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1、项目六 水利工程管理信息技术,主讲人： 张 峰,2014.09,任务四 水库工程安全监测自动化,一、大坝安全监测自动化系统,(一)监测自动化系统的主要构成 一个完整的大坝安全监测自动化系统包括三大部分，分别为监测仪器(主要为各类传感器)系统、数据采集系统和数据处理分析监控管理系统。,任务四 水库工程安全监测自动化,1.监测仪器系统 我国从20世纪50年代开始研制和生产大坝安全监测仪器。经过几十年的不断努力，在仪器的种类、性能和自动化程度上均有较大的发展。目前已有差动电阻式、钢弦式、电容式、电感式、步进电机式、电磁差动式、差动变压式等10余种。在实际工程应用中效果较好，具代表性的主要有：,电容式
2、和步进电机式垂线坐标仪、引张线仪； 钢弦式、差动变压式多点变位计； 伺服加速度计式钻孔测斜仪； 电感式、钢弦式、差动电阻式、压阻式渗压计； 电容式、差动变压器式液体静力水准遥测装置； 采用密封式激光点光源、光电藕合器件CCD作传感器的新型波带板、真空泵自动循环冷却水装置等新技术的真空激光准直系统； 采用液压平衡原理新研制的差动电阻式应变计和测缝计； 适应高土石坝，特别是高混凝土面板堆石坝要求的大量程位移计和测缝计等。,任务四 水库工程安全监测自动化,近几年，随着科技的发展，已有不少应用光纤技术和CCD技术研制的新型传感器在工程试验中应用。该类产品具有较好的抵抗高低温、防潮及防雷击性能。 其他，
3、如UPS技术在国内也已有应用于大坝变形观测的实例；“渗流热监测”技术用于坝体和坝基渗流的监测方面的研究也已取得了一定的成果。,任务四 水库工程安全监测自动化,2.数据采集系统 我国对大坝安全监测数据自动采集系统的研究，始于20世纪70年代末，80年代有了长足的进步，进入90年代中期后，随着电子技术、计算机技术、通讯技术等的发展和国外先进设备的引进，有多种型号的大坝安全监测数据自动采集系统先后研制成功，显著提高了我国大坝安全监测的实时性、可靠性和适用性。 国内大坝安全监测数据自动采集系统按采集方式分为集中式、分布式和混合式三类，具代表性的有DAMS型、IX型、I_N1018型等系统。,任务四 水
4、库工程安全监测自动化,大坝监测遥测水位计系统图,任务四 水库工程安全监测自动化,大坝浸润线观测示意图,任务四 水库工程安全监测自动化,3.数据处理分析与监控管理系统 我国对大坝安全监测资料的定量分析，主要是针对单个测点的测值建立统计模型、确定性模型和混合模型等常规数学模型，并得到了广泛应用。在此基础上又研究和发展了多测点模型和多维模型，在应用神经网络技术进行大坝安全监测资料的分析方面也进行了大量探索。 监控指标方面，大坝应力和扬压力一般以设计值为监控指标；大坝变形监控指标的确定主要有置信区间法、仿真计算法和力学计算法。较普遍采用的是置信区间法，以数学模型置信区间的边界为监控线。,任务四 水库工
5、程安全监测自动化,目前已初步开发的具有决策支持和网络功能的大坝安全监控管理系统主要包括总控部分、输入系统、输出系统、综合分析和推理系统、数据库及其管理系统、方法库及其管理系统、模型库及其管理系统、知识库及其管理系统、图形库及其管理系统、图象库及其管理系统等。 一般建立在网络平台上，以实时多任务方式运行，能对各监测项目进行实时监控，具有图文声像数据管理、安全评估、分级报警及网络通信等功能。,任务四 水库工程安全监测自动化,(二)监测自动化采集系统的结构形式 水库工程的监测自动化采集系统一般由观测点的遥测传感器、遥控集线箱、数据自动巡检采集装置及监控中心中央控制单元(计算机)等组成。从国际上看，监
6、测自动化系统的布置形式根据不同工程情况朝多元化方向发展。系统的结构形式按照数据的采集方式大体可分为三类，即集中式、分布式和混合式。,任务四 水库工程安全监测自动化,1.集中式 所谓集中式，通常在大坝内设一专门的监测室，置放数据采集仪，分布于坝内各测点处的传感器通过电缆直接与数据采集仪相连，传感器信号通过数据采集仪传输到坝外监控中心的数据处理计算机上进行存储管理。这种系统适用于测点数量在200个以内，布置相对集中，传输距离不远的工程，如图6-22所示。,图6-22 集中式采集系统示意图,任务四 水库工程安全监测自动化,2.分布式 分布式采集系统是将数据采集仪分散布置在靠近仪器的地方，俗称测量控制
7、单元(MCU)。系统对MCU的要求较高，MCU除执行数据采集把模拟量转换为数字量(A/D) 的功能外，还要具备一定的存储和数据处理功能、网络通信功能。MCU一般就近置于坝内，要求其防潮性能要好，能适应坝内的恶劣环境。这种系统布置方式比较灵活，可靠性高、适应能力强，适用于测点众多的大型水库工程。系统的典型布置如图6-23所示。,任务四 水库工程安全监测自动化,3.混合式 混合式是上述两种采集方式的混合形态，它具有分布式的外形布置，同时采用集中式进行数据采集。在同一个工程中，一部分类型仪器布置较集中则实施集中采集，如集中布置在一起的温度计、钢筋计、测缝计、应力应变计等卡尔逊式仪器。另一部分类型仪器
8、可以用MCU进行分散采集。所有仪器最终都用数字信号与中央控制单元的计算机连接。,图6-23 分布式采集系统示意图,任务四 水库工程安全监测自动化,二、监测自动化系统的设计与实施,(一)技术规范要求 1.大坝安全监测自动化系统基本功能要求 系统应具备以下功能: 数据自动采集功能:能自动采集各类传感器的输出信一号，能把模拟量转换为数字量；数据采集能适应应答式和自报式两种方式，能按设定的方式自动进行定时测量，能接收命令进行选点、巡回检测及定时检测。 掉电保护功能:在断电情况下确保持续工作3d以上。 自检、自诊断功能:能通过系统自身的巡检逐级查找，并找到故障点。 现场网络数据通信和远程通信功能。 防雷
9、及抗干扰功能。 数据异常报警及故障显示功能。 数据备份功能。,任务四 水库工程安全监测自动化,2.大坝安全监测自动化系统基本性能要求 系统应符合以下要求: 采样时间:巡测时小于30 min；单点采样时小于3 min。 测量周期为10 min30 d,可调。 监控室环境温度保持20300C；湿度保持不大于85%。 系统工作电压为220(110%)V。 系统故障率不大于5%。 防雷电感应为1 000 V。 采集装置测量精度不低于规范对测量对象要求的精度。 采集装置测量范围满足被测对象有效工作范围的要求。 系统能稳定可靠地工作。,任务四 水库工程安全监测自动化,(二)系统设计 对照上述对系统功能和性
10、能的要求，根据各水库工程实际，监测自动化系统在设计时需从组成系统的三大部分入手，综合考虑。,任务四 水库工程安全监测自动化,1.监测仪器系统 接入监测自动化系统的各监测仪器应经过严格检验，它们应结构简单、传动部件少、容易维修，且可靠性高、稳定性好，能在水库工程的恶劣气候条件下长期、稳定、可靠地工作。监测仪器的布设应根据规范，结合水库工程实际，有目的的考虑设计方案，做到重点突出、兼顾全面，满足有效地监控水库工程安全运行的需要。 各监测仪器的选择应在稳定、可靠的基础上力求其先进性。应优先选用经过长期运行考验的成熟的产品。为科学研究而设置的新仪器设备原则上不应纳入自动化监测系统观测。在老监测系统基础
11、上升级改造为自动化监测时，设计前应对原有监测仪器进行检验和鉴定，有选择地将老仪器纳入新监测系统。,2.数据采集系统 数据采集系统是监测仪器与数据处理分析的中间连接部分，负责数据的采集和传输。数据采集装置应满足前面监测自动化系统的基本性能要求，并应具备以下基本功能: 数据自动采集:能按用户设定的起始时间、监测周期及条件，对接入系统的各种监测仪器进行自动巡回检测、选测、定时定点或连续监测，并自选保存测量结果。 数据自动处理:能对测值进行可靠性检查，越限时重测并报警；能对所采集的数据进行计算，并求得所需的物理量，对计算数据进行存储、建立数据库；能输出显示、拷贝、打印(绘制)有关监测成果图表等。 自动
12、数据采集与人工观测相兼容:在系统发生故障时，可由观测人员用便携式仪表进行观测。,任务四 水库工程安全监测自动化,人工键入功能：具有人工键入数据的功能，对人工测量的数据和现场巡视检查资料可人工进机入库。 适应恶劣工作环境：系统运行的环境较为恶劣，有的露天布置，温差大、湿度高、电磁于扰强、易遇雷击等，因此要求系统具有很好的防潮、防雷等技术措施，以提高其环境适应能力。 易扩展、易维修和兼容性：系统投入运行后，系统的规模、监测仪器的布设等可能随着时间推移而变化，有新测点要接入、某些老测点要废弃，这要求系统要有较好的扩展性和兼容性；系统局部单元故障时，系统维修工作要求在较短时间内完成，如更换元器件等，这
13、要求有较好的易维修性。,任务四 水库工程安全监测自动化,掉电保护、短期自供电、系统自检、故障显示:在电源突然中断时，能保证系统内存数据和参数不丢失，并能自动上电，维持7d以上正常运行；能对系统设备、电源、通讯状态等进行自检，并显示故障信息。 数据采集系统的方式在设计时可在集中式、分布式和混合式三类方式中任选。 对于监测范围广、测点数量多、工程规模巨大的水库工程，宜采用二级管理方案，即根据工程结构特点，以建筑物为基本单元，将整个工程划分为若干个监测子系统。各个子系统再组成上一级管理网络，并实现对各子系统现场网络的管理。,任务四 水库工程安全监测自动化,3.数据处理分析与监控管理系统 数据处理分析
14、与监控管理系统主要包括数据通讯设备、监控中心监控主机、管理计算机及监测自动化系统软件。为适应水库工程安全管理工作的需要，系统应具备以下基本功能: 在线实时监控:在数据自动采集的基础上实现在线监控，其核心是在线快速安全评估，即一次数据采集(包括人工采集后输入的数据)完成后，利用该次实测数据的变化速率与监控指标(监控模型或某一界限值)进行对比、检验，若实测值超限，则进行复测和再次对比、检验，最终对实测值是否异常做简单、快速的评估与判断；用户可以在屏幕上方便地查看到主要监控测点的具体状况(实测值、预报值、警戒值等)。 监测资料管理:建立监测资料整编数据库，可继续保留原始测值数据库；对整编库中的监测资
15、料可灵活地进行插入、删除、修改、查询等；输入或修改工程安全巡视检查记录；对数据库进行备份。,任务四 水库工程安全监测自动化,监测资料查询:通过设置快速导航树形测点结构、测点表、仪器类型表，首先能在空间上快速定位欲查询的测点或测点组，在此基础上只要指定查询的时间区间后，用户就能立刻查到监测数据；用户可将已查到的监测资料导出保存到本地机处理。 监测资料离线分析评价:对长系列历史资料进行全面分析，分析项目包括变形、渗流、接裂缝、环境量等监测项目；分析模型以统计模型为主，也可根据需要建立混合模型或确定性模型；模型的候选因子种类包括温度、水位、降雨、时效，因子数可根据需要自行增加；软件能根据需要用图表形
16、式醒目地显示分析结果，并能将成果立即打印到纸张上，输出结果主要应有模型方程、模型参数、各分量分解结果及统计值、监测量的拟合和分解图等。,任务四 水库工程安全监测自动化,报表制作:按水库工程规范化管理的要求，将监测成果按规定的格式进行整理，以便存档和上报。 水库工程安全档案管理:能对安全监测有关的技术文件、工程图纸、重要图片等进行管理，制作报表、工程安全册等。 可靠、灵活的通信:可采用一种以上的并存的通信方式。 系统设计时，应充分考虑水库工程管理工作的需要。,任务四 水库工程安全监测自动化,(三)系统的实施 自动化监测系统实施前，需先对原有的监测设施进行全面鉴定和评价，完善监测设施，配齐必要的监
17、测项目，提高监测精度、稳定性和可靠性，满足规范的基本要求。在此基础上再考虑对必要的监测项目和测点逐步稳妥地实现自动化监测。“总体设计、分步实施”是国内水库工程自动化监测系统实施时目前较普遍的观点。 自动化监测系统的设置要坚持少而精和经济、实用、有效的原则，在技术经济合理的前提下，采用国内外成熟的先进技术。,任务四 水库工程安全监测自动化,1.监测项目和测点的确定 接入自动化系统的项目和测点要有针对性，要在满足安全监测需要的前提下，贯彻“少而精”的原则，不能盲目追求“大而全”，用有限的资金获取最多有用的监测资料。一般地根据规范要求，结合具体的工程实际，监测项目主要设置变形、渗流和必要的环境量等。
18、 测点位置的选择要综合考虑工程的地理环境、坝型、筑坝材料、坝体结构等因素，选择典型或有代表性坝段上适当部位设置观测点并接入自动化系统。如混凝土大坝的水平位移优先采用倒垂线或正倒垂线组来监测；土石坝应多设置一些渗流的监测点等。 在具有相同监测效果和目的情况下，测点的布置应尽可能集中，以减少电缆用量、防雷击和抗干扰。如变形、渗流、库水温等测点应尽量布置在典型监测坝段，这样既有利于防雷击、抗干扰，也有利于观测资料的分析。,任务四 水库工程安全监测自动化,2.监测自动化系统选型 监测自动化系统选型时，应全面规划、统一考虑，强调自动化监测系统三个组成部分的有机结合，保证系统功能的完整性。系统选型前，可选
19、择类似工程和相关仪器设备厂家进行调研，根据实测数据和资料来分析和确定系统相关的技术指标、可靠性和测量精度是否符合工程需要。 监测仪器设备选型时，应充分考虑工程特点和系统的运行环境，选择合适的监测仪器设备来满足工程安全监测的需要。如仪器的量程、仪器设备所适用的环境等。,任务四 水库工程安全监测自动化,3.系统防雷设计 水库工程一般地处山区，属多雷区，系统的防雷是不可或缺的重要内容。 自动化系统必需有良好的接地，其接地网不能与高压电气设备的接地网合用，以免造成干扰。接地网宜优先采用环形网，并采取良好的防腐防锈措施。每个数据采集单元等处均应设置接地网接入点，设备接地前应测量相应的接地电阻，一般要求接
20、地电阻不大于4。 采用光纤通讯是提高系统抗雷击能力的有效措施。,任务四 水库工程安全监测自动化,4.仪器电缆的选用和保护 电缆作为监测自动化系统中的数据传输通道，其质量、性能的好坏直接影响系统数据传输的可靠性和稳定性。根据工程运用的实际经验，电缆的护套要具有抗老化、耐水压、耐高温差、抗高压等性能；电缆的芯线间要求电阻差要小，并符合规范要求；电缆还应具有一定的抗拉、抗压等机械性能；有屏蔽要求的电缆应具有良好的屏蔽效果。 电缆应尽量沿最短路线敷设，并尽可能避开高压线路，以减少干扰。坝外布置的电缆应尽量少用或不用架空线，宜采用埋线并外套钢管保护，以利于防雷击；坝内电缆的保护可采用硬质工程塑料管。,任
21、务四 水库工程安全监测自动化,5.自动化监测系统的考核与验收 目前国内尚无有关自动化监测系统的考核与验收标准。根据已有的国内自动化监测系统的实践经验，系统的考核验收可从以下两方面进行: (1)出厂或安装前的验收 在监测仪器设备出厂前或安装前，对仪器的制造、组装等质量进行细致的检查验收，并对各项技术指标进行复核测试，所有指标合格后方能投入安装使用。 (2)试运行期的考核 监测自动化系统在现场安装调试成功，经合同双方同意后，系统可正式投入一年试运行。系统试运行期间应同时进行人工对比观测。试运行期考核内容主要有:,任务四 水库工程安全监测自动化,系统功能考核:对数据采集、传输系统硬件和数据处理、分析
22、、管理系统软件进行考核，考察系统功能是否满足设计和合同文件的要求，对各项功能指标逐项进行测定考核。 系统测量精度考核:系统测量精度应在满足有关规范、设计和合同文件要求的前提下，达到厂家给定的各种精度指标。 人工对比观测数据考核:主要对比分析观测资料过程线和观测值的方差。过程线对比采用在相同时间和测次的二者的观测数据过程线进行比较，分析其变化规律是否一致(因人工测次少、自动测次多，一般从自动化数据中挑选与人工测次相同的观测数据进行比较)。方差分析通常采用2倍均方差作为测值误差的限值，比较同一测次中人工测值与自动化测值之差是否在允许的误差范围内。,任务四 水库工程安全监测自动化,数据缺失率考核:以
23、人工测值为基准，统计系统试运行过程中明显的错误测值、超限测值、缺失数据等的个数，与系统应该有正确观测数据个数比较而得出的百分率。其中要求人工观测数据精度必须稳定可靠。系统因人员误操作、非系统本身原因等造成的数据缺失，不计数。 系统可靠性(故障率)考核:因系统仪器或设备原因造成系统整体或局部不能正常工作，导致无法测得正确数据称为系统出现故障。主要考核系统中传感器和数据采集、传输系统运行的故障率或平均无故障T作时间，一般要求系统故障率1.0%，或系统平均无故障工作时间8 000h。,任务四 水库工程安全监测自动化,6.其他 实施自动化监测系统时，不能忽视巡视检查和人工监测项目。应考虑到仪器监测在空
24、间上和时间上的不连续性，不可避免地会使一些工程安全隐患在自动化监测仪器的范围和时间内漏掉，自动化监测仪器的零位误差等有时也需要靠人工观测仪器来发现和纠正。相关的监测技术规范中也明确规定监测自动化系统调试时，应与人工观测数据进行同步比测。,任务四 水库工程安全监测自动化,三、监测自动化系统的运行维护与管理,水库工程的正常运行期间，安全监测主要目的是为了有效地掌握水库大坝的实际运行性态。,任务四 水库工程安全监测自动化,(一)自动化监测系统的运行管理原则 1.建立健全规范化、制度化、标准化的管理机制。 2.满足现行水库工程安全监测规范的要求。 3.充分利用科研院所的技术力量服务于水库工程的安全监测
25、工作。如工程监测、监测系统优化、监测自动化系统实施、监测资料分析手段的更新等。,4.对已运行多年的水库工程，应立足工程实际，充分利用原有的测点和设备，适当实施更改和新增，使系统经济合理。系统所采用的仪器设备，优先考虑采用国内成熟产品，要求低故障、高可靠。水库工程相关管理人员应积极参与系统设计，并对系统布设提出主导意见。 5.根据工程管理实际状况，结合科研和更改项目，建立一支具有不同层次的水库工程监测队伍。,任务四 水库工程安全监测自动化,(二)运行时应做好的事项 1.应对监测自动化系统每年进行一次系统检查，做好正式记录，存档备查。 2.应设法改善测点和监测站的工作环境，不允许水滴直接溅落到监测
26、设备上，应尽量避免气流对垂线和引张线造成的振荡。 3.应对量水堰进行定期清理，防止排水析出物及其他杂物附着在堰板上，影响流量测量的精度。 4.必须对监测自动化系统加以防护，并做到:系统采用专用电源供电，不应直接用现场照明电源；系统电源有稳压及过电压保护措施，以避免受当地电源波动过大的影响。,任务四 水库工程安全监测自动化,5.系统应有可靠的防雷电感应措施，系统的接地应可靠，接地电阻应满足电气设备接地要求。 6.电缆应加以保护，特别是室外电缆应布设在电缆沟或电缆保护管内。电缆沟宜封闭，并应做好排水措施。 7.易受周围环境影响的传感器应加以保护；安装在坝体外部的设备考虑日照、温度、风沙等恶劣天气条
27、件对监测设备的影响，必要时应采取特殊防护措施。 8.野外及离坝较远的设备(如绕坝渗流的监测设备)应采取防雷措施，并予以封闭，以利防盗。,任务四 水库工程安全监测自动化,四、安徽省某大型水库大坝安全监测自动化系统改造简介,(一)改造前已有的监测项目(人工观测) 1.垂直位移监测 采用一等水准网控制测量，具体测点为: 水准基点网远离坝区1 km以外，由4个点组成，为冲1-冲44点。 工作基点网位于坝区内，由7个点组成。 垂直位移观测点，坝顶沉降观测点共7点，坝基沉降观测点共22点。,任务四 水库工程安全监测自动化,2.水平位移监测 采用垂线法，共设置了20条正垂线和3条倒垂线。采用的仪器分别为CG
28、-2A型垂线观测仪23台、ZT-400型正垂设备20套、YT-400型倒垂设备3套。,3.裂缝监测 在重点坝垛的重要裂缝上布设25支CF-5差动电阻式测缝计，用SQB-2型数字式水工比例电桥测量。,任务四 水库工程安全监测自动化,4.温度监测 电阻温度计共40支，其中坝基温度计6支，垛墙混凝土温度计10支，垛内气温计10支，水温计14支。,5.环境量监测 气温:在坝顶设有四台温度自记钟； 库水位； 雨量。,(二)大坝安全监测自动化系统 大坝安全监测自动化系统是根据国家大坝安全监测技术规范及设计要求，在原有监测系统的基础上，对监测项目进行补充完善，对监测设施进行更新改造而成。大坝安全自动化监测系
29、统由安装在大坝内的12个分布式数据采集单元DAU和安装在水库管理中心的大坝安全监控管理系统组成。水库管理中心与现场DAU之间由通信光缆联接，通讯方式为RS-485现场总线(CANBus)。现场数据采集单元DAU由安装在管理中心的监控主机统一控制采集数据。,任务四 水库工程安全监测自动化,1.自动化监测项目 (1)位移监测 垂直位移仍采用人工观测，但观测资料纳入监测自动化系统数据库。大坝水平位移观测采用垂线法，20条正垂线、3条倒垂线，共23个观测点均采用电容式垂线坐标仪实现自动监测。,(2)绕坝渗流及地下水位 新增绕坝渗流观测点共11个；新增地下水位观测点共21个。上述观测点均采用振弦式压力传
30、感器实现自动监测。 (3)应力、应变及温度监测 新增钢筋应力计共17支，新增渗压计(垛墙硅)共6支，新增测缝计共18支，新增16个温度计(垛内气温、垛墙硅温度各8个)，新增4个保温层温度测点(拱圈、通气孔各2个)。以上均实现自动监测。原有内观测点经检测符合自动化要求的温度计34支、测缝计22支，共56支(电阻式)也实现自动监测。 (4)环境量监测 新增老厂尾水位监测点(振弦式)1个和地区气温(电阻式)1个，这2个点纳入自动化系统。,任务四 水库工程安全监测自动化,2.自动化监测仪器选型 自动化仪器选型原则:在满足精度要求的前提下，考虑其技术先进性、可靠性和长期稳定性，并且有工程成功应用实例。
31、优先采用国内成熟的产品(通过省部级鉴定的产品)，并且尽量采用统一类型的监测仪器，以减少系统构成的复杂性。 监测仪器和监测系统的性能要求是低故障率、高可靠性，确保自动化监测系统既实用又能长期稳定运行。 采用的监测仪器和数据采集单元的生产厂家要具有技术质量监督局颁发的计量产品许可证。 组成的自动化监测系统可维护性好，易于扩展，且满足混凝土大坝安全监测技术规范和大坝安全自动监测系统设备基本技术条件的有关规定。,任务四 水库工程安全监测自动化,3.数据采集单元 本系统选用南瑞集团公司生产的DAU-2000系列分布式数据采集单元。外形及内部布置见图6-24。,图6-24 DAU-2000分布式数据采集单
32、元,任务四 水库工程安全监测自动化,4.监控管理系统 监控管理系统主要介绍在线监测、图形报表、离线分析、测值预报和数据管理。 (1)在线监测系统 在线监测系统实现对所有测点的远程测量、入库、计算、安全评估自动化。系统主要包括数据采集系统、测值计算整编、在线快速安全评估(实时监控)三个主要部分。在线监测系统框图见图6-25。 数据采集系统 数据采集系统，定时采集监测数据，并对异常怀疑点自动复测，对报警测点可以发送报警消息，真正实现“无人值守”功能。,任务四 水库工程安全监测自动化,图6-25 在线监测系统框图,任务四 水库工程安全监测自动化,数据采集系统还可以直观地显示监测仪器布置图、监测网络系
33、统配置图，用户直接在图上选择测点进行测量、查询监测数据、绘制过程线以及查询测点的属性。监测数据显示界面由用户自己定制，可以选择以过程线、分布图或数据的方式来实时显示自己关注的测点组合的测值。数据采集系统允许通过管理单位局域网登录监控主机实现数据采集的异地控制。 成果计算整编 测值计算整编具有独立的用户界面，可对任一测点进行公式的编辑、查询，计算方案可以任意设置，缺省为处理所有最新测值。对常见观测项目的计算方法提供详细的在线帮助。,任务四 水库工程安全监测自动化,在线评估(实时监控) 在线评估模块，提供对评判准则的管理、评判方案的设置。该模块主要包括: a.监控准则 主要包括时空分析评判准则、力
34、学规律评判准则、数控模型评判准则、监控指标评判准则、日常巡视评判准则、关键问题评判准则等评判准则。 b.自动监控 主要是利用已有的准则对监测数据进行自动的在线分析评价，判别测值的性质是正常、基本正常、疑点或异常。对异常或疑点数据进行不同级别的报警。,任务四 水库工程安全监测自动化,c.准则的管理和维护 准则分为静态准则与动态准则。系统的准则管理和维护通过准则管理模块来完成。主要功能是准则库的建立与撤销；准则的修改、插入、删除、查询、打印；准则的一致性、冗余性检查；准则库的重组。最新监测数据评判结果在监测仪器布置图中实时显示或在用户定义的表格中显示。,任务四 水库工程安全监测自动化,(2)图形报
35、表系统 图形报表系统提供丰富的图表控件供用户根据需要编辑形成各类图形、报表。系统分为图表编辑器和图表显示器两部分。图表编辑器生成图表模板，调用图表模板可生成相应的图表供保存、打印，该图表还可根据需要生成WEB网页。,图形控件包括历史过程线控件、日过程线控件、扬压力方块图控件、分布图控件、相关图控件、统计图等；报表控件包括年报、季报、月报、旬报、日报、年鉴和汇总报表等控件。对于同一数据的报表控件和图形控件，用户可以在图形或报表上直接对数据进行编辑，报表和图形均实时反映修改的结果，但不影响原始数据库。 图表控件还包括对监测系统状况的统计分析控件，如按项目统计测点、按坝段统计测点、系统数据采集缺失率
36、、仪器完好率统计等。,任务四 水库工程安全监测自动化,(3)离线分析系统 离线分析系统主要用于对实测数据的处理和计算分析，评估大坝的实际运行性态。将实测值换算成标准监测量，根据各类仪器特性对各监测量进行误差检验(包括粗差、偶然误差、系统误差等)；提供各种计算分析模型；提供各种可选的分析因子，如水压、温度(气温、坝温)和时效因子等，供用户任意组合选用；提供丰富的图形和表格功能，使整个分析过程窗口化，分析结果图表化。离线分析系统功能框如图6-26，系统有以下特点: 集多元线性回归分析、典型相关分析和主成分分析的基本功能为一体，实现多因变量的回归建模，可有效地克服自变量之间的多重相关在系统建模中的的
37、不良作用。 对各类监测量进行计算分析，建立包括统计模型、混合模型和确定性模型在内的单点及分布模型，满足多种不同需求。,任务四 水库工程安全监测自动化,图6-26 离线分析子系统框图,任务四 水库工程安全监测自动化,能进行大规模批处理，在相同的因子组合条件下，对多个测点以及多个分析时段同时进行分析和建模，高效快速。 直接在监测布置图上点取分析对象，在测值过程图上截取分析时段，直观方便。 对因子的选用、组合及分类灵活多样，随意性强，通过简单的操作即可组合出数量众多的因子。 根据分析对象群、计算时段和因子组合等自动生成计算所需的全部数据，用户无须进行大量样本数据的准备工作。 计算结果和模型方程图表化
38、程度高，直观性强，各图表的相互切换方便快捷。 分析系统具有一定的智能，可自动进行多种计算方案的成果比较，以及对计算方案进行适宜调整，帮助非专业的管理人员确定最佳方案，以期获得较满意的分析成果。,任务四 水库工程安全监测自动化,(4)测值预报系统 测值预报是对重点监测项目，在预设的水位和气温条件下，利用预报模型预测监测点未来的测值变化情况。对已经建立预报模型的监测点，可以进行预报分析，并给出预报值和预报分量。 进行测值预报的步骤是:设定水位、气温数据，选择预报仪器，选择预报模型，选择预报时间，进行预报。 系统提供导航器提示用户逐步完成测值预报过程。预报完成后既可以过程线或表格的形式显示预报值及各
39、分量，也可以绘制指定分量与测值的相关图。,任务四 水库工程安全监测自动化,(5)数据管理系统 数据管理系统提供对与监测系统有关的各种信息和数据的管理。包括人工观测项目的数据输入、自动化测值的重新计算(因自动化仪器更换而相关参数未及时更新时)、数据库测值管理、数据库备份等。其功能框图见图6-27。 人工观测项目数据的录入，提供三种方式:第一种，用户可以按观测记录本的记录顺序定制一个输入界面，按顺序输入一次观测的一批观测值。第二种方法是选定某个测点，输入该测点的所有测值；第三种方法是从Excel表格中导入到数据库。输入数据时对数据合理性进行自动校验，对明显不合理的数据集中报警，并具备防止重复输入的
40、功能。一次输入完成后系统可以根据测点特性，自动进行测值整编计算。,任务四 水库工程安全监测自动化,图6-27 数据管理系统框图,任务四 水库工程安全监测自动化,测值管理是针对高级别的用户，允许用户对数据库中的监测资料进行插入、删除、修改、查询、检索等。由于仪器故障、观测差错等原因造成数据异常，系统能自动进行监测数据的剔除、修正或“屏蔽”，并对数据进行一致性校验，确保数据库数据的一致性。 因仪器更换导致系统参数改变，需要分时段进行物理量的转换时，系统可以在指定的时段，重新进行物理量的计算与转换。系统数据处理操作具有有较大的灵活性，软件能根据监测对象动态变化时监测的频次甚至监测手段变化，或监测数据
41、处理工作方式更改，自动采取不同的处理方式，人工观测与自动化观测通过分析得出偏移量进行衔接。,任务四 水库工程安全监测自动化,系统提供数据查询功能，包括日测值查询、指定测点集的时段测值查询、指定测点集的给定时间的测值查询以及单个测点的测值查询等。系统也同样提供仪器布置图和系统配置图显示，用户可以在图上选择测点进行操作，但此处只返回查询的数据而不是对监测系统进行控制和测量。查询的数据显示提供表格和过程线两种方式。 数据管理系统能方便地对数据进行备份、还原以及远程复制。可将任意时间段的数据备份出来，在系统需要时还原进系统(例如恢复系统、数据软盘传递等情况)。,任务四 水库工程安全监测自动化,The End，Thank You!,任务四 水库工程安全监测自动化,