論水庫安全生產(chǎn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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1建立安全生產(chǎn)預(yù)警模式
（1）警情感知。安全信息的感知是安全預(yù)警系統(tǒng)活動的基礎(chǔ)，主要對構(gòu)成水庫安全生產(chǎn)系統(tǒng)的人—物—管理”三大系統(tǒng)分別進(jìn)行監(jiān)測，為水庫安全生產(chǎn)過程的管理和控制提供信息支撐，以建立預(yù)警要素?cái)?shù)據(jù)庫。重點(diǎn)采集的信息見圖2。（2）診斷分析。對采集的各種信息進(jìn)行診斷，尋找警源，統(tǒng)計(jì)同類信息出現(xiàn)的頻率，采用排列圖法找出致災(zāi)因素，分析其可能帶來的病情，用因果圖法分析病理的成因并對其可能的發(fā)展趨勢及發(fā)展過程進(jìn)行診斷分析。其中，部分主要要素的診斷可參照《水利工程管理考核辦法（試行）》［2］及《水庫工程管理考核標(biāo)準(zhǔn)》［3］進(jìn)行診斷。（3）安全評價(jià)。對經(jīng)過診斷可能導(dǎo)致不安全生產(chǎn)的要素，采用風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法進(jìn)行評價(jià)，以判斷水庫所處狀態(tài)是否安全，并根據(jù)所處狀態(tài)分別發(fā)出不同顏色的預(yù)警信號，從而采取相應(yīng)的應(yīng)對方案［4］（表1）。當(dāng)水庫處于正常安全狀態(tài)時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行日常監(jiān)測；當(dāng)水庫處于亞安全或警戒狀態(tài)時(shí)，需及時(shí)改善安全生產(chǎn)系統(tǒng)中的不足，建立相應(yīng)的預(yù)警機(jī)制，針對警情提出相應(yīng)的糾偏調(diào)整措施，及時(shí)使水庫安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)回到安全軌道上，保證水庫安全生產(chǎn)處于安全空間內(nèi)；當(dāng)處于隱患或危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)要實(shí)施預(yù)警對策，需進(jìn)行隱患的排除處理，并根據(jù)隱患分類做針對性處理和整改（表2），消除隱患使生產(chǎn)系統(tǒng)從偏離狀態(tài)恢復(fù)到安全狀態(tài)。當(dāng)水庫處于不安全狀態(tài)時(shí)，應(yīng)及時(shí)啟動應(yīng)急預(yù)案，直至重新進(jìn)入安全狀態(tài)。
2安全預(yù)警系統(tǒng)
2．1系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)依托強(qiáng)大的物聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、多媒體、地理信息、組態(tài)圖等技術(shù)手段，以保證系統(tǒng)靈活性、可擴(kuò)展性、可靠性為前提，為水庫搭建安全監(jiān)測預(yù)警平臺。系統(tǒng)采用多層體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（圖3）。用戶通過安全參數(shù)在線感知和重點(diǎn)部位實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控水庫安全參數(shù)的變化，了解整個(gè)水庫的安全狀態(tài)，可直觀、全面地掌握危險(xiǎn)源狀況，一旦有危險(xiǎn)狀況，系統(tǒng)自動識別并以多種方式發(fā)出報(bào)警。（1）信息感知層。根據(jù)傳感器自動感知水庫水情、雨情、水質(zhì)、水溫、位移、沉降、滲流、應(yīng)變等基礎(chǔ)信息，對主副壩、溢洪道、輸水洞等建筑物、閘門機(jī)電設(shè)備等的安全信息進(jìn)行巡查采集。（2）網(wǎng)絡(luò)傳輸層。依靠網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施將感知層獲得的數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)庫。（3）應(yīng)用層。提供安全預(yù)警應(yīng)用服務(wù)，主要包括GIS管理、警情診斷分析，安全評價(jià)及預(yù)警等圖3系統(tǒng)架構(gòu)Fig．3Systemarchitecture功能，為水庫安全運(yùn)行和管理提供必要的決策支持服務(wù)。（4）表現(xiàn)層。提供人機(jī)交互接口。
2．2系統(tǒng)功能
根據(jù)安全生產(chǎn)預(yù)警體系的需求，水庫安全預(yù)警管理系統(tǒng)功能見圖4。圖4系統(tǒng)功能框架Fig．4Systemfunctionframe（1）WEBGIS。結(jié)合庫區(qū)地圖、遙感影像和實(shí)體照片對整個(gè)庫區(qū)進(jìn)行三維建模，展示安全參數(shù)監(jiān)測的分布和狀態(tài)。通過三維地圖可便捷、直觀地查看各監(jiān)測對象的實(shí)時(shí)狀況，同時(shí)對水庫基本信息、監(jiān)測信息進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)同時(shí)提供由圖到時(shí)屬性和由屬性到時(shí)圖的雙向查詢和地圖操作。（2）安全警報(bào)功能。通過對警情的采集、識別、診斷，將實(shí)時(shí)監(jiān)測的水位、雨量、位移等數(shù)據(jù)與預(yù)置的不同安全狀態(tài)的預(yù)警值或臨界值進(jìn)行比較，對超出正常標(biāo)準(zhǔn)的事件進(jìn)行預(yù)報(bào)警。①通過視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)，在一定的安全認(rèn)證的前提下，用戶實(shí)時(shí)查看水庫安全要素中物的狀態(tài)和人的行為，及時(shí)發(fā)出警報(bào)，當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)監(jiān)控?cái)z像頭將自動轉(zhuǎn)入報(bào)警監(jiān)測點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控與報(bào)警聯(lián)動，提高監(jiān)管效率。②空間監(jiān)視分析。提供警源等的位置服務(wù)和狀態(tài)監(jiān)視，快速定位到所需監(jiān)測的監(jiān)測對象，在地圖上監(jiān)視警源的空間分布及空間變化，提示報(bào)警信息，顯示報(bào)警值與正常值的差距等。③時(shí)間變化預(yù)測。通過時(shí)間序列分析，查看各個(gè)安全參數(shù)（如位移、水位、溫度等）的實(shí)時(shí)測量值，測量結(jié)果以列表、曲線圖等方式顯示，分時(shí)分段進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、監(jiān)控狀態(tài)走向與變化趨勢。④報(bào)警糾偏。系統(tǒng)自動統(tǒng)計(jì)水庫內(nèi)各監(jiān)測點(diǎn)發(fā)生報(bào)警的頻率，針對水庫安全生產(chǎn)管理缺陷和人為失誤等警情進(jìn)行糾偏，通過統(tǒng)計(jì)分析曾發(fā)生的類似警情及其發(fā)生的場景和一段時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)變化趨勢等信息進(jìn)行推理或信息挖掘，自動給出相應(yīng)的糾偏方案，供決策會商參考。（3）自動免疫功能［5，6］。對同樣的隱患或不安全因素進(jìn)行迅速識別、診斷、預(yù)測，并從方案庫、預(yù)案庫中直接匹配相應(yīng)的解決方案，啟動預(yù)案以制止或回避生產(chǎn)安全事故災(zāi)害的發(fā)生，保障水庫生產(chǎn)運(yùn)行安全。①安全評價(jià)。系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測信息和警情診斷結(jié)果，采用安全評價(jià)方法進(jìn)一步判斷水庫安全生產(chǎn)當(dāng)前所處狀態(tài)。②安全預(yù)警應(yīng)用。根據(jù)警情評價(jià)結(jié)果，當(dāng)在隱患故障狀態(tài)時(shí)自動判斷隱患類別，啟動隱患處理程序，通過現(xiàn)場聲光報(bào)警、短信報(bào)警、郵件報(bào)警、系統(tǒng)信息報(bào)警等方式進(jìn)行主動預(yù)警。③應(yīng)急處置預(yù)案。當(dāng)處于不安全狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)將自動調(diào)出應(yīng)急預(yù)案，啟動相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)程序開展應(yīng)急處理工作。
3結(jié)語
利用先進(jìn)的自動監(jiān)測與遠(yuǎn)程遙測技術(shù)、通信及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、地理信息技術(shù)等構(gòu)建的水庫安全預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)測，對水庫未來的安全生產(chǎn)狀況進(jìn)行預(yù)測、預(yù)警，使水庫安全生產(chǎn)管理由靜態(tài)、被動狀態(tài)走向動態(tài)、主動狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)控的超前性，有效改善了水庫管理中非工程措施的薄弱現(xiàn)狀，充分發(fā)揮水庫防洪減災(zāi)的社會、經(jīng)濟(jì)效益。
本文作者：宋立松 程海洋 方琛亮 張澤鋒 工作單位：浙江省水利河口研究院