入内外部的专家决策系统，形成专家会商。“预警管理”模块中，将各电站可能发生的极端情况和重要测点预警测值作为监控预警的触发条件，后设一系列应急响应动作，达到监控预警和应急响应高效、精准结合的目的，预警管理系统目前正在积极开发中，已完成相关预警体系研究。图2系统主要功能框架结构图（4）集成的信息系统存储的主要信息包括监测信息、建筑物及设备缺陷与维护信息、水工技术监督信息等，涉及数据、文字、图表、照片、视频等多种类型。1）监测信息①大坝自动监测数据；②大坝人工监测数据；③库区水文站、水位站监测数据；④库区泥沙监测数据；⑤水库、大坝巡视检查记录；⑥水情、雨情、气象、出入库流量、闸门门孔开启情况等自动化监测数据；⑦水库、大坝地震台网自动化监测数据；⑧坝前水温自动化监测数据。2）技术监督管理①安全监测的加密观测报告、月报、年报等整编资料；②水工技术监督检查资料；③施工期、蓄水期的安全鉴定检查资料；④大坝安全定期检查资料；⑤大坝特种检查资料；⑥大坝安全注册（换证）资料。3）水工建筑物及安全监测设施维护与管理①水工建筑物及相关设备缺陷、隐患及其处置情况；②水工建筑物维修、检修、改造信息；③水库、大坝地震监测台网维护、维修、升级改造信息；④水库、大坝安全监测设施、仪器设备维护、维修、升级改造信息；⑤坝前水温自动化监测系统维护、维修、升级改造信息。4）工程技术档案①工程建设各阶段相关设计报告和设计图纸；②工程重大记事；③科学研究及学术交流相关成果等；④水库、大坝安全管理相关的技术书籍。5）规范规程类文档资料①国家、地方、行业部门相关的法律法规；②国家、行业部门相关的规程规范；③公司相关的规章制度。（5）大型水电站流域梯级电站库坝安全风险管控体系（在建）大型水电站流域梯级电站库坝安全风险管控系统目前正在研发中，已完成了风险管控体系的构建，计划2017年以龚铜两站为试点，完成风险管控平台的试运行。1）总体构架在大型水电站公司“智慧平台”统筹协调下，依托云计算、大数据、物联网、移动互联等基础平台，构建以“自动预判、自主决策、自我演进”为典型特征的大型水电站流域梯级电话运行期库坝安全风险管控体系，实时掌控大坝安全风险，实现库坝安全智能管理，全面提升库坝安全管理科学决策水平和安全保障能力。图3大型水电站流域梯级群坝库坝安全风险管控总体架构2）管控流程库坝安全管控以管控模型为演进动力，在大型水电站公司的统筹监督下，库坝中心作为核心协调，联动相关电站、政府等部门，依托于大型水电站流域库坝安全信息综合管理系统，作为其功能子模块，实现库坝安全的全过程、全方位科学化、精细化管理。图4流域梯级群坝库坝安全风险管控实施流程3）大坝安全风险实时管控大坝安全风险实时管控侧重监控关键部位安全性态、监测数据时序和空间变化趋势，实时掌控大坝结构异变，及时核实和处理安全隐患，避免结构的进一步恶化。该模型包括关键部位安全性态、时序变化趋势、空间变化趋势三个核心，其触发条件包括环境量大幅变化、设定监控时间、人工启动三类。图5大坝安全风险实时管控模型架构4）大坝安全风险年度评判大坝安全综合管控模型根据水电站大坝运行安全评价导则（DL/T5313-2014）为准绳，以实际运行监测数据为基础，综合评价对大坝结构性态和安全状况，实现安全风险超前预警，防患于未然，提高大坝安全保障和管理能力。图6大坝安全风险年度评判模型架构5）大坝安全风险响应决策与演进大坝投入运行前，应首先结合工程特点，通过对可能影响枢纽正常运行和安全运行的风险因子及其致障致灾耦联机制与模式的研究，建立枢纽运行风险因子体系，形成风险防控措施和应急响应预案，实现安全风险管理的规范化和制度化。大坝投入运行后，应建立基于原观监测资料的实时分析和安全综合评价，实现实时预警。根据库坝安全风险预警信息，应首先复核风险信息的可信度，而后划分风险等级，按照风险等级和工作流程，启动后续的风险调控、风险应急响应和风险安全演进。图7大坝安全风险响应决策与演进模型架构3课题实施1）库坝信息系统实施流程2015年3月～2015年8月，招标方案编制、完善，项目招标。2015年8月～2015年9月，合同签订后，结合发包人要求，审查、修改和确定实施方案，包括主要需求、技术方案、实施计划等内容。2015年9月～2016年5月，系统开发。2016年5月～2016年7月，安装调试。2016年7月后投入试运行。2）系统开发系统开发阶段主要要完成相关软件的开发与测试工作；电站现场资料的收集整理与历史数据入库工作。系统开发阶段需要完成包括C/S软件，应用服务软件、采集服务软件、数据交换软件、手机与平板电脑软件、WEB网站、网络外数据录入软件、数据库备份下载与应急服务软件等软件的开发以及测试工作。电站现场资料收集完毕后，需要对资料进行整理。建立监测项目，添加测点，导入测点参数和历史测值数据，添加测点计算公式，添加监测布置图和监测报表模板等，完成电站数据初始化工作，为系统应用做好准备。在资料整理入库过程中，每个电站配备专人参与数据入库工作，一方面熟悉系统的应用，另一方面需要对入库的数据进行校核，确保数据的完整性和正确性。每站定人、定时、定要求。3）安装调试安装调试分为四个阶段进行，涉及到的工作内容包括：在云平台上安装系统软件，使云平台能够正常运行，系统软件正常运行；应用软件安装调试与历史资料整理入库，各系统模块安装调试完成，正常运行，各接入电站历史资料全部整理入库，数据核对完成，应用软件性能指标达到预期要求；公司总部集中培训与电站现场培训以及数据校核工作；系统安装实施后，检查系统功能是否功能齐全、性能稳定能否达到用户需求。4）大型水电站流域库坝安全风险管控体系开发2017年4月，在前期与四川大学交流、探索和研究的基础上，以大型水电站流域库坝安全信息综合管理系统为基础，正式启动库坝风险管控子系统的软件的编程和开发。预计2017年7月在铜街子投入试运行。4主要技术创新（1）采集巡查信息化在数据采集方面，脱离传统的纸质原始数据记录表，利用移动设备进行现场数据采集的同时，与长周期的历史数据进行实时对比，在现场完成数据校核。数据异常时，可立即联系内业技术人员进行分析和处理。在巡视检查方面，利用目前移动设备的拍照、摄影和定位功能，将传统的巡查点检模式与移动设备NFC接触感应技术相结合，实现巡视检查的全流程分类管理。图1传统数据采集模式图2信息技术数据采集模式（2）多模式的全生命周期管理大坝安全涉及大坝等水工建筑物及其附属设施、监测测点、监测系统和测量仪器仪表四个方面的多类型设施设备管理，而这些设施设备的全生命周期台帐内容来自多种来源，几乎涵盖了数据采集、巡视检查、定期检查和技术监督等大坝安全管理的所有工作内容。为了将多样的设施设备和多渠道的信息来源有机结合和分类，在信息系统中，根据四大类设施设备的特点属性，建立了系统唯一的、便于识别的身份编码。在大坝安全管理的所有作业过程中，将与某一编码标识相关的信息关联集中，在关联集中的基础上，系统提供按单点设备设施、缺陷隐患种类、分布部位、监测系统等多模式组合信息提供查询，使得设施设备全生命周期管理更加规范和完善，更使得大坝安全分析预测更加高效，也为后期的人工辅助智能决策打下基础。（3）大型水电站库坝安全风险管控体系充分利用信息化、数字化、智能化技术和手段，提升流域梯级电站群库坝安全的智慧感知能力，通过业务量化、统一平台、集中集成、智能协同等路径，实现库坝安全的全过程、全方位科学化、精细化管理。将多源信息进行融合，从大坝安全风险实时管控、大坝安全风险年度评判、安全风险响应决策与演进三个方面，根据不同的坝型、地质、环境和边界条件，确定单站的风险因子和风险路径识别，建立全方位、稳定、准确的风险