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論水庫(kù)安全生產(chǎn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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論水庫(kù)安全生產(chǎn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1建立安全生產(chǎn)預(yù)警模式

(1)警情感知。安全信息的感知是安全預(yù)警系統(tǒng)活動(dòng)的基礎(chǔ),主要對(duì)構(gòu)成水庫(kù)安全生產(chǎn)系統(tǒng)的人—物—管理”三大系統(tǒng)分別進(jìn)行監(jiān)測(cè),為水庫(kù)安全生產(chǎn)過程的管理和控制提供信息支撐,以建立預(yù)警要素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。重點(diǎn)采集的信息見圖2。(2)診斷分析。對(duì)采集的各種信息進(jìn)行診斷,尋找警源,統(tǒng)計(jì)同類信息出現(xiàn)的頻率,采用排列圖法找出致災(zāi)因素,分析其可能帶來的病情,用因果圖法分析病理的成因并對(duì)其可能的發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展過程進(jìn)行診斷分析。其中,部分主要要素的診斷可參照《水利工程管理考核辦法(試行)》[2]及《水庫(kù)工程管理考核標(biāo)準(zhǔn)》[3]進(jìn)行診斷。(3)安全評(píng)價(jià)。對(duì)經(jīng)過診斷可能導(dǎo)致不安全生產(chǎn)的要素,采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià),以判斷水庫(kù)所處狀態(tài)是否安全,并根據(jù)所處狀態(tài)分別發(fā)出不同顏色的預(yù)警信號(hào),從而采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)方案[4](表1)。當(dāng)水庫(kù)處于正常安全狀態(tài)時(shí),繼續(xù)進(jìn)行日常監(jiān)測(cè);當(dāng)水庫(kù)處于亞安全或警戒狀態(tài)時(shí),需及時(shí)改善安全生產(chǎn)系統(tǒng)中的不足,建立相應(yīng)的預(yù)警機(jī)制,針對(duì)警情提出相應(yīng)的糾偏調(diào)整措施,及時(shí)使水庫(kù)安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)回到安全軌道上,保證水庫(kù)安全生產(chǎn)處于安全空間內(nèi);當(dāng)處于隱患或危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)要實(shí)施預(yù)警對(duì)策,需進(jìn)行隱患的排除處理,并根據(jù)隱患分類做針對(duì)性處理和整改(表2),消除隱患使生產(chǎn)系統(tǒng)從偏離狀態(tài)恢復(fù)到安全狀態(tài)。當(dāng)水庫(kù)處于不安全狀態(tài)時(shí),應(yīng)及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案,直至重新進(jìn)入安全狀態(tài)。

2安全預(yù)警系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)依托強(qiáng)大的物聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、多媒體、地理信息、組態(tài)圖等技術(shù)手段,以保證系統(tǒng)靈活性、可擴(kuò)展性、可靠性為前提,為水庫(kù)搭建安全監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)。系統(tǒng)采用多層體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(圖3)。用戶通過安全參數(shù)在線感知和重點(diǎn)部位實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控,實(shí)時(shí)監(jiān)控水庫(kù)安全參數(shù)的變化,了解整個(gè)水庫(kù)的安全狀態(tài),可直觀、全面地掌握危險(xiǎn)源狀況,一旦有危險(xiǎn)狀況,系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別并以多種方式發(fā)出報(bào)警。(1)信息感知層。根據(jù)傳感器自動(dòng)感知水庫(kù)水情、雨情、水質(zhì)、水溫、位移、沉降、滲流、應(yīng)變等基礎(chǔ)信息,對(duì)主副壩、溢洪道、輸水洞等建筑物、閘門機(jī)電設(shè)備等的安全信息進(jìn)行巡查采集。(2)網(wǎng)絡(luò)傳輸層。依靠網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施將感知層獲得的數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)庫(kù)。(3)應(yīng)用層。提供安全預(yù)警應(yīng)用服務(wù),主要包括GIS管理、警情診斷分析,安全評(píng)價(jià)及預(yù)警等圖3系統(tǒng)架構(gòu)Fig.3Systemarchitecture功能,為水庫(kù)安全運(yùn)行和管理提供必要的決策支持服務(wù)。(4)表現(xiàn)層。提供人機(jī)交互接口。

2.2系統(tǒng)功能

根據(jù)安全生產(chǎn)預(yù)警體系的需求,水庫(kù)安全預(yù)警管理系統(tǒng)功能見圖4。圖4系統(tǒng)功能框架Fig.4Systemfunctionframe(1)WEBGIS。結(jié)合庫(kù)區(qū)地圖、遙感影像和實(shí)體照片對(duì)整個(gè)庫(kù)區(qū)進(jìn)行三維建模,展示安全參數(shù)監(jiān)測(cè)的分布和狀態(tài)。通過三維地圖可便捷、直觀地查看各監(jiān)測(cè)對(duì)象的實(shí)時(shí)狀況,同時(shí)對(duì)水庫(kù)基本信息、監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì),系統(tǒng)同時(shí)提供由圖到時(shí)屬性和由屬性到時(shí)圖的雙向查詢和地圖操作。(2)安全警報(bào)功能。通過對(duì)警情的采集、識(shí)別、診斷,將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的水位、雨量、位移等數(shù)據(jù)與預(yù)置的不同安全狀態(tài)的預(yù)警值或臨界值進(jìn)行比較,對(duì)超出正常標(biāo)準(zhǔn)的事件進(jìn)行預(yù)報(bào)警。①通過視頻在線監(jiān)控系統(tǒng),在一定的安全認(rèn)證的前提下,用戶實(shí)時(shí)查看水庫(kù)安全要素中物的狀態(tài)和人的行為,及時(shí)發(fā)出警報(bào),當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)監(jiān)控?cái)z像頭將自動(dòng)轉(zhuǎn)入報(bào)警監(jiān)測(cè)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控與報(bào)警聯(lián)動(dòng),提高監(jiān)管效率。②空間監(jiān)視分析。提供警源等的位置服務(wù)和狀態(tài)監(jiān)視,快速定位到所需監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)對(duì)象,在地圖上監(jiān)視警源的空間分布及空間變化,提示報(bào)警信息,顯示報(bào)警值與正常值的差距等。③時(shí)間變化預(yù)測(cè)。通過時(shí)間序列分析,查看各個(gè)安全參數(shù)(如位移、水位、溫度等)的實(shí)時(shí)測(cè)量值,測(cè)量結(jié)果以列表、曲線圖等方式顯示,分時(shí)分段進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、監(jiān)控狀態(tài)走向與變化趨勢(shì)。④報(bào)警糾偏。系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)水庫(kù)內(nèi)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)發(fā)生報(bào)警的頻率,針對(duì)水庫(kù)安全生產(chǎn)管理缺陷和人為失誤等警情進(jìn)行糾偏,通過統(tǒng)計(jì)分析曾發(fā)生的類似警情及其發(fā)生的場(chǎng)景和一段時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)等信息進(jìn)行推理或信息挖掘,自動(dòng)給出相應(yīng)的糾偏方案,供決策會(huì)商參考。(3)自動(dòng)免疫功能[5,6]。對(duì)同樣的隱患或不安全因素進(jìn)行迅速識(shí)別、診斷、預(yù)測(cè),并從方案庫(kù)、預(yù)案庫(kù)中直接匹配相應(yīng)的解決方案,啟動(dòng)預(yù)案以制止或回避生產(chǎn)安全事故災(zāi)害的發(fā)生,保障水庫(kù)生產(chǎn)運(yùn)行安全。①安全評(píng)價(jià)。系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測(cè)信息和警情診斷結(jié)果,采用安全評(píng)價(jià)方法進(jìn)一步判斷水庫(kù)安全生產(chǎn)當(dāng)前所處狀態(tài)。②安全預(yù)警應(yīng)用。根據(jù)警情評(píng)價(jià)結(jié)果,當(dāng)在隱患故障狀態(tài)時(shí)自動(dòng)判斷隱患類別,啟動(dòng)隱患處理程序,通過現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警、短信報(bào)警、郵件報(bào)警、系統(tǒng)信息報(bào)警等方式進(jìn)行主動(dòng)預(yù)警。③應(yīng)急處置預(yù)案。當(dāng)處于不安全狀態(tài)時(shí),系統(tǒng)將自動(dòng)調(diào)出應(yīng)急預(yù)案,啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)程序開展應(yīng)急處理工作。

3結(jié)語

利用先進(jìn)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程遙測(cè)技術(shù)、通信及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、地理信息技術(shù)等構(gòu)建的水庫(kù)安全預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),對(duì)水庫(kù)未來的安全生產(chǎn)狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)、預(yù)警,使水庫(kù)安全生產(chǎn)管理由靜態(tài)、被動(dòng)狀態(tài)走向動(dòng)態(tài)、主動(dòng)狀態(tài),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)控的超前性,有效改善了水庫(kù)管理中非工程措施的薄弱現(xiàn)狀,充分發(fā)揮水庫(kù)防洪減災(zāi)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

本文作者:宋立松 程海洋 方琛亮 張澤鋒 工作單位:浙江省水利河口研究院