大坝安全信息管理系统数据入库问题分析及对策

邱 勇，冯 涛

（国家能源局大坝安全监察中心，浙江杭州，310014）

0 前言

为加强运行水电站大坝的安全监督和管理，使水电站大坝运行安全信息的管理和报送工作更加规范化、制度化和标准化，保证水电站大坝安全运行和应急管理，原国家电力监管委员会于2006年发布了《水电站大坝运行安全信息报送办法》，要求发电企业建设大坝安全信息管理系统[1]。

截至2013年底，在国家能源局大坝安全监察中心注册的299座大坝中，227座已建成信息化系统，对人工和自动化采集的监测数据进行管理[2]。有275座注册水电站向国家能源局大坝安全监察中心主系统报送了监测信息，其中网络报送192座，邮件报送83座。雅砻江流域水电开发有限公司、国电大渡河流域水电开发有限公司、云南大唐国际电力有限公司采用流域化的管理模式，一个系统集成多座大坝，完成了分系统的建设。

面对大量的监测数据，如何高效有序地利用大坝安全信息管理系统完成数据整理入库工作，值得总结探讨。

1 基础信息设置

1.1 监测仪器

大坝安全信息管理系统开发采用面向对象技术，监测仪器按振弦式、电容式、差阻式等仪器类型抽象为不同的类，具体的测点为监测仪器类的实例。

以差阻式测缝计为例，该监测仪器包含分量（电阻、电阻比、温度及缝宽）、计算参数（含0℃时电阻值、温度修正系数、温度系数、电阻比基准值及温度基准值）及基本资料（含生产厂家、仪器型号、埋设日期、埋设位置等信息）等属性。坝顶和排水廊道等不同部位差阻式测缝计可共用一个监测仪器类，属于该仪器类型的仪器属性即可直接继承。该设计可方便地录入测点的计算参数及基本资料。

1.2 计算公式

监测仪器可设置计算公式，监测仪器所属测点的计算参数以测点属性录入和引用。测点可直接引用所属仪器的公式，也可以单独设置公式。计算公式有使用时间段，仅用于对该时段的测值进行计算，不同的时间段可以有不同的公式计算。计算公式有两种类型：

（1）单测点公式：同一测点同一测次（不同测次）某分量测值计算另一分量的数值；

（2）多测点公式：同一测次（不同测次）多个不同测点的特定分量计算测点的分量数值。

设置仪器类型计算公式、引用仪器所属测点计算参数后，可迅速完成该仪器类型所属测点计算公式的设置。

1.3 虚拟测点

某些情况下，需要应用实际观测点的观测量来计算或组合成我们所需要的成果量，这种情况可以通过虚拟测点的方式来实现。常见的需设置虚拟测点的情况有下列五种：

（1）即埋多点位移计：即埋多点位移计孔口无测点，孔口位移为最深点的相对位移，需虚拟一个孔口测点，便于在监测布置图上展示位移分布图。

（2）三向测缝计：一个三向测缝计测点有3支传感器，通过这3支传感器数据计算这个三向测缝计顺河向、坝轴向、垂直向的位移，需虚拟一个三向测缝计测点。

（3）锚索测力计：一个锚筋束由多根锚索组成，锚筋束的合力及锚固力损失由多根锚索的监测数据求平均计算，需虚拟一个锚筋束测点。

（4）总渗漏量：从大坝实际观测的几个渗漏量汇总得到大坝的总渗漏量。

（5）环境量：水位数据通常一天有多次测值，当需要查看日平均水位、日最大水位、日最小水位时，可建立相应的虚拟测点。降雨量、气温与之类似。

虚拟测点的设置，使得数据的管理和使用更加方便。

1.4 导航方式

所有的测点导航方式都是基于监测仪器建立的，常用的测点导航方式有监测仪器、监测项目、监测部位、监测布置图、MCU导航等。用户也可以根据工作需要建立自定义导航方式。同一节点下面可以有不同监测仪器类型的测点，数据展示界面可以随测点所属监测仪器类型自动切换。

导航方式的多样性满足了用户的个性化需求，当一种导航方式不满足工作要求时，可以迅速建立用户需要的导航方式，而不必对仪器测点进行大规模调整。

2 数据入库

2.1 人工观测数据

各电厂监测数据存储常用的Excel数据格式有下列四种：

（1）一个测点一个工作表，观测日期一列，每个分量测值单独成列；

（2）一个项目一个工作表，观测日期一列，各测点各分量测值按等间隔排列；

（3）一个项目一个工作表，观测日期一列，各测点编号在一列，每个分量测值单独成列；

（4）一个项目一个Excel文件，观测日期为工作表名，工作表中项目各测点编号一列，每个分量测值单独成列。

以上四种Excel数据格式规律性比较强，可以方便地编写导入程序。Excel数据导入配置通过添加Excel文件、添加Excel文件中工作表、添加工作表中的测点、设置测点各个分量的导入关系四步完成。

第一种格式的工作表名推荐以测点编号为名称，配置导入关系时可自动根据工作表名添加该工作表下对应的测点。配置好一个测点后，该项目其它配置相同的工作表可以批量复制该配置。第二种格式配置好第一个测点后，后面输入间隔数，即可配好该工作表的所有测点。第三种格式仅需配置测点编号、观测日期、分量对应列即可。第四种格式仅需配置一个工作表中测点和分量对应列即可。

Excel数据导入配置保存在数据库中，Excel中如增加了新数据，点击“导入新数据”即可完成新数据的入库。Excel导入配置界面见图1。通过建立系统中的测点与Excel中数据的一一对应关系，可以保留原来基于Excel的工作方式。Excel数据导入配置检查无误后，后期工作中不要随意改变Ex⁃cel文件测点分量测值所在的列号，否则会导致入库数据混乱。Excel文件中同一类仪器各测点分量应有统一的列，各测点的计算参数也应有统一的单元格。这样便于程序自动读取参数，大大减少监测数据入库的工作量。

2.2 自动化数据

自动化监测数据导入大坝安全信息管理系统之前也需设置系统中测点和自动化监测数据库中测点的对应关系，每个测点可以生成相应的SQL查询语句来完成导入。系统具有自动匹配功能，每个项目配置好一个测点的导入关系后，项目后续测点编号如果与自动化系统测点编号一致，可以自动配对，并批量复制SQL查询语句。目前已实现南瑞（DSIMS）、木联能（LNMS V4.0）及南水所（NSYDSIM）等多个常见自动化系统中测点的自动匹配功能，支持多个电站、多个自动化系统的接入。

自动化监测数据导入通过读取数据库的表结构，辅助生成各测点的SQL查询语句，根据查询的数据集进行数据导入，见图2。这种设计对各种数据库的适应性比较强。当有新的自动化监测数据库出现或自动化库升级改造后表结构发生变化时，不必修改自动化监测数据导入程序，只需要对测点相应的SQL语句进行调整即可接入系统。

图1 Excel数据导入配置Fig.1 Configuration setting for importing data from Excel files

图2 自动化数据导入配置Fig.2 Configuration setting for importing data from the data⁃base of automatic monitoring system

2.3 特殊格式数据

针对一些水力发电厂特殊格式的监测数据，系统可以开发专门的读取接口，将数据导入数据库中。目前成功实现的有冶勒、宜兴、官地、桐子林电站测斜仪数据、二滩电站厂房DBF格式的数据、泄洪振动数据、强震数据。测斜仪数据导入原始数据后，可自动进行位移计算。

3 数据校核

在Excel数据、自动化数据导入时将成果量一并导入。数据校核模块可自动比对最新一条测值的导入成果量和计算公式计算的成果量，列出超过限值的测点，便于检查系统中计算公式的正确性。与人工逐个点检查数据相比，效率大幅提升。通过数据校核可以发现错误的计算公式。数据输入Ex⁃cel后，成果量通过“拖拉”的方式进行计算，容易拖错单元格造成计算公式错误。而引用仪器公式进行计算则不会出现这种情况，除非计算参数输入错误。数据校核也是对监测数据正确性的一次检验。

自动化导入配置中，程序可以查询系统中没有配置的自动化测点，也可以查询自动化库中没有配置对应关系的测点。便于检查哪些测点的对应关系没有配置。

4 结语

大坝安全信息管理系统数据入库需要水工观测人员与系统现场实施人员密切配合，尽量做到数据完整正确，建立适合用户使用的导航方式，减少数据调整的工作量。笔者从3个方面探讨了大坝安全信息管理系统数据入库面临的问题及对策，希望能提高数据入库的工作效率和工作质量；同时列出了4种常用的Excel数据格式，工作中可以参考，便于程序自动读取数据,减少数据入库之前人工进行数据整理的工作量。

[1]水电站大坝运行安全信息报送办法：电监安全〔2006〕38号[A].

[2]国家能源局大坝安全监察中心.水电站大坝安全监测工作情况报告（2013年度）[R].2014.