汤河水库综合决策支持信息化系统技术研究

吕桂珍 冯 琳 李 禄 商丹丹

摘要对辽宁省汤河水库综合决策支持信息化系统的研究与建设成果进行了介绍,同时分析了目前国内外在此领域的研究现状及其发展趋势,重点对实现系统开发和建设的关键技术进行探讨。

关键词汤河水库;信息化;决策支持

中图分类号 TP315 文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)08-0302-01

汤河水库系辽宁省水利厅直属八大水库之一,水库以防洪、工业及城市生活供水为主,兼顾灌溉、养鱼、发电、旅游等,是一座综合利用的大型水利枢纽工程,为多年调节水库。汤河水库综合决策支持信息化系统采用统一平台,全面、直观、系统地将各子系统相关数据信息及成果展现给会商决策人员,系统已成为水库管理与决策的重要支持平台,为水库的现代化建设带来了质的飞跃。

1现状及发展趋势

世界各国都十分重视水库管理自动化信息化系统技术研究与建设,但技术发展并不平衡。国外发达国家(如美国、日本、德国)在该领域技术比较完善;发展中国家(如印度、巴基斯坦)已开展这方面的工作,并取得了较好的效果。世界各国的水库管理自动化信息化系统技术研究均与本国的具体国情相关,具有自身的特点,各地区水库特点不同,往往不能简单借鉴和引进。

国内水库管理自动化信息化系统主要针对大江、大河和数量较少的大型水库以及城市防洪体系建设,流域特性决定水文预报和防洪调度模型不尽相同,应用效果较好。但在水库管理自动化信息化系统实施中往往只重视硬件系统建设,而专业的综合决策支持信息化监测与分析系统(软件)开发的研究尚属起步阶段,并且南北方发展很不平衡,没有充分发挥水库防洪减灾、调配水资源的作用。

汤河水库的综合决策支持信息化系统是多年来水库自动化与信息化建设发展成果的结晶,通过现代化的技术手段实现了水库控制运用管理的现代化、信息化综合支持,为水库的管理水平带来了质的飞跃。系统的总体性能指标稳定,能够达到综合决策支持的目的,系统的总体技术在国内处于领先水平。

2主要研究内容

汤河水库综合决策支持信息化系统是在水库专业自动化建设基础上发展起来的,项目建设了汤河水库调度信息中心,实现水库控制与管理的信息支持平台。主要研究内容有:水文遥测系统、大坝安全自动化监测系统、远程视频监视系统、防汛会商系统、水文预报与防洪调度系统。

3研究方案及技术路线

建设水文遥测系统,由8个遥测站(8个雨量、3个水位)、3个中继站、1个自动气象站和汤河水库调度中心构成,实现系统测区内站点的降水量、水位和流量的自动采集和处理;建设大坝安全监测子系统,实现了坝体的内外部自动化监测;开发大坝安全监测分析评价系统,实现坝体安全在线分析评价;建设闸门运行自动控制系统,实现溢洪道及输水洞闸门启闭分布式自动控制;建设管道供水自动计量系统,实现供水计量和信息传输的标准化、自动化、网络化;开发了适用于汤河流域的水文预报与防洪调度子系统。设置视频监视点3个、监视中心设电视墙、DLP大屏幕和硬盘录像系统,并开发汤河水库防汛会商决策支持系统。

4主要成果

(1)水文遥测系统。汤河水库水文自动测报系统由8个遥测站(8个雨量、3个水位)、3个中继站、1个自动气象站和汤河水库调度中心构成。系统利用遥测、通信、计算机和网络等技术,完成测区内站点的降水量、水位和流量的自动采集,并在中心站对水、雨情数据进行处理和存储,满足了水库调度和水文资料收集的需求。

(2)大坝安全监测系统。汤河水库大坝安全监测系统完全实现了监测数据采集的自动化、分析与评价模型的电算化、监测信息与分析成果的信息化。该系统采用现场总线分层分布式结构,并开发出功能齐全的大坝安全分析评价软件,填补了我国北方地区土石坝水库安全监测和评价的空白。同时开发了模糊综合评价、灰色关联度评价与人工神经网络评价3个土石坝安全综合评价模型软件,并结合在线分析与人工巡视监测成果,实现大坝安全的在线健康趋势分析与综合评价。

(3)远程视频监视系统。汤河水库远程视频监控系统实现对汤河水库重点部位的实时监控,系统设(重点部位)视频监视站3个,分布于枢纽重点位置。具备权限的用户可通过会商中心或水库局网中的任何计算机实现视频监视和管理。历史监控信息可通过硬盘录像的形式存储。

(4)防汛会商系统。依托已有的水文测报、大坝监测、视频监控等各自动化专业子系统,由大屏幕投影与扩声等组成视讯会议基础,构成调度楼内防汛会商系统。为水库防汛调度、领导决策会商、日常办公会议等提供先进的技术环境和方便的操作环境,降低管理人员工作强度,提高水库管理工作、防汛调度工作效率和管理水平。汇集各专业系统采集处理后的相关信息,由大屏幕投影与扩声等组成视讯会议基础,构成调度楼内防汛会商系统。会商系统中的所有设备均由集中控制系统进行控制。会商决策支持系统整合了水库水

雨情测报与洪水预报调度系统、大坝安全监测系统、视频监视系统等子系统功能。

(5)水文预报与防洪调度系统。系统在功能逻辑上由信息查询、洪水预报、洪水调度方案生成、洪水调度方案评价等功能组成,实现水库防洪与兴利的多功能多模型耦合;而且结合水库实际需求,实现了水库水量平衡自动化计算与分析,大大提高了对繁琐数据的操作效率。

5主要研究结论

汤河水库的信息化建设目前已全部完成,系统经历2007~2008年2年汛期的考验,运行稳定、功能齐全。该项目是辽宁省首次实现水库的信息化工程实例,工程水平在国内处于领先水平。项目解决了汤河水库水文遥测系统、大坝安全监测系统、闸门运行自动控制系统、管道供水自动计量系统、水文预报与防洪调度系统及远程视频监视与防汛会商系统建设的关键问题。信息化工程已为水库的控制运用与管理带来了质的飞跃。汤河水库作为汤河流域上唯一的控制性骨干工程,在水库工程优化与调度效益发挥上起到了决定性的作用,系统必将在今后的实际应用中发挥更加重要的作用。