爾王莊水庫大壩安監(jiān)信息管理系統(tǒng)研究論文

　　爾王莊水庫是引灤入津輸水工程的一個重要組成部分。為改變爾王莊水庫大壩安全監(jiān)測手段落后的現(xiàn)狀，實現(xiàn)設備運行自動化，能及時準確地了解壩體的運行狀態(tài)，做到監(jiān)測資料及時分析整理，使爾王莊水庫大壩安監(jiān)系統(tǒng)功能達到“無人值班、少人值守”的管理水平，需要開發(fā)一套適合爾王莊水庫大壩安監(jiān)需求的綜合系統(tǒng)。

　　本文以爾王莊水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)改造工程為背景，從爾王莊水庫大壩安監(jiān)工作的實際需求出發(fā)，深入調研分析，以軟件工程思想作指導，研究了能夠滿足爾王莊水庫大壩安監(jiān)工作的信息管理系統(tǒng)的基本功能和構成，包括系統(tǒng)的需求分析、體系結構、各功能子系統(tǒng)模塊劃分以及數(shù)據(jù)庫表設計等。以ASP.NET 和SQL Server為開發(fā)環(huán)境，采用B/S架構，設計和開發(fā)了一套爾王莊水庫大壩安監(jiān)信息管理系統(tǒng)。

　　1、背景與意義

　　天津市引灤入津爾王莊水庫坐落在天津市寶坻區(qū)爾王莊鄉(xiāng)境內(nèi)，是距離市區(qū)最近的一座中型平原水庫，同時也是引灤工程的重要組成部分，可以起到重要的調節(jié)作用，提高對天津市及塘沽區(qū)、漢沽區(qū)、天津開發(fā)區(qū)、天津石化、大港區(qū)、武清區(qū)等地的安全供水保證率。水庫在上游停水時可作為向下游供水的水源，在水庫周邊集中了八座供水泵站。水庫為了調節(jié)來水與供水的不平衡關系，長期處于調蓄狀態(tài)，經(jīng)常高水位運行。同時水庫還為引灤明渠護砌的檢修、渠道清淤、泵站維修、水閘維修等發(fā)揮著重要作用。

　　庫進行除險加固以來，初步實現(xiàn)了大壩滲流監(jiān)測自動化以及垂直位移的人工方觀測。目前存在滲壓計測值嚴重失真、監(jiān)測項目不全、監(jiān)測系統(tǒng)軟件功能單一、監(jiān)測室無法滿足國家規(guī)范關于大壩監(jiān)測室的要求，整個大壩安全自動監(jiān)測系統(tǒng)基本上處于癱瘓的狀態(tài)。為了充分考慮爾王莊水庫工程情況和安全監(jiān)測的需要，滿足大壩安全監(jiān)測相關標準規(guī)范的規(guī)定，更加科學地管理好爾王莊水庫，保障水庫大壩安全監(jiān)測的正常進行，對現(xiàn)有水庫安全監(jiān)測系統(tǒng)軟硬件進行升級改造十分必要，對充分發(fā)揮水庫效益，保證水庫安全運行，提高大壩安全管理水平，保障天津市工業(yè)用水及城市供水安全，對推動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展都具有十分重要的意義。

　　2、研究的必要性

　　爾王莊水庫建成于1983年，部分壩基滲漏現(xiàn)象比較嚴重，加強滲流和位移監(jiān)，能及時掌握形態(tài)變化，當發(fā)現(xiàn)異常時能及時采取相應的補救措施，防止發(fā)生事故，確保大壩下游人民生命及財產(chǎn)的安全。對確保水庫大壩安全和引灤輸水安全具有重要意義。

　　2.1、是確保水庫大壩安全的需要

　　爾王莊水庫建成于1983年，通過多年運行實踐和工程檢查，發(fā)現(xiàn)大壩受當?shù)氐刭|條件影響壩基滲漏現(xiàn)象比較嚴重，2004～2006年對水庫實施了除險加固，但此次除險加固只是對部分滲漏問題嚴重壩段實施了防滲加固處理，這不等于說其余壩段就完全沒有問題。因為滲漏問題的出現(xiàn)主要是受地質土粒結構和滲透水壓力影響的，水庫本身處于平原地區(qū)，整個水庫大壩所處地理位置的地質結構變化差異并不大，由于壩基起伏很小，壩頂高程相同，壩體和壩基斷面基本相同，不同壩段和相同部位滲透水壓力應該是基本相同的，這意味著其他壩段發(fā)現(xiàn)存在嚴重的滲漏問題，必然也暗含著沒有發(fā)現(xiàn)明顯問題的壩段也會存在類似安全隱患。

　　2.2、是水庫工程管理工作的需要

　　為做好水庫安全監(jiān)測工作我處自1985年開始采用人工方式對水庫大壩進行觀測，2006年實施了自動化觀測，但由于受當時資金條件等各種因素影響，該系統(tǒng)存在缺陷很多，導致監(jiān)測數(shù)據(jù)時斷時續(xù)，不能及時反映壩體滲流狀況。為做好水庫工程管理，對該系統(tǒng)進行必要的升級改造是做好水庫工程管理工作的必要保障。

　　2.3、是確保天津市及濱海新區(qū)建設發(fā)展及城市供水安全的需要

　　爾王莊水庫是引灤線路中段距天津市區(qū)最近的一座中型平原水庫，是引灤工程的.重要組成部分，對引灤入津輸水工程可起到重要的調節(jié)作用，可提高對天津市及塘沽區(qū)、漢沽區(qū)、天津開發(fā)區(qū)、天津石化、大港區(qū)、武清區(qū)等地的安全供水保證率。水庫可有效地調節(jié)來水與供水的不平衡關系，緩解周圍區(qū)域水資源短缺，同時為引灤明渠護砌的檢修、渠道清淤、泵站維修、水閘維修等發(fā)揮著重要作用。此外水庫還可以通過生態(tài)自凈能力，調節(jié)和改善水質，促進區(qū)域經(jīng)濟、社會與人口、資源、環(huán)境的協(xié)調發(fā)展。

　　對大壩進行認真、系統(tǒng)的監(jiān)測，能及時掌握形態(tài)變化，當發(fā)現(xiàn)異常時采取相應的補救措施，以防發(fā)生事故，造成人民生命財產(chǎn)的損失。

　　因此，該項目的實施有利于進一步完善周圍區(qū)域供水安全、構建和諧社會具有十分重要的意義。

　　2.4、 是提高水庫管理能力的需要

　　確保水庫安全，對于維護我國經(jīng)濟社會穩(wěn)定大局，具有十分重要的意義。水庫管理工作面臨的嚴峻形勢和肩負的艱巨任務使得傳統(tǒng)的管理手段越來越力不從心，迫切需要通過自動化信息化技術對水庫管理手段進行全面創(chuàng)新，對水庫安全整體狀況進行監(jiān)控，及時全面的水庫監(jiān)測信息，提高快速靈活的應急反應能力，提高科學高效的決策水平[9]，從而以技術先進促進水庫管理水平的提升。

　　此外，當代大壩安全監(jiān)測技術發(fā)展是迅猛，采用自動化監(jiān)測系統(tǒng)進行水庫管理工作是以后的必然趨勢，因此對爾王莊水庫安全監(jiān)測系統(tǒng)進行改造十分必要。

　　3、系統(tǒng)建設總體目標

　　通過調研分析，系統(tǒng)在功能上應達到如下目標：

　　(1)功能強大，簡便快捷，安全可靠的圖文數(shù)據(jù)管理系統(tǒng);

　　(2)操作靈活，具有快速評估水庫圍堤安全狀況和分級報警的在線監(jiān)控子系統(tǒng);

　　(3)能對滲流進行計算分析的離線分析子系統(tǒng);

　　(4)可形象直觀地顯示監(jiān)測對象測值的分布規(guī)律和發(fā)展趨勢的圖形分析工具;

　　(5)測值預測預報系統(tǒng)可及時預報外界荷載變化時測值的變化規(guī)律;

　　(6)具有廣泛兼容性的網(wǎng)絡通信功能;

　　(7)具有功能完善的報表制作子系統(tǒng)，協(xié)助管理人員實現(xiàn)辦公自動化;

　　(8)建立完善的授權機制，為不同的用戶提供適當?shù)脑L問權限;

　　(9)能夠有效的利用現(xiàn)有的硬件設備設施，避免重復建設;

　　(10)該系統(tǒng)將使用B/S模式，在軟件的美工設計和操作方式設計上充分考慮用戶體驗，能夠做到界面時尚美觀大氣、造作容易上手。

　　4、系統(tǒng)總體設計

　　4.1監(jiān)測系統(tǒng)的硬件及網(wǎng)絡結構設計

　　爾王莊水庫監(jiān)測自動化系統(tǒng)采用分布式的網(wǎng)絡結構，主要由物理層(現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集)、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層三部分組成[27]。現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集層包括壓阻式滲壓計、分布式管理單元模塊(DAU)以及電源等，通訊網(wǎng)絡層主要由光端機、熔纖盒和4芯的通訊光纜組成，管理層主要由數(shù)據(jù)庫服務器、WEB數(shù)據(jù)庫服務器和工作站組成。

　　4.2系統(tǒng)的功能模塊設計

　　根據(jù)對爾王莊水庫大壩安監(jiān)信息管理系統(tǒng)的體系結構的設計，可以將該系統(tǒng)劃分為七個功能子系統(tǒng)，即實時監(jiān)測子系統(tǒng)、離線分析子系統(tǒng)、圖形制作子系統(tǒng)、報表制作子系統(tǒng)、沉降位移子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)以及系統(tǒng)維護子系統(tǒng)。

　　5、總結

　　爾王莊水庫是引灤線路中段距天津市區(qū)最近的一座中型平原水庫，是引灤工程的重要組成部分，對引灤入津輸水工程可起到重要的調節(jié)作用，可提高對天津市及塘沽區(qū)、漢沽區(qū)、天津開發(fā)區(qū)、天津石化、大港區(qū)、武清區(qū)等地的安全供水保證率。水庫可有效地調節(jié)來水與供水的不平衡關系，緩解周圍區(qū)域水資源短缺，同時為引灤明渠護砌的檢修、渠道清淤、泵站維修、水閘維修等發(fā)揮著重要作用。對大壩進行認真、系統(tǒng)的監(jiān)測，能及時掌握形態(tài)變化，當發(fā)現(xiàn)異常時采取相應的補救措施，以防發(fā)生事故，造成人民生命財產(chǎn)的損失。此外，當代大壩安全監(jiān)測技術發(fā)展是迅猛，采用自動化監(jiān)測系統(tǒng)進行水庫管理工作是以后的必然趨勢，因此對爾王莊水庫大壩安監(jiān)信息系統(tǒng)進行開發(fā)是十分必要的。

　　在系統(tǒng)開發(fā)過程中，由于受時間、資金、知識和工作經(jīng)驗等多種因素的制約，系統(tǒng)在界面、功能以及用戶體驗等方面還存在著諸多不完善的方面，在系統(tǒng)的日后應用中還應進一步修改、提升和完善。

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