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尼爾基水利樞紐工程安全監(jiān)測綜合分析推理子系統(tǒng)設(shè)計

文檔作者：李俊富1 王洪洋1 劉基峰3 文檔來源： 1．中水東北勘測設(shè)計研究有限責任公司 2．水利部寒區(qū)工程技術(shù)研究中心		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年10月15日
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水利水電技術(shù)第45卷2014年第8期
尼爾基水利樞紐工程安全監(jiān)測綜合分析
推理子系統(tǒng)設(shè)計
李俊富1’。，王洪洋1”，劉基峰3
(1．中水東北勘測設(shè)計研究有限責任公司，吉林長春130061；2．水利部寒區(qū)工程技術(shù)研究中心，
吉林長春130061；3．嫩江尼爾基水利水電有限責任公司樞紐管理處，黑龍江齊齊哈爾161005)
摘要：尼爾基水利樞紐工程安全監(jiān)測綜合分析推理子系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的核心由異常測點分析、測量
因素分析、結(jié)構(gòu)因素分析及綜合分析推理組成。本文詳細介紹了綜合分析推理子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、所分析
的關(guān)鍵技術(shù)問題及推理機的設(shè)計。研究成果可供水利工程安全監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計提供參考。
關(guān)鍵詞：尼爾基水利樞紐工程；安全監(jiān)測；專家系統(tǒng)；綜合分析
中圖分類號：TV698 文獻標識碼：B 文章編號：1000—0860(2014)08．0127—03
Design of inference sub-system for comprehensive analysis on safety monitoring of
Nierji Water Control Project
LI Junfu h2，WANG Hongyan91’2，UU Jifen93
(1．China Water NortheaLstem Investigation，Design&amp;amp;Research Co．，Ltd．，Changchun 130061，Jihn，China；
2．Research Center on Cold Region Engineering of the Ministry of Water Resources，Changchun 130061，Jilin，China；
3．Nenjang Nierji Water and Hydropower Co．，Ltd．，Qiqihar 161005，Heilongjiang，China)
Abstract：The whole system core of the inference sub-system for comprehensive analysis on safety monitoring of Nierji Water
Control Project consists of the analyses on the abnormalobservationpoint，the measuring factor，the structural factor and beth the
comprehensive analysis and the inference．The structure，the key technical problem to be analyzed and the design of the inference
engine of the inference sub-system for comprehensive analysis are described herein in detail．The study result Can provide a referenee
for the design of safety monitoring system for the water control project concerned．
Key words：Nierji Water Control Project；safety monitoring；expert system；comprehensive analsis
1 尼爾基水利樞紐工程安全監(jiān)測系統(tǒng)簡介
拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。
尼爾基水利樞紐工程主要由主壩、副壩、溢洪
道、水電站廠房及灌溉輸水洞(管)等建筑物組成。
工程樞紐安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)可劃分為采集網(wǎng)絡(luò)、管
理網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)軟件三個部分。采集網(wǎng)絡(luò)基于RS一485
通信協(xié)議建立，采用光纜作為通信介質(zhì)，共計安裝了
49臺MCU(其中激光測點、垂線、雙標23臺)，14
臺RS一485光電轉(zhuǎn)換器，MCU接入700余支傳感器。
管理網(wǎng)絡(luò)基于TCP／IP協(xié)議建立，借助已完成的MIS
系統(tǒng)完成齊齊哈爾與尼爾基現(xiàn)場兩地間的互連，管理
網(wǎng)絡(luò)內(nèi)共接入3臺服務(wù)器、4臺工作站。自動化網(wǎng)絡(luò)
Water Resources and Hrd唧ower Engineering V01．45 No．8
2綜合分析推理子系統(tǒng)組成
綜合分析推理子系統(tǒng)是本系統(tǒng)解決實際工程問
題的能力和水平的關(guān)鍵組件，也是保證其具有決策
支持功能的有效技術(shù)措施?。綜合分析推理子系統(tǒng)
不但應(yīng)提供常規(guī)性安全監(jiān)測信息成果和進行監(jiān)測資料
整理分析，而且要面對和回答與安全監(jiān)測有關(guān)的各種
工程急需解決的問題，如工程部位安全穩(wěn)定狀態(tài)的評
收稿日期：2013—09—27
作者簡介：李俊富(1973一)，男，高級工程師。
127
萬方數(shù)據(jù)
李俊富，等∥尼爾基水利樞紐工程安全監(jiān)測綜合分析推理子系統(tǒng)設(shè)計
尼爾基現(xiàn)場
監(jiān)測管理站
至現(xiàn)場自動化
同系統(tǒng)RS485通
主凰兒景務(wù)器酬戮乒
警蟄信總線
現(xiàn)場采集工作站
等
鼗
／ ／測網(wǎng)絡(luò)／ ／ ／眇連接至樞紐MIS系統(tǒng)
酣／ ／ ／／瞅墻、
拊m昏劇∥劇簿
盈
工作站l 工作站工作站工作站
潞吉林長春遠程
海維護中心
e目昔， 掃描儀 國
遠程監(jiān)控工作站
齊齊哈爾遠程監(jiān)測管理中心站
圖1 自動化網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)
綜合分析推理子系統(tǒng)
異常信息檢測測量因素分析結(jié)構(gòu)因素異常分析
關(guān)聯(lián)因素分析臣巫亟困
圖2綜合分析推理子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
判預(yù)報、結(jié)構(gòu)異常部位的成因分析、安全監(jiān)測成果
對施工設(shè)計的反饋建議等，在更廣泛范圍和更高層
次上為工程服務(wù)舊J。系統(tǒng)主要包括異常信息檢測、
測量因素分析、結(jié)構(gòu)因素異常分析；其中結(jié)構(gòu)因素
分析是系統(tǒng)的核心，包括結(jié)構(gòu)異常信息分析、異常
問題和類別分析、關(guān)鍵問題分析、綜合分析評判
(見圖2)。
2．1異常測值檢測
對單點測值序列的檢查和分析，即異常測值檢
測，是進一步進行綜合分析推理的基礎(chǔ)。故本模塊是
綜合分析推理子系統(tǒng)的主模塊之一，必須采用多種方
法，從各種不同角度進行分析比較和綜合評判，以確
保檢測成果的合理可靠。異常測值檢測采用的方法：
(1)模型方法。統(tǒng)計模型、一維分布模型、混合性模
型、MVD模型。(2)指標方法。測值指標、速率指
標、加速率指標、物理量限值、儀器限值。(3)統(tǒng)計
128
結(jié)構(gòu)異常分析
異常問題和類別分析
關(guān)鍵問題分析
綜合分析評判
性方法。極值統(tǒng)計法、中誤差
法、最小概率法。(4)其他方
法。有效性檢查、NOTE字段判
別。
2．2測量因素分析
測量因素分析模塊主要檢查
測點異常的原因是否是由測量因
素(包括測量儀器和測量過程)
引起，測量因素異常主要是來自
儀器制造、埋設(shè)、使用、測值讀
取、傳遞、換算、整理分析等方
面技術(shù)問題。從國內(nèi)外的監(jiān)測工
作實踐來看，大部分測值異常情
況是與測量因素或非結(jié)構(gòu)因素有
關(guān)的，將因測量系統(tǒng)引起的測值
異常鑒別出來是系統(tǒng)工作的經(jīng)常
性任務(wù)，也是進行結(jié)構(gòu)因素異
常分析的重要前提條件。測量因
素分析主要采用以下五類分析方
法：測值特性分析、測量因素異
常原因分析、異常檢測方法分
析、關(guān)聯(lián)因素分析及結(jié)構(gòu)因素初
步分析。
2．3結(jié)構(gòu)因素分析
結(jié)構(gòu)因素異常分析模塊的主
要任務(wù)是發(fā)現(xiàn)建筑物結(jié)構(gòu)因素異
常、分析其物理成因，進行異常
程度評判、安全評價，提出相應(yīng)
工程措施。該模塊是子系統(tǒng)的核
心模塊，也是子系統(tǒng)綜合分析推理鏈的最重要組成部
綜合分析評判
關(guān)鍵問題分析
結(jié)構(gòu)異常問題類型分析
結(jié)構(gòu)因素異常信息檢測
分布測點組
關(guān)鍵測點
人工巡視
圖3結(jié)構(gòu)因素分析結(jié)構(gòu)
水利水電技術(shù)第45卷2014年第8期
測二人二方 值二工二差法 一 羞一
一一一一一
一|一一一一
萬方數(shù)據(jù)
分(見圖3)。結(jié)構(gòu)因素異常分析推理對象分為同一監(jiān)
測項目、同一工程部位、同一物理過程、特定對象等
四種類型。
3關(guān)鍵技術(shù)問題分析
根據(jù)尼爾基工程特點，需要系統(tǒng)關(guān)注并進行分析
研究的技術(shù)問題有：(1)土石壩壩體和壩基位移異
常，如不均勻沉陷問題；(2)瀝青混凝土心墻的裂
縫、滲漏等問題；(3)土石壩壩體裂縫，包括淺層和
內(nèi)部縱向、橫向的拉裂縫、剪切裂縫可能性分析；(4)
表1 尼爾基工程關(guān)鍵問題與巡視項目
結(jié)構(gòu)異巡視
序號異常類別巡視項目
常問題類別
l 水平位移水平位移異常變形異常變形
不均勻壓縮變形異常變形
2 豎向位移
不均勻沉陷變形異常變形、塌陷、隆起等
順河豎向裂縫裂縫裂縫
3 豎向裂縫
橫河豎向裂縫裂縫裂縫
結(jié)合面裂縫裂縫裂縫
4 區(qū)域裂縫
防滲體裂縫裂縫裂縫
混凝土應(yīng)變
鋼筋應(yīng)力
結(jié)構(gòu)體
錨索荷載
(儀器內(nèi)
5 彤結(jié)構(gòu) 溫度 滲流 陰濕、流土、管涌、排水系
體宏觀) 滲流熱滲流統(tǒng)等
護坡、沖刷、冰凍、積水、
結(jié)構(gòu)宏觀異常結(jié)構(gòu)體
滑動、非正常響聲
近水面變混水流近水面變混
6 水流異常近水面冰凍水流近水面冰凍
近水面漩渦水流近水面漩渦
(上接第126頁)
險的上壩線路，為梨園水電站場內(nèi)道路交通安全評價
與整治提供了一定的依據(jù)。
參考文獻：
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水利水電技術(shù)第45卷2014年第8期
李俊富，等∥尼爾基水利樞紐工程安全監(jiān)測綜合分析推理子系統(tǒng)設(shè)計
壩體結(jié)合面的裂縫、滲漏等問題；(5)壩體、壩基的
滲漏和滲透破壞；右岸副壩壩后浸沒等滲流異常問
題；(6)在水庫水位升高和下降過程中土石壩上下游
壩坡的滑坡失穩(wěn)問題。具體內(nèi)容如表l所列。
4推理機設(shè)計
在工程對象引導機制下，采用人機對話方式開展
工作。把計算機軟件的方法、模型、人工智能等先進
技術(shù)與工程條件以及現(xiàn)場技術(shù)人員的經(jīng)驗知識有效結(jié)
合，從而顯著提高系統(tǒng)分析、評判和預(yù)測解決實際工
程問題能力。綜合分析推理系統(tǒng)采用產(chǎn)生式規(guī)則的人
工智能推理機(利用符號表示、符號推理、啟發(fā)式搜
索等技術(shù))，可進行正向或反向推理過程，提高了處
理較為復雜而專業(yè)問題的能力。
5結(jié)語
尼爾基水利樞紐工程安全監(jiān)測綜合分析推理子系
統(tǒng)的應(yīng)用，提升了工程管理單位發(fā)現(xiàn)工程實際問題與
解決工程實際問題的能力，促進了國內(nèi)安全監(jiān)測技術(shù)
水平的發(fā)展。安全監(jiān)測系統(tǒng)可對工程安全決策提供可
靠的依據(jù)，以充分發(fā)揮工程的發(fā)電效益、防洪效益及
民生水利效益。
參考文獻：
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(責任編輯郭利娜)
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r責任編輯郭利娜)

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