李艳伟
华能澜沧江水电股份有限公司 云南昆明 650051
摘要：由于水库大坝失事后果严重，管控风险高，国家、行业等各层面对大坝运行安全管控的关注度逐渐上升。国内各大流域公司、各大型水电站等均已开展了大坝安全管控信息化工作。库坝管控系统从大坝安全控制角度出发，深度融合水工运维阶段各项业务系统和多源异构数据，集成BIM深化应用和智能化分析技术，达到提高库坝运维智能化管控水平的目的。
关键词：水电站；大坝管控系统；BIM；智能分析技术；计算机技术
0、引言
我国高坝大库多、坝型多样，其安全运行事关重大。针对水电站机组运行中的实时状态监控和劣化预警已全面铺开，信息化建设正在如火如荼的进行中。但由于历史原因，电站所建业务系统，种类繁多，五花八门，难以协同控制运行，造成了诸多技术和管理问题。而且在近年来，国家大力提倡智能化、大数据、人工智能等新兴信息技术的应用，传统管控业务系统难以跟上时代脚步，达到建设要求。如何利用好已有系统，积存的海量数据如何发挥更大价值，为库坝运维管控提供更大支撑，值得进行更为深入的研究。
1、传统大坝管控系统存在的问题
由于大坝管控业务系统繁多、系统之间独立运行、数据孤岛现象明显和管理难度大等诸多原因，传统大坝管控系统存在很多问题[1]。（1）已有系统融合困难、统一管控难度大。数据孤岛现象顾名思义就是数据间缺乏关联性，数据库彼此无法兼容。由于各种原因，传统大坝管控系统数据自成体系，并未深度融合，无法为大坝安全性态提供较好的决策数据支撑。（2）数据处理分析智能化程度不高，数据质量难以保证。传统的安全监测日常工作中，业务人员需要根据不同工程部位、不同仪器设置不同的定时采集数据任务，采集完成后手动开始数据整编分析工作。若遇到采集、整编、分析异常时，需手动处理完成，更有可能因为特殊异常而造成已有任务流作废，并重新开始数据处理分析工作流。这样会使业务人员陷入反复操作数据输入输出，而得不到实质工作成果的“怪圈”中，浪费人力的同时，造成系统运行不稳定。（3）库坝运行管控多业务协同困难，安全决策支撑不足。虽然各个电站已建成了各类系统，包括机组在线监控、水库调度、大坝安全监测、闸门在线监控、工业电视等系统，但各系统各自为政，数据彼此孤立，无法有效整合、共享数据资源，系统间无法有效协同、联动和馈控，即导致了极大的浪费和重复建设，又导致了各业务应用系统数据不全面的问题，无法达到综合分析的目的。（4）大坝安全状态评价智能化程度不足，风险管控难度大。传统安全监测业务系统并未建立大坝安全状态评价模型，且业内现有分析方法进局限于机理模型（统计模型、确定性模型及混合模型）。这些模型精度较低、实时性不足、适应性不够，并未采用现有大数据、人工智能等新型分析方法，智能化程度较低[2]。（5）库坝安全业务管控自动化程度较弱，工作效率有待提升。库坝安全业务管控整个流程均由人工完成，人工采集数据、人工整理筛选数据、人工处理数据、人工输出报表、曲线，并编制报告，这一工作虽然每一步均由信息化系统的介入，但全流程无法自行流转联动，需要人工的参与，导致每天需有专人负责此事，严重制约了电厂的管理成本和效率。
2、大坝管控系统总体设计
工程安全运行管理系统总体架构分数据采集、数据汇集与融合、数据智能化分析、应用服务三个层次，最终达到数据的自动化采集、基于大数据平台的数据汇集和融合、基于多模型和方法的数据的智能分析评估、基于可视化技术的成果展现与交互以及数据上报和报告生成，为水库大坝安全与运维管理提供决策支持。系统总体框架图如图1所示。
.png)
图1系统框架图
（1）数据自动化通用采集：水电工程安全监测通用采集系统模块在打通底层协议的基础上可适配现有的主流水电工程安全监测仪器厂商的设备，在达到自动化采集数据目的的同时，提高数据采集模块的通用性和准确性。
（2）数据的汇集与融合：基于大数据的数据汇集平台，统一管理电厂运行数据（各类监测数据、检测数据及巡查数据）、建设管理数据等，为工程安全分析与应急管理提供数据保障。
（3）数据的智能分析评估：建立包括监控指标计算、大坝统计模型、预测模型、确定性模型等的方法库；建立监测数据异常自动判别处理、相关分析等的知识库；基于设计资料、施工期资料、运行期监测检测资料等信息，采用机器学习、模式识别、智能计算、自动推理等人工智能技术构建面向混凝土大坝安全监测的主题要素知识图谱；建立适用于混凝土大坝安全综合评估模型，实时评估大坝工作性态。
（4）数据可视化呈现与交互：基于BIM+VR/AR等数字技术实现大坝工程运维管理阶段的可视化应用。基于BIM模型、点云数据与VR/AR的数据传输、融合及集成技术，为电站的运维管理、管理培训、成果呈现与交互提供新型可视化手段。
（6）数据上报与报告生成：使用SOA的思想，基于Web服务技术开发粒度适中、易于扩展的业务功能接口，构建适应业务需要的Web系统。
3、水电站大坝巡检系统功能设计
3.1综合展示
综合展示包含可视化三维模型与场景展示、监控信息展示、视频宣传展示等，主要用于将大坝及传感器模型和数据进行实时展示，无人机视频以及摄影数据展示，视频宣传展示等。通过该系统可以将无人机飞回来的数据处理加工后通过全景等可视化方式展示出来，结合BIM模型技术应用，制作水工大坝运行智能化管控宣传展示动画，作为对外宣传的展示窗口。
3.2全生命周期BIM集成应用
随着BIM技术的快速发展，BIM应用已成为当前基础设施行业的一大发展方向，BIM模型由于其直观可视、信息完整全面等特点，对库坝全生命周期管控中遇到的查找资料繁琐复杂、分析成果无法直观可视呈现、无法直观展示监控大坝运行状态等问题可以发挥一定解决价值[3]。
（1）基于BIM的库坝运行态势感知：区别于常规监控仪表盘、大屏以及表格的监控方式，本方案通过BIM模型实现对库坝运行状态信息的实时感知，包括大坝安全监测状态、库坝巡检状态、维护加固状态、大坝运行状态和枢纽区环境量。
（2）基于BIM的数据深度融合展示：通常水电站在施工期建有较完备的信息系统，但各个系统彼此未互通，导致工作人员查询数据和资料困难，无法简单、方便的调取各阶段的历史资料。基于BIM模型，实现对黄登大华桥电站全生命周期数据的统一承载、统一管理、集成分析的目标。
（3）BIM+VR/AR：结合现有的BIM和VR/AR技术，直观可视化的展示现有的各类业务数据。同时，基于BIM+VR/AR打通了水电站多源异构数据的全方位、深层次、多角度深度融合，实现了从宏观到微观、从地表到地下、从业务到管理的一体化综合展示。
3.3一体化安全监测集成融合应用
一体化安全监测集成融合应用以全要素数据汇集共享、分析挖掘为基础，系统间馈控联动、融合互通为核心。首先建立运维期统一的安全监测数据交换标准及数据接口标准等，为后期新建的各类安全监测系统提供统一的接口标准，提供数据集成共享先决条件。同时，构建安全监测数据共享交换平台，满足电站工程安全监测分析评价数据要求。之后深度融合大坝、厂房的枢纽区安全监测数据，库区滑坡体监测数据，巡视检查反馈数据等安全监测综合数据，以及施工期数字黄登系统的研究数据。最后充分利用创新性的大数据，统计学习，人工智能等数据挖掘技术，最终实现电站建设到运行数据的继承与汇集、高效管理、智慧分析、专业应用。
3.4建筑物及库区探查应用
基于自主研发的水下探查点云数据快速处理技术，实现对库区水下地形测量的数字化交付和轻量化展示。基于目前正在研的利用无人机进行竖井检查工作，利用数字化平台实现对检查成果的数字化集成、可视化展示以及分析应用功能。检查成果包括基于检查照片合成全景照片、三维激光扫描成果。
结合库区GIS+BIM应用实现库区水下探查综合管控和分析应用。水下探查应用主要包括库岸探查成果管理、探查模型挂接以及探查成果展示。
3.5其他应用
（1）工业电视应用：应用具有多种接口协议，同时可以利用高速网络接口集成现有系统的视频监视和控制功能，可对重要区域的视频监控、无人机监控数据及遥感监测数据进行接入。
（2）移动端应用：现场APP功能实现通过手机或平板电脑APP客户端形式对设计成果、环境信息、监测管理、监测数据、预警预报等功能模块电站管控信息的实时调用查询。
（3）系统集成设计：构建系统间互通接口，集成其他外部已建或在建系统，为顺利接入其他系统做好准备。
4、工程应用
基于黄登·大华桥电厂已建数字黄登、安全监测自动化系统、大坝强震监测、库区地震台网、金属设备实时在线监测系统等，智能汇集水库大坝运行管理等各项数据，采用大数据平台、数据仓库等技术构建电站运行海量数据平台，汇集、抽取、清洗、管理及应用各类安全运行数据，结合电厂巡视检查、水下检测、安全监测、运行维护等业务及管理要求，研发了各类智能设备，打造基于数字黄登的库坝运维管控模块，最终实现电站运行的数据汇集智能化、巡视检查自动化、管控手段先进化、综合运行智慧化、高效管理、智慧分析、专业应用，建设水电工程运维管控的示范标杆工程。
5、结语
数字黄登的成功实施为黄登工程积累了丰富的施工期数据资产，黄登·大华桥电厂运维期可通过施工期数据与运维期监测数据的空间关联分析等进行综合分析评价，提高水工智能化运行水平，为水电工程运维管理提升提供宝贵经验。同时施工期、运维期数据汇集后形成黄登电站、大华桥电站的全生命周期大数据管理平台，通过数据分析挖掘分析，反馈水电行业勘察设计、建设、运维等，建立行业标杆，引领全生命周期智慧水电工程行业发展。
参考文献
[1]小湾水电站工程安全分析与决策支持系统研究与构建[J]. 易魁,陈豪,赵志勇,毛莺池.水力发电 . 2017(03).
[2]澜沧江流域水电站大坝智慧管理实践与展望[J]. 马洪琪,卢吉,陈豪.中国水利 . 2018(20).
[3]基于三维BIM+WebGIS技术的区域数字水库构建[J] 傅蜀燕,赵志勇,杨硕文,方致远,房伟.长江科学院院报.2018(04).
（上接第352页）
个别谈话、查看相关记录、问卷调查等方式，了解实际情况，形成巡视（巡察）工作报告报企业党组织和上级党委，发现问题及时纠正，惩前毖后，治病救人。今年8月，针对中国电子通报的6起违反中央八项规定精神的典型案例，彩虹光伏玻璃厂各党支部开展了自查自纠，各支部对党费、工会会费使用情况、与供应商业务往来情况等进行了自查，未发现违规违纪行为。
（四）创新工作方法，注重工作效果。
1.开展业务技能培训，重视廉政队伍建设。企业要定期举办廉政（党建）知识培训，不断提高专兼职纪检监察工作者的业务水平。通过邀请专家举办讲座、参观学习、经验交流等，提高理论水平和工作能力。
2.建设廉政文化阵地，创新廉政教育载体。企业可以创办廉政讲堂、党员活动室、职工之家等活动阵地，建立纪检监察QQ群、廉政建设微信公众号等，利用新阵地、新载体进行廉政教育，形成全方位、多角度、宽领域地宣传教育氛围。目前，除彩虹集团有官方微信公众号外，还有“彩虹晨钟”纪检监察微信群，彩虹光伏玻璃厂也建立了党建（纪检纪检监察）工作群，利用微信新媒体及时传达、学习、安排廉政建设有关工作。彩虹光伏玻璃厂自2017年4月成立党员活动室以来，工厂党委、工厂纪委、各党支部开会学习有了专门阵地，党员干部找到了归属感和仪式感，廉政工作效果良好。
3.创新廉政活动形式，提高廉政活动影响力和感染力。举办廉政知识讲座、组织纪检干部到监狱聆听服刑领导干部的忏悔报告、举办廉政征文、廉政演讲比赛、廉政书法作品展、廉政知识竞赛、纪检监察干部读书心得交流活动等。通过开展形式多样、丰富多彩的廉政文化活动，宣传和弘扬依法经营、诚实守信的职业精神，培养党员干部树立廉洁从业、爱岗奉献的价值取向。
（五）构建企业廉政文化的长效机制。
1.将廉政建设与企业党建有机结合。廉政教育要充分利用好企业党委会、党委理论中心组学习、民主生活会、“三会一课”等活动形式，利用好党建管理园地、党建工作考核评价等，发挥企业党委、党支部的政治引领作用，在党建中渗透廉政工作，把廉政教育作为一项经常性、基础性工作来抓。要抓好“三重一大”制度的落实，加强对重点领域、重点岗位、重大节点的监督，加强对企业资本流向和成本控制的监管。
2.推进厂务公开、业务公开。落实职工群众知情权、参与权、表达权、监督权，充分调动职工的积极性、主动性、创造性。在重大决策上听取职工意见，涉及职工切身利益的重大问题必须经过职代会审议。
3.建立廉政工作考核评价机制。坚持激励与约束相结合的原则，采取目标激励、晋升激励和荣誉激励等办法，激发队伍活力，增强队伍动力。要开展好国有企业廉政工作，必须对企业廉政工作组织领导、制度建设、队伍建设、设施建设、任务落实和成果成效等情况进行总结考核，使廉政工作与生产经营同考核、同奖惩。
除过以上措施外，要构建企业廉政文化长效机制，还要贯彻落实廉政建设责任制，分解责任，落实到人；倡导全员监督，形成监督体系；及时收集有关资料进行总结、整理归档，建立企业廉洁诚信管理档案等等。
国有企业廉政文化建设是一项长期而又艰巨的任务，对于国有企业凝聚人心，调动员工工作积极性，促进国有企业改革发展，构建和谐社会都有十分重要的意义。只有不断创新和改进国有企业廉政教育工作，实现廉政文化建设与企业经营管理有效结合，以全方位的视角开展工作，不断提高廉政工作的实效性、深入性和科学性，逐步构建科学、规范的国有企业廉政文化体系，让廉政文化在国有企业扎根，国有企业才能永葆活力，才能实现资产保值增值，才能实现科学稳健的发展。
参考文献：
[1]《坚持党对国有企业的领导不动摇 开创国有企业党的建设新局面—在全国国有企业党的建设工作会议上的讲话》（习近平，2016.10.10）
[2]《决胜全面建成小康社会 夺取新时代中国特色社会主义伟大胜利—在中国共产党第十九次全国代表大会上的报告》（习近平,2017.10.18）
[3]《央企如何建设具有特色的企业文化体系》（荣振环，刊于2012年9月《现代国企研究》）
论文作者:李艳伟
论文发表刊物:《防护工程》2019年19期
论文发表时间:2020/3/3
标签：数据论文; 大坝论文; 系统论文; 模型论文; 业务论文; 工作论文; 电站论文; 《防护工程》2019年19期论文;