水闸管理智慧运维系统主要功能及运用浅析_高戈.pdf
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1、【技术应用】水闸管理智慧运维系统主要功能及运用浅析高戈1,刘博文2,周宇航3,杜凯2(1 赤峰市三座店水库管护中心,内蒙古 赤峰 024039;2 海委海河下游管理局独流减河防潮闸管理处,天津 300270;3 中国移动通信集团北京有限公司,北京 102200)摘要 文章结合海河防潮闸运行管理的特点,以防汛防潮信息、水旱灾害防御管理为核心,统筹考虑工程运行管理诸多方面的要求,研究构建统一智慧运维支撑平台,并同步建设运行维护管理系统,进行感知层数据采集、传输、存储系统的建设,为运行管理和科学调度提供功能强大的智慧运维支持环境。关键词 水闸;智慧运维;系统功能;运用中图分类号:TV698;TV66
2、文章标识码:B文章编号:1009 0088(2022)12 0049 021项目研究背景海河防潮闸位于海河干流入海口,地处天津市滨海新区,是海河干流尾闾控制工程,具有泄洪、排涝、挡潮兼航运的功能。2009 年 1 月,鉴定为三类闸。本次主要建设任务是对海河防潮闸按原功能进行除险加固,在原闸址对闸室、岸墙、翼墙等建筑物进行拆除重建,维修加固上、下游连接段更换金属结构、机电设备等。工程防潮标准 200 年一遇,排涝标准 50 年一遇,设计排涝流量1 000 m3/s,主要建筑物级别为1 级,次要建筑物级别为 3 级。根据海河防潮闸运行特点和智慧运维需求,充分融合运用信息化新技术,以水利信息化基础设
3、施为保障,以“一张图”为支撑,重点围绕工程运维管理工作,加强对海河防潮闸信息化基础设施、数据资源、业务应用的整合,建立覆盖全面的物联感控“一张网”,构建高效共享的数据能力“一套基础数据”,搭建海河防潮闸智慧水利调度决策“一中枢”和工程运维“五应用”,实现防洪治涝、水资源水环境的“多元监控、智能诊断、科学决策”,全面提升海河防潮闸水利综合运维与管理能力。2智慧运维系统主要功能及运用2 1总体框架结构按照业务量化、集成集中、统一平台、综合决策的步骤,开发建设智慧运维系统,形成“一张图”的总体设计框架。系统结构从下到上分为数据采集层、数据资源层和业务应用层,见图1。2 1 1数据采集层即水利物联网系
4、统。一是利用物联网和在线监测监控技术布设的自动化采集设备,包括安全监测设备、闸门监控设备、视频监视设备。二是应用系统中的业务数据和外部上报数据,包括移动终端、水情数据、巡查数据、气象数据等。三是空间感知数据,包括矢量数据、水利基础空间数据、遥感数据、三维模型,以及与其他部门或行业相关的水利数据。图 1智慧运维系统结构2 1 2数据资源层包括系统中的各类数据库和数据资源,是智慧水利的基础。通过多元化采集、构建海河闸的水利数据资源目录,建立公共资源、基础业务、专项应用等专题数据库。基础业务数据包括水雨情、工情等众多数据服务,以支撑数据资源的高效共享和利用。2 1 3业务应用层面向智慧运维系统用户,
5、以数据层为数据支撑,生成海河防潮闸主体建筑、水上水下工程设施、办公区域、上下游周边、气象信息、雨水情信息的全景视图,配合大屏幕向用户直观提供信息查询。向用户操作端提供各类业务应用,为海河闸除险加固后的运行维护提供信息化辅助。2 2智慧运维技术平台建设及功能海河防潮闸智慧运维系统由“一平台、五应用”组成,即一94水闸管理智慧运维系统主要功能及运用浅析高戈等个智慧运维技术平台,工程自动监视、监测、监控和水文自测报板块,调度信息化管理板块,工程 BIM 运行管理板块,办公 OA板块,档案信息化管理板块五大应用版块,见图 2。智慧运维技术平台可以在 PC 端、手机等移动终端登录使用。图 2智慧运维技术
6、平台结构3五大系统功能3 1工程自动监视 监测 监控和水文自测报系统3 1 1视频监视智能分析系统借助人工智能技术、视频结构化技术,对监视摄像机所获得的图像开展自动化剖析工作,对工程实体和人员进行识别、监测、提取、跟踪,在监视视频中直观地反映出工程的状态信息和人员信息。当工程设施有异常情况或人员有异常行为时,能够通过办公系统自动发出警示。3 1 2工程自动监测与预警系统通过预埋预置现场测控单元,实现各观测项目中监测仪器的自动化测量和数据的自动采集;实现观测数据的集中处理;根据数据实时分析结果,形成工程观测报告书。通过工程自动监测,使监测系统达到实时监控、预警监控、全方位监控、观测传输迅速,数据
7、分析处理准确可视的要求。3 1 3工程运行智能监控系统通过安装传感器、数据接入,实现对闸门及启闭设备状态监控。通过水文自测报系统监控上下游水位差,控制启闭闸门时机,完成定时启闭、开度控制、成组启闭等远程操作。3 1 4水文自测报系统通过安置在上下游的水位、流量传感器,实现水位、流量自计,形成每日水情汇报和水位曲线预报,实时测报海河防潮闸的泄水流量,满足汛期水位调节要求,结合智慧运维技术平台,可实现数据的发布和查询。3 2调度信息化管理系统3 2 1调度全程信息化管理实现从调令接收、执行、反馈、调整到调度提闸运行单的起草、流转、签发全流程信息化管理。调度指令通过办公系统自动分发到对应提闸调度,并
8、通知值班人员。跟踪调度指令执行进度,自动生成并发送闸门运行报告。3 2 2调度执行智能分析借助人工智能技术,建立数据学习机制,对潮汐、流量、开度、风力之间的关系进行分析,找出规律,预判预测上下游水位相平时间。根据调令内容、年度调度运用计划,提前制定月度调度计划。3 2 3实现平潮启闭预警根据调令调度指标,在上下游水位差为 10、5、0 cm 时,分别发出 3 次预警。同时,通过信息提示操作人员进行启闭闸门操作。当出现反调度指令运行的工程时,及时提醒相关人员采取措施。3 2 4预案抢险可实现各级预案方案、工作手册等分类查询。工程出现险情时,相关人员能够按照既定的路线、预案,采取相应的处置措施。3
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