数字孪生水利工程背景下的大坝安全监测系统建设研究

工程安全监测作为大坝安全运行的基础,在运行管理过程中扮演着极其重要的角色,是工程运行安全评价的重要依据,越来越受到工程管理单位的重视。但目前国内多数已建水利工程安全监测领域暴露出数据获取能力薄弱、信息共享程度低、智能化应用不足等问题。随着数字孪生水利建设的不断深入推进,建设符合数字孪生要求的大坝安全监测系统成为多数水利工程运行管理单位亟需解决的难题。以百色水利枢纽工程为例,对照数字孪生水利工程建设有关要求,深入梳理百色水利枢纽工程安全监测工作现状,剖析存在问题,确定了大坝安全监测系统的建设原则,并从硬件、软件2个层面进行了研究探索,形成了大坝安全监测系统建设方案,为已建工程的数字孪生水利工程建设提供参考借鉴。     

基于数字孪生的安全生产风险管控平台研究

为扎实推进水利安全生产风险查找、研判、预警、防范、处置和责任等风险管控“六项机制”建设，提升水利工程安全管理水平，结合水利工程运行管理单位安全生产的特点和规律，搭建了基于数字孪生的安全生产风险管控平台框架，实现对安全生产风险的智慧监管。以百色水利枢纽工程为例进行研究，构建了百色水利枢纽安全生产风险管控平台，实现了基于数字孪生的水利工程存在实体和作业操作2个安全生产风险管控场景，验证了基于数字孪生的安全生产风险管控平台的可行性，对后续安全生产风险研究提出了新思路，具有一定指导意义。     

数字孪生水利工程安全智能分析预警技术研究及应用

数字孪生水利工程是智慧水利建设的核心与关键。聚焦水利工程安全运行需求,有必要结合数字孪生建设,开展工程安全智能分析预警技术研究和系统开发工作,从而有效提升工程运行安全保障水平与突发事件应急处置能力。介绍了基于数字孪生平台的工程安全智能分析预警技术的总体框架,针对工程安全监测感知体系和工程安全模型库进行了详细论述,并构建了具有“四预”功能的工程安全智能业务应用。目前,研究成果已在数字孪生江垭皂市工程中获得初步应用,可为同类数字孪生工程建设提供借鉴与参考。     

百色水利枢纽安全监测工作发展方向研究

工程安全监测作为水工建筑物安全运行的基础,在运行管理过程中扮演着极其重要的角色。但目前多数水利工程安全监测工作信息化、智能化程度较低,工程监测能力薄弱,亟待利用云计算、大数据等现代信息技术,采用GNSS、BIM、RS等先进工程技术,全面感知多源信息,通过数据高度融合,分析评价工程运行状态,为工程安全运行提供支撑。本文剖析了百色水利枢纽安全监测工作现状及存在的问题,提出了以深度感知、广泛共享、全面整合为特征且具备自动预判、自主决策、自我演进、智慧管理能力的监测工作模式,指出了工程安全监测未来的发展方向及路径。     

数字孪生技术在水利枢纽工程管理中的应用

剖析数字孪生技术,讨论水利枢纽工程的现状,结合现有多源异构业务数据,深度融合水利枢纽工程虚拟世界与现实世界,可实现与物理水利的动态实时信息交互,进一步打造多维度、全要素的态势监测、预警、远程控制、安全监测等数字孪生应用场景,对提高水利枢纽工程的精准管控和辅助决策具有重要的指导意义,进一步推动传统的“信息水利”向新型的“孪生水利”转化。     

数字孪生南水北调中线工程建设思路

南水北调工程受限于当时规划设计和信息化总体建设水平,存在输水调度不能与沿线受水区实现供需最优配置,水质监测自动预警程度不高、水污染突发事件应急处置缺乏科学决策支持及工程安全风险不能主动精准预警等问题。为解决上述问题,基于南水北调中线工程的建设现状和数字孪生技术特点,从框架设计、技术路线规划2个方面提出数字孪生南水北调中线工程的总体建设思路,并且围绕工程安全、供水安全、水质安全的“四预”需求,详细阐述实施路径和重点建设内容,为数字孪生南水北调中线工程建设提供重要参考。     

百色水利枢纽地下洞室开挖安全管理

介绍百色水利枢纽地下厂房工程洞室群开挖期的安全管理情况及安全管理的一些做法 ,安全是地下洞室施工的关键 ,百色水利枢纽地下厂房工程开挖基本结束 ,面对复杂不利的地质条件 ,通过切实有效的安全生产管理 ,未发生重大安全事故     

基于云模型的水利工程运行安全韧性评价

为准确评价水利工程的运行安全水平,将韧性理论引入水利工程安全运行管理,构建了水利工程运行安全韧性评价指标体系,采用序关系法(G1法)获得韧性指标的独立权重,采用决策试验和评价实验室(DEMATEL)法量化韧性指标的关联权重,并利用博弈论确定组合权重,提出了基于云模型的水利工程运行安全韧性评价方法。利用该方法对江都水利枢纽工程2017—2021年的运行安全韧性进行评价,结果表明：江都水利枢纽工程的运行安全韧性逐年提升,并达到高韧性水平;评价结果与实际情况相符,验证了方法的正确性与可靠性。     

某水利枢纽工程震后监测资料分析及震后安全评价

某水利枢纽工程附近发生里氏5.7级地震,工程区震感强烈,安全监测多项测值异常。通过对震前震后安全监测资料分析,得出本次地震对大坝安全的影响较小,工程运行安全、稳定。实例表明,对水利枢纽工程进行抗震监测十分有效。     

数字孪生技术在某水利枢纽工程的应用

2022年3月,水利部陆续颁发了《数字孪生水利工程建设技术导则（试行）》《水利业务“四预”基本技术要求（试行）》等多项针对数字孪生水利工程的标准规范及管理办法。同年12月,水利部办公厅再次下发了《水利部办公厅关于加强重大水利工程数字孪生项目设计的通知》,要求大型及重要的中型水库应按照数字孪生技术路线建设工程信息化系统。以某大型水利枢纽工程为例,通过数字孪生系统建设,为工程的运行、调度和决策提供支撑,为同类型水利工程数字孪生系统设计提供参考。     

基于互联网的水利枢纽工程安全监测系统开发

对水利枢纽工程中的泵站、水闸、堤坝等水工建筑物运行状态进行连续自动化监测和评价有利于及时发现工程运行中的早期缺陷,减少事故发生的概率。研制的水利枢纽工程安全监测系统采用了基于Internet和移动网络的分层分布式系统结构,可以实现大范围分布式数据采集、集中监测管理,所使用的振弦裂缝计、渗压计具有安装方便和长期稳定特点。另外,采用基于富互联网互联的软件体系和采用Silverlight、Ajax等跨平台软件开发方法,实现了系统配置、多种数据采集方法集成、基于Web的远程监测和异常报警、监测参数的预测和相关性分析等功能。实际运行效果表明,该系统稳定可靠、使用方便,监测管理人员可以随时随地观测和分析工程的安全状况。     

数字孪生三峡建设思考与实践

数字孪生三峡从大时空、系统性视角综合统筹考虑长江流域及工程本身,围绕三峡工程安全运行管理需求,规划了水利信息基础建设、数字孪生平台构建、工程安全运行管理等主要建设内容,分析了数据资产梳理、先进技术引入、网络安全防护对于数字孪生三峡的关键作用,制定了数字孪生三峡建设计划与相关保障措施,以期充分发挥数据综合效益、提升工程运行管理水平。     

蓄能电站群水工安全监测信息监控平台研发

蓄能电站库坝势能高且水位变动频率高、速度快,水道工作水头高,水工建筑物运行性态和安全对工程效益发挥、公共安全和电网安全意义重大。提出了统一的蓄能电站水工建筑物安全监测数据库表结构及对象标识符命名规则,构建了针对抽水蓄能电站水工建筑物、水工监测设备的对象模型,构建了普适于商用云计算基础设施即服务(IaaS)的蓄能电站群水工监测信息数据中台。研发了针对蓄能电站群水工建筑平台监测数据进行编组分析、相关性分析、回归分析,并通过有限元计算模型进行大坝长期性态实时在线反演分析,融合散点数据形成连续分布大坝数字孪生模型的分析功能微服务体系和技术中台。开发了对蓄能电站水工安全监测数据复杂查询分析和空间分布特性展示,基于BIM模型进行水工建筑物和监测设施三维轻量化展示查询和漫游,对监测设备故障、构筑物病害进行实时预警的业务前台,提出了基于水工建筑物数字孪生模型、通过VTK架构实现大坝性态数字孪生模型线上交互分析和三维展示浏览的可视化方法。监控平台可实时监控、分析、预测蓄能电站群(亦能应用于常规水库水电站枢纽群)安全性态,为工程运行管理提供技术基础。     

基于B/S、C/S架构的大坝安全监测数据管理系统在长洲水利枢纽中的应用

针对长洲水利枢纽工程特点,结合原有安全监测系统,从满足国家技术管理、电站内部管理及专业人员数据查询需求出发,依托信息技术,以B/S、C/S架构为技术支撑,建立全方位的安全监测管理系统,保证工程安全、高效运行;并通过长洲水利枢纽安全监测数据管理系统的工程实践,为类似工程数据管理与信息化建设提供参考样本。     

面向数字孪生工程的水利知识图谱构建及应用

构建水利领域的知识图谱可为数字孪生水利工程建设提供结构化的知识支持。基于黄河小浪底、万家寨水利枢纽预报调度、工程安全、业务规则数据,使用实体识别和关系抽取模型构建面向数字孪生工程的水利知识图谱(KG4DT),并对图谱进行可视化展示。以水利枢纽为核心确定实体分类体系及关系分类体系,构建KG4DT的模式层。使用二次开发的标注平台对非结构化文本进行半自动标注和人工校对,构建KG4DT的数据层。以黄河小浪底和万家寨水利枢纽防洪、减淤、供水、发电业务为主线,结合AC自动机等技术设计知识检索、预案自动生成应用,可为工程运行提供智能决策支撑。     

黔中水利枢纽工程安全监测系统设计

为了及时监测黔中水利枢纽工程的安全状况,建立了安全监测自动化系统,长期监测工程在运行过程中的安全状况,提高监测的速度和效率,保证测值的可靠性和准确性。详细介绍了建筑物的监测项目、监测系统方案及软硬件配置要求。     

西泉眼水库安全监测浅析

西泉眼水库为大(Ⅱ)型水利枢纽工程,自1996年投入运行以来,防洪和灌溉效益显著,其安全运行意义重大,水库安全监测工作至关重要。对水库安全监测状况进行了简要分析,提出完善水库安全监测系统,实现自动化监测的建议,为水库工程管理提供参考。     

大坝安全监测系统综合评价(Ⅲ)评价方法

针对目前大坝安全监测系统综合评价主要以定性分析为主的不足,在监测系统综合评价指标体系建立和评价等级划分的基础上,提出了定量评价指标和定性评价指标隶属度的计算方法,给出了各评价指标的权重建议值;采用模糊综合评价方法,研究了大坝安全监测系统综合评价方法,并给出了一个工程实例.实例表明:模糊综合评价方法为监测系统的合理评价提供了一个更有效的新途径,能较好地解决监测系统定量综合评价的问题.     

对河口水库大坝安全监测方案设计

对河口水库是大(二)型水利枢纽工程,大坝安全监测方案对保证水库长期安全运行十分重要,结合现有的大坝安全监测经验和规范要求,对大坝安全监测方案进行了分析,认为对河口水库除险加固工程监测方案设计是合理的,监测仪器选型合理可靠.     

百色水利枢纽工程建设中期水土保持监测及评价

以右江百色水利枢纽工程水土保持监测项目为对象,对水电建设项目水土保持监测的内容、方法、技术手段和监测成果进行全面的分析和总结,并按5项指标进行评价,结果表明：工程的扰动土地整治率、水土流失总治理度、土壤流失控制比、植被恢复系数还比较低,与主体工程建设进度不相适应,与水土保持方案的要求还有较大差距。最后提出了进一步做好工程水土保持工作的建议。