湯河水庫綜合決策支持信息化系統技術研究

呂桂珍 馮 琳 李 祿 商丹丹

摘要對遼寧省湯河水庫綜合決策支持信息化系統的研究與建設成果進行了介紹,同時分析了目前國內外在此領域的研究現狀及其發展趨勢,重點對實現系統開發和建設的關鍵技術進行探討。

關鍵詞湯河水庫;信息化;決策支持

中圖分類號 TP315 文獻標識碼A文章編號 1007-5739(2009)08-0302-01

湯河水庫系遼寧省水利廳直屬八大水庫之一,水庫以防洪、工業及城市生活供水為主,兼顧灌溉、養魚、發電、旅游等,是一座綜合利用的大型水利樞紐工程,為多年調節水庫。湯河水庫綜合決策支持信息化系統采用統一平臺,全面、直觀、系統地將各子系統相關數據信息及成果展現給會商決策人員,系統已成為水庫管理與決策的重要支持平臺,為水庫的現代化建設帶來了質的飛躍。

1現狀及發展趨勢

世界各國都十分重視水庫管理自動化信息化系統技術研究與建設,但技術發展并不平衡。國外發達國家(如美國、日本、德國)在該領域技術比較完善;發展中國家(如印度、巴基斯坦)已開展這方面的工作,并取得了較好的效果。世界各國的水庫管理自動化信息化系統技術研究均與本國的具體國情相關,具有自身的特點,各地區水庫特點不同,往往不能簡單借鑒和引進。

國內水庫管理自動化信息化系統主要針對大江、大河和數量較少的大型水庫以及城市防洪體系建設,流域特性決定水文預報和防洪調度模型不盡相同,應用效果較好。但在水庫管理自動化信息化系統實施中往往只重視硬件系統建設,而專業的綜合決策支持信息化監測與分析系統(軟件)開發的研究尚屬起步階段,并且南北方發展很不平衡,沒有充分發揮水庫防洪減災、調配水資源的作用。

湯河水庫的綜合決策支持信息化系統是多年來水庫自動化與信息化建設發展成果的結晶,通過現代化的技術手段實現了水庫控制運用管理的現代化、信息化綜合支持,為水庫的管理水平帶來了質的飛躍。系統的總體性能指標穩定,能夠達到綜合決策支持的目的,系統的總體技術在國內處于領先水平。

2主要研究內容

湯河水庫綜合決策支持信息化系統是在水庫專業自動化建設基礎上發展起來的,項目建設了湯河水庫調度信息中心,實現水庫控制與管理的信息支持平臺。主要研究內容有:水文遙測系統、大壩安全自動化監測系統、遠程視頻監視系統、防汛會商系統、水文預報與防洪調度系統。

3研究方案及技術路線

建設水文遙測系統,由8個遙測站(8個雨量、3個水位)、3個中繼站、1個自動氣象站和湯河水庫調度中心構成,實現系統測區內站點的降水量、水位和流量的自動采集和處理;建設大壩安全監測子系統,實現了壩體的內外部自動化監測;開發大壩安全監測分析評價系統,實現壩體安全在線分析評價;建設閘門運行自動控制系統,實現溢洪道及輸水洞閘門啟閉分布式自動控制;建設管道供水自動計量系統,實現供水計量和信息傳輸的標準化、自動化、網絡化;開發了適用于湯河流域的水文預報與防洪調度子系統。設置視頻監視點3個、監視中心設電視墻、DLP大屏幕和硬盤錄像系統,并開發湯河水庫防汛會商決策支持系統。

4主要成果

(1)水文遙測系統。湯河水庫水文自動測報系統由8個遙測站(8個雨量、3個水位)、3個中繼站、1個自動氣象站和湯河水庫調度中心構成。系統利用遙測、通信、計算機和網絡等技術,完成測區內站點的降水量、水位和流量的自動采集,并在中心站對水、雨情數據進行處理和存儲,滿足了水庫調度和水文資料收集的需求。

(2)大壩安全監測系統。湯河水庫大壩安全監測系統完全實現了監測數據采集的自動化、分析與評價模型的電算化、監測信息與分析成果的信息化。該系統采用現場總線分層分布式結構,并開發出功能齊全的大壩安全分析評價軟件,填補了我國北方地區土石壩水庫安全監測和評價的空白。同時開發了模糊綜合評價、灰色關聯度評價與人工神經網絡評價3個土石壩安全綜合評價模型軟件,并結合在線分析與人工巡視監測成果,實現大壩安全的在線健康趨勢分析與綜合評價。

(3)遠程視頻監視系統。湯河水庫遠程視頻監控系統實現對湯河水庫重點部位的實時監控,系統設(重點部位)視頻監視站3個,分布于樞紐重點位置。具備權限的用戶可通過會商中心或水庫局網中的任何計算機實現視頻監視和管理。歷史監控信息可通過硬盤錄像的形式存儲。

(4)防汛會商系統。依托已有的水文測報、大壩監測、視頻監控等各自動化專業子系統,由大屏幕投影與擴聲等組成視訊會議基礎,構成調度樓內防汛會商系統。為水庫防汛調度、領導決策會商、日常辦公會議等提供先進的技術環境和方便的操作環境,降低管理人員工作強度,提高水庫管理工作、防汛調度工作效率和管理水平。匯集各專業系統采集處理后的相關信息,由大屏幕投影與擴聲等組成視訊會議基礎,構成調度樓內防汛會商系統。會商系統中的所有設備均由集中控制系統進行控制。會商決策支持系統整合了水庫水

雨情測報與洪水預報調度系統、大壩安全監測系統、視頻監視系統等子系統功能。

(5)水文預報與防洪調度系統。系統在功能邏輯上由信息查詢、洪水預報、洪水調度方案生成、洪水調度方案評價等功能組成,實現水庫防洪與興利的多功能多模型耦合;而且結合水庫實際需求,實現了水庫水量平衡自動化計算與分析,大大提高了對繁瑣數據的操作效率。

5主要研究結論

湯河水庫的信息化建設目前已全部完成,系統經歷2007~2008年2年汛期的考驗,運行穩定、功能齊全。該項目是遼寧省首次實現水庫的信息化工程實例,工程水平在國內處于領先水平。項目解決了湯河水庫水文遙測系統、大壩安全監測系統、閘門運行自動控制系統、管道供水自動計量系統、水文預報與防洪調度系統及遠程視頻監視與防汛會商系統建設的關鍵問題。信息化工程已為水庫的控制運用與管理帶來了質的飛躍。湯河水庫作為湯河流域上唯一的控制性骨干工程,在水庫工程優化與調度效益發揮上起到了決定性的作用,系統必將在今后的實際應用中發揮更加重要的作用。