大渡河公司大坝安全监测设施缺陷信息化管理实践

熊 敏，高志良，冯 涛

（1.国能大渡河流域水电开发有限公司，四川成都，614900；2.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州，311122）

0 引言

大渡河公司是国家能源集团所属集水电开发建设和运营管理于一体的大型流域水电开发公司，以大渡河龚嘴、铜街子水电站为母体，滚动开发大渡河流域全长1 062 km范围内的17个梯级水电站，涉及四川省三州两市十二县。其中铜街子、龚嘴、沙坪二级、枕头坝一级、深溪沟、瀑布沟、大岗山和猴子岩8座水电站均已投产发电，双江口、金川水电站工程在建，沙坪一级、枕头坝二级、老鹰岩一级、老鹰岩二级、丹巴、巴底、安宁7座水电站正在开展工程建设的前期工作。大坝安全监测系统随水电站投产同步投入使用，目前投产电站中除沙坪二级、猴子岩水电站大坝安全监测自动化系统尚在建设中外，其余电站大部分监测项目均实现了人工和自动观测。

大渡河干流投产的8座水电站分布在不同部位，间隔从几十公里到数百公里不等。各个电站的监测设备种类繁多，型号各异，设备生产厂家众多。管理人员不足是大渡河公司大坝安全监测设施管理面临的突出问题。为了实现8座电站总计约2万个测点的异常发现、填报、排查、缺陷确认、处置、统计分析及档案存储，实现信息化管理非常紧迫和必要。

1 传统监测设施缺陷管理不足

水电站电力生产主设备的缺陷管理早已进入信息化管理时代，早在20世纪90年代初已有缺陷管理系统投入生产使用，而大坝安全监测设施依然采用传统的人工管理模式，未纳入信息化管理范畴。传统的监测设施缺陷管理模式是在日常观测、数据审核、定期巡视检查、专项检查等工作时发现监测设施隐患、故障或其他异常情况，由发现人员在设备缺陷记录簿中作好详细记录并报告班组负责人，班组自行组织消缺，不能消缺的逐级报告生产处室和职能处室组织消缺。随着管理电站的增多，这种传统的缺陷管理模式在生产实践中的弊病表现日益突出。

（1）缺陷管理流程不规范，消缺不及时。传统的缺陷管理依赖于纸质记录簿人工填写，管理者针对缺陷记录是否及时、记录是否有遗漏、填写是否规范、消缺是否及时、是否存在遗留缺陷进行定期或不定期检查，高度依赖各级人员的自觉性，依赖班组的主动汇报、生产处室和职能处室管理人员的主动检查，无法形成有效的监督、考核机制以督促各级人员履职尽责。消缺不及时严重影响监测数据的完整性及对水工建筑物运行状态的实时评判。

（2）不具备统计分析汇总功能，不利于改进设备管理。纸质分散的记录难以进行系统查询、统计和分析，工作效率低下，不易发现重复、典型缺陷，给提高设备健康水平、指导作业人员及时消缺带来不利影响。

（3）难以实现监测设施全生命周期管理。设备安装以来出现的异常、维护、消缺、检修、技术改造工作多不能形成完整系统的管理记录，档案可能随着时间增长及人员变动存在遗失、查证困难等现象，且纸质台账在后期梳理过程中难度较大，监测设施的全生命周期有效管理较难实现。

2 缺陷管理信息化设计

2.1 缺陷定义及分类

缺陷是指设备任何偏离原设计、原预期或相关标准的状态，主要由制造或安装质量不佳、运行老化、维护管理不及时、使用不当等造成。目前大坝监测设备缺陷分类没有统一的标准，为此大渡河公司结合自身管理实际，根据监测设施缺陷的严重程度，将监测设施缺陷分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类缺陷。

Ⅰ类缺陷：因监测设施存在欠缺或不完备，造成监测系统瘫痪，或无法在紧急情况下及时准确提供监测数据，致使错误研判，威胁大坝安全运行及人身安全，或造成人员伤亡和设备事故的缺陷。如：水电站大坝安全监测系统服务器瘫痪，大坝安全监测系统无法运行，并导致错误研判，威胁大坝安全运行及人身安全，或造成人员伤亡和设备事故。

Ⅱ类缺陷：因监测设施存在欠缺或不完备，造成重要管控部位无法监控，暂不会导致错误研判而影响大坝安全运行，但继续发展亦将导致错误研判而造成人员伤亡和设备事故的缺陷。如遭遇地震、洪水等特殊工况，大坝外部变形监测自动化系统瘫痪，短时间内无法恢复。

Ⅲ类缺陷：监测设施局部存在的不足，不影响大坝监测系统整体运行，不需要停用全部安全监测系统就可以消除，不会导致错误研判而影响大坝安全稳定运行的缺陷。如真空激光系统激光管老化，激光管亮度不够。

2.2 缺陷管理流程设计

针对大渡河流域监测设施状态及集中管理需求，将缺陷管理流程细分为异常发现、缺陷确认、填报、审核、验收、统计分析、档案存储等环节，缺陷管理流程见图1。为克服传统管理的弊端，新的管理流程着力解决五个关键点。

图1 监测设施缺陷管理流程Fig.1 Flow chart of management of defects of dam safety monitoring facilities

（1）管理流程的所有环节均实现信息化，全程线上管理。

（2）消缺处理过程针对立即消缺和不能立即消缺情况提供不同的解决方案，立即消缺类型进行常规的审核、验收流程，不能立即消缺类型说明未消缺原因并提出消缺建议流转至上级岗位指导消缺，最终进行消缺验收。

（3）监测设施产生的缺陷能在对应管理台账下自动生成新的记录，完整记录自安装投运以来的所有异常、缺陷。

（4）按照缺陷的各种属性进行查询、统计，根据预设模板生成各类图表和报告。

（5）各环节专人负责且记录工作痕迹，通过手机短信和客户端提醒方式主动推送缺陷处理流程信息，督促各级人员开展相应工作。

2.3 缺陷管理信息化

目前，大渡河公司已建成库坝信息综合管理系统，该系统搭建在公司云平台上运行，实现了多个电站监测数据、设备状态监控、巡视检查、监测设施台账信息的集成集中管理。缺陷管理流程通过镶嵌在已建成的库坝信息综合管理系统内实现，库坝信息管理系统为多电站集中管理、缺陷多维信息描述、全生命周期管理、查询统计、痕迹管理等缺陷管理流程关键环节信息化提供了先决条件。

（1）缺陷填报信息化：根据缺陷来源的不同，提供不同的填报入口。

第一种：信息管理人员通过审核数据发现监测设施异常，在库坝信息管理系统内“监控人员填报”界面发起缺陷流程，指定消缺班组及消缺时限，并提供消缺建议。

第二种：部分已实现设备状态监控的自动化系统每日定时推送设备运行信息至库坝信息综合管理系统，其中异常状态自动关联缺陷管理流程，生成缺陷工单经信息管理人员审核确认后流转至指定班组及人员。

第三种：巡视检查人员在日常巡视检查工作中发现的缺陷，一般该类缺陷已经过巡检人员排查确认，在巡视检查报告中通过文字、图片、视频等方式对该监测设施缺陷进行描述，在已建成的库坝信息综合管理系统中实现巡视检查异常描述与缺陷管理的联通，自动生成缺陷工单经信息管理人员审核确认后流转至指定班组及人员。

第四种：日常观测工作中发现的缺陷，直接在信息管理系统“现场人员填报”中填报，记录缺陷发生电站、部位、监测设施、缺陷异常描述、消缺措施、暂时不能立即消缺的原因及后续处理方案等。

（2）缺陷描述多维化：提供文字、图片、视频等多种缺陷描述方式。

（3）关联设备台账实现全生命周期管理。依据《大渡河公司所属水电站工程安全监测设施编码导则》对所有的监测设施进行编号，编号具有单一性，每个监测设施具有唯一编码。在缺陷填报时，选择发生缺陷的设施，系统后台通过编码进行统一汇总，该设备自投入运行以来的异常、缺陷在设备台账下生成自动连续编号的记录，从而实现全生命周期管理。

（4）管理人员权限设计。按照缺陷管理流程系统设置生产班组、生产处室、职能处室和中心领导四类角色，每类角色均配置对应权限，在系统后台设置人员对应角色，设置后各级人员按照角色配置权限开展工作。

生产班组：具备填写、上报、查询、统计缺陷的权限。

生产处室：具备审核缺陷处理、提出消缺建议指导班组消缺、提出消缺建议上报职能处室、查询统计的权限。

职能处室：具备缺陷填报、缺陷处理验收、提出消缺建议退回生产处室、查询、统计、分析缺陷等权限。

中心领导：具有缺陷等级的最终确认、提出消缺建议退回生产处室、查询、统计的权限。

（5）一键统计及报表自动生成：具有按电站、消缺班组、缺陷类型、缺陷等级、消缺状态、消缺是否及时、消缺时段进行统计、查询的功能。按预制模板一键生成缺陷表单，满足规范存储档案的需要；可定期生成规定格式的月度、季度、年度分析报告，分析设备运行状态，减少人工繁琐统计与分析。

3 信息化管理实例

以瀑布沟水电站一起缺陷处理为例说明缺陷管理流程，生产班组人员发现瀑布沟水电站廊道真空激光系统所有测点测值未入库，经现场排查消缺后，在库坝信息管理系统“现场人员填报”界面进行缺陷填报（见图2），缺陷编号自动生成，由电站+年+月+编号组成，如PBG202008009。发现班组和人员由登录账户自动填充，选择发现时间、填写缺陷名称、关联设备台账、填写消缺时间、班组（监测二班）及人员（刘某某）。在“缺陷描述”栏采用文字、图片、视频等多种方式对缺陷进行描述；在“故障原因”栏填写导致缺陷产生的原因“激光管故障，亮度不够”；在“消缺情况”栏填写消缺措施“更换激光管及电源适配器”，若未消缺需在“未处理原因”栏填写未处理原因，点击“确定”上报。

图2 生产班组缺陷填报Fig.2 Record and report of the defects

上报后，短信平台将立即推送“国能大渡河公司缺陷真空激光系统整体无测值已由刘某填报，等待冯某审核”给监测处技术主管冯某，冯某收到短信后登陆库坝信息管理系统，缺陷信息在首页“今日任务”内显示，见图3。双击任务进入审核界面（见图4），对缺陷信息进行审核，若认为消缺得当则选择“指定监控部门验收”，若认为消缺不得当则选择“退回班组重新处理”，若暂时无法消缺则点击“无法处理，需上报”，点击“确定”上报。

图3 缺陷任务提醒Fig.3 Reminder of the defects related tasks

图4 生产处室缺陷审核Fig.4 Check of the processed defects

上报后，短信平台将立即推送“国能大渡河公司缺陷真空激光系统整体无测值已由冯某审核，等待熊某验收”给生产技术处信息管理人员熊某，熊某收到短信后登陆库坝信息管理系统，缺陷信息在首页“今日任务”内显示，双击任务进入验收界面（见图5），对缺陷信息进行验收，定义缺陷类型和缺陷类别。若认为消缺得当则选择“验收通过”，若认为消缺不得当或未真正消缺则选择“返回审核”，若暂时无法消缺则点击“缺陷上报”，点击“确定”。作为一起成功消除的缺陷，至此缺陷流程结束。

图5 职能处室缺陷验收Fig.5 Acceptance of the processed defects

信息管理人员定期按电站、时段、类型、类别、消缺与否、是否及时消缺等属性进行查询、统计，按照预设模板生成月、季、年等时段的定期分析报告，定期召开设备分析会分析重点、遗留、典型重复缺陷，评价监测设施运行状态。

缺陷档案以年度为周期进行管理，在年初将上一年度所有缺陷分电站按预设模板导出打印存档。

4 信息化管理成效

缺陷信息化管理在已投运的龚嘴、铜街子、瀑布沟、深溪沟、枕头坝、大岗山6座水电站得到了推广应用。经过一段时间的应用，显现出了较大的管理成效。

4.1 设备运行指标大幅提升

统计投入运行一年来的自动数据缺失率和平均无故障工作时间，与2018年对比，年平均数据缺失率由1.08%降低至0.74%，平均无故障工作时间从8 036 h上升至8 355 h。原因为：短信推送提醒及消缺时限考核提升了消缺及时性。

4.2 队伍精干、集成集中

全流程信息化的缺陷管理解决了目前水电站点多、分布广、管理人员不足情况下缺陷管理的难题。各电站的异常和缺陷信息集成、集中到库坝信息综合管理系统缺陷管理板块，管理人员直接通过软件客户端进行异常发现、填报、排查、审核、验收、统计分析、档案存储全流程线上管理，无需频繁到现场检查、监督消缺处理过程，实现了从“多人管理单站”到“单人管理多站”的转变。

4.3 监管有力、履责到位

搭载库坝信息综合管理系统的缺陷信息化管理模式，标准模板保证了缺陷记录的规范性；全流程痕迹管理完整记录缺陷流程的所有动作；缺陷信息的主动推送使各级人员能随时掌握监测设施运行状况，根据主动推送的任务提醒及时进行缺陷消缺、审核、验收等工作；每类缺陷均设置了消缺时限，超时消缺需要说明原因，保证了消缺的及时性。定期统计消缺率和及时率，据此进行考核，促进了各级人员履职尽责。

4.4 实现设备设施全生命周期管理

每个缺陷记录均与设备台账关联，持续记录了监测设施自安装以来所有异常、维护、消缺过程，建立了系统全面、可溯源的全生命周期管理台账，方便信息管理人员查证测值异常来源，同时为后期设备选型和故障处理提供技术参考。

5 结语及展望

大渡河公司立足流域电站群，依托云平台及信息化管理手段，实现了大坝安全监测设施缺陷全流程信息化管理，突破了电站点多、面广的管理瓶颈，极大改善了监测设施完好率、数据采集缺失率、自动化系统平均无故障工作时间等指标，提升了监测设施管理水平，为及时、准确、可靠地评判大坝安全运行性态，以及实现现场无人值守、有的放矢消缺奠定了坚实基础。

对于缺陷管理，未来还需进一步探索以下三个方面：

（1）持续深入开展监测系统状态监控研究，提升异常和缺陷识别水平，实现从被动处理到主动发现的转变。

（2）丰富主动提醒手段，在客户端任务提醒、短信推送的基础上增加微信、邮件等多种信息推送方式，满足不同用户的需求，实现缺陷发生后第一时间消缺处理，提高缺陷处理效率。

（3）对缺陷处理及发生规律开展深入的分析和研究，识别缺陷发生前的异常状态，实现提前预警，将缺陷消除在萌芽状态。