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一、現(xiàn)狀
隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，人民生活水平的提高，人們對電力的需求量越來越大，受到傳統(tǒng)不可再生能源的限制，我國因提倡環(huán)境保護(hù)，火電發(fā)電逐漸減少，水利發(fā)電成為新的趨勢。水電站大壩安全監(jiān)測正常有效運行運用，直接影響發(fā)電站的安全生產(chǎn)管理水平。因此引入大壩安全監(jiān)測自動化非常必要。
現(xiàn)在大多數(shù)水電站大壩安全監(jiān)測都是通過人工觀測方式監(jiān)測或者自動化監(jiān)測設(shè)施設(shè)備嚴(yán)重老化，一方面費時費力成本高，另一方面監(jiān)測數(shù)據(jù)精度不準(zhǔn)確，不能及時的反饋監(jiān)測數(shù)據(jù)。
二、系統(tǒng)介紹
水電站大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)由水電站智能感知、物聯(lián)網(wǎng)信息通信、云端智慧監(jiān)控管理平臺組成。水電站的在線監(jiān)控具有水位、雨量、變形、滲壓、揚壓力、視頻等運行數(shù)據(jù)自動釆集、分析、上報功能，自組網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具有全要素采集通信功能，并實現(xiàn)對其安全性態(tài)的發(fā)展趨勢做出及時、準(zhǔn)確的預(yù)測和安全預(yù)警，有效提高工程運行管理決策的準(zhǔn)確性和及時性，同時向國家能源局大壩中心報送安全監(jiān)測信息。
三、系統(tǒng)組成
水電站大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)采用全開放的分層分布式結(jié)構(gòu)，分為數(shù)據(jù)采集層和監(jiān)控中心層兩層。數(shù)據(jù)采集層主要設(shè)備為 MCU 采集單元及大壩安全監(jiān)測各類傳感器，監(jiān)控中心層主要配置 1 套安全監(jiān)測工作站、1 套大壩安全數(shù)據(jù)服務(wù)器、1 整套網(wǎng)絡(luò)通信及二次安全防護(hù)設(shè)備。
四、大壩安全監(jiān)測平臺查詢與分析軟件
1、實時數(shù)據(jù)展示模塊
（1）實時數(shù)據(jù)展示功能
監(jiān)測信息三維可視化：依托環(huán)境監(jiān)測信息、變形監(jiān)測信息、滲流監(jiān)測信息，結(jié)合大壩立體模型，實現(xiàn)監(jiān)測信息的三維可視化查詢與展示，信息顯示更加符合現(xiàn)實空間維度，方便、直觀。
（2）實時數(shù)據(jù)管理功能
①、數(shù)據(jù)報表自動生成:采集軟件采集實時最新監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過一系列數(shù)據(jù)預(yù)處理過程，整編進(jìn)入中心綜合數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理。信息管理軟件讀取監(jiān)測儀器測點最新監(jiān)測數(shù)據(jù)，以多種形式進(jìn)行展示，令用戶可以從多角度了解和掌握工程安全監(jiān)測實時數(shù)據(jù)，并自動生成數(shù)據(jù)報表。
②、數(shù)據(jù)可視化:對工程安全監(jiān)測重點監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行分類處理，結(jié)合監(jiān)測設(shè)計圖紙，以圖形的方式顯示各個重點部位的測點分布、實時數(shù)據(jù)和運行情況。
③、儀器狀態(tài):通過對實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理，判別并統(tǒng)計監(jiān)測儀器設(shè)備的實時運行狀態(tài)。
④、異常數(shù)據(jù)管理:對系統(tǒng)中監(jiān)測的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，支持以人機(jī)交互的方式進(jìn)行異常數(shù)據(jù)查詢和異常判別。
⑤、數(shù)據(jù)輸入:數(shù)據(jù)輸入包括自動輸入和人工輸入兩種方式，輸入的數(shù)據(jù)源可以是同平臺架構(gòu)的采集數(shù)據(jù)，也可以是跨平臺的外部監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)。自動輸入:可通過自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集軟件直接獲得或通過其他指定數(shù)據(jù)接口提取監(jiān)測數(shù)據(jù)并入庫，數(shù)據(jù)入庫受測點入庫時段和數(shù)據(jù)極限控制。人工輸入:可人工輸入監(jiān)測數(shù)據(jù)，也可以直接輸入監(jiān)測物理量。直接輸入監(jiān)測物理量是為了適應(yīng)人工監(jiān)測點變?yōu)樽詣踊瘻y點后，人工輸入該點自動化以前的歷史數(shù)據(jù)。
⑥、整編入庫:無論是自動輸入還是人工輸入數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)入庫的過程中都需要完成監(jiān)測數(shù)據(jù)至監(jiān)測物理量轉(zhuǎn)換并存儲，并經(jīng)過極限值、粗差、計算等一系列整編處理后，將自動化監(jiān)測系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)按指定的規(guī)則進(jìn)行整理并把監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上的整編數(shù)據(jù)庫中，形成最終通過篩選和高度凝練的數(shù)據(jù)源，以提高數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性。
2、過程數(shù)據(jù)趨勢曲線生成模塊
數(shù)據(jù)輸出通過輸出向?qū)Э梢暂敵鰷y點列表、多窗口輸出測點數(shù)據(jù)圖表、某時段中的所有測點數(shù)據(jù)、測點列表中的測點綜合信息、數(shù)據(jù)模板(特殊的數(shù)據(jù)輸出集合)和報表等。系統(tǒng)提供多元化輸出方式，包括監(jiān)測數(shù)據(jù)輸出 Excel 文件，過程線圖形下載，分析報告輸出為 Word 文件等功能。
3、歷史數(shù)據(jù)查詢/導(dǎo)出/打印模塊
（1）歷史數(shù)據(jù)查詢(單點查詢)：對工程監(jiān)測項目中任意一支儀器測點數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，可以指定任意時間段和數(shù)據(jù)源(整編庫/原始庫)，查詢儀器歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)及相應(yīng)過程線，并且支持對各個采集設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行人工增加、刪除和修改，對查詢結(jié)果可以根據(jù)不同字段進(jìn)行排序。
（2）歷史數(shù)據(jù)查詢(組合查詢)：對于監(jiān)測資料，用戶可以查詢多個測點在一段時間內(nèi)的監(jiān)測測值和成果數(shù)據(jù)。能夠根據(jù)用戶所選擇監(jiān)測站點、輸入的開始日期、結(jié)束日期、顯示所有符合條件的監(jiān)測數(shù)據(jù)。顯示順序可以按日期排序或按測點排序，同時可以對所查詢的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改并導(dǎo)出查詢結(jié)果。
4、年/月/日數(shù)據(jù)報表自動生成模塊
對于監(jiān)測資料，用戶可以查詢單個或多個測點在指定年、月、日內(nèi)的監(jiān)測測值和成果數(shù)據(jù)并自動生成報表。顯示順序可以按日期排序或按測點排序，同時可以對所查詢的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改并導(dǎo)出查詢結(jié)果。
5、歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及輔助決策模塊
數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件功能用于對實際測得的監(jiān)測數(shù)據(jù)作進(jìn)一步的計算及分析處理，主要包括大壩變形分析、內(nèi)觀數(shù)據(jù)計算分析和滲流壓力分析等。
（1）大壩變形分析
進(jìn)行變形監(jiān)測資料的定性分析和統(tǒng)計模型定量分析。
以變形監(jiān)測信息三維可視化方式直觀顯示并分析工程結(jié)構(gòu)變形情況。
（2）揚壓力及其他滲流分析
①、滯后時間分析
采用單因子回歸模型計算滲流壓力水位滯后時間。
②、建立統(tǒng)計模型
采用多元回歸方法建立統(tǒng)計模型，統(tǒng)計模型的因子為上游水深、降水量、時間等因子，根據(jù)相關(guān)系數(shù)，就回歸效果給出定性結(jié)論。除了建立新的統(tǒng)計模型，還可顯示己建統(tǒng)計模型，包括所有采用資料的開始日期、結(jié)束日期和模型信息，以及實測數(shù)據(jù)過程線、由模型計算得到的數(shù)據(jù)過程線。
6、超預(yù)警值報警消息推送模塊
異常數(shù)據(jù)報警，系統(tǒng)提供了監(jiān)測信息分級預(yù)警預(yù)報的功能，根據(jù)不同監(jiān)測儀器的數(shù)據(jù)合理范圍和風(fēng)險闌值，自動判別水工程安全是否存在隱患。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)量級的不同將風(fēng)險劃分等級，以異常信息列表、圖形高亮顯示或由短信及時發(fā)包預(yù)警信息，讓相關(guān)管理人員及時了解水工程安全狀態(tài)。
數(shù)據(jù)查詢提供異常數(shù)據(jù)查詢選項，可以對任意監(jiān)測儀器和測點查詢?nèi)我鈺r間段內(nèi)的異常數(shù)據(jù)，并導(dǎo)出查詢結(jié)果。
7、用戶信息管理與權(quán)限管理模塊
（1）系統(tǒng)管理功能
①、用戶管理:對系統(tǒng)用戶進(jìn)行統(tǒng)一管理，具有系統(tǒng)設(shè)置權(quán)限的用戶可以填加和刪除系統(tǒng)用戶，并修改用戶信息。
②、權(quán)限管理:給不同的用戶設(shè)置不同的權(quán)限，不同的用戶以自己的口令和密碼登錄系統(tǒng)后有不同安全級別的操作權(quán)限。
（2）項目管理功能
①、設(shè)備信息:對系統(tǒng)中所有監(jiān)測設(shè)備的儀器類型、儀器名稱、儀器信息、生產(chǎn)廠家、計算公式與參數(shù)、極限值等信息分獨立功能界面進(jìn)行管理。用戶可以根據(jù)項目儀器實際運行情況增加、修改、刪除儀器的相關(guān)信息，對暫停使用的老舊儀器進(jìn)行標(biāo)記，保留歷史測值;對在用儀器進(jìn)行統(tǒng)一管理，實時接收最新觀測數(shù)據(jù)。
②、測點信息:包括考證資料查詢及添加、修改、刪除等內(nèi)容，可以根據(jù)監(jiān)測項目不同，給出測點的相關(guān)信息，包括測點部位和監(jiān)測儀器參數(shù)。管理員可以對信息進(jìn)行修改和刪除、新增等操作。
工程信息:包括工程概況、水庫信息、斷面信息、大事記等的統(tǒng)一批量化管理。
