水库信息化及调度系统解决方案课件.ppt

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1、水库信息化及调度系统解决方案,目录,2,水库信息化管理,3,水库调度系统,4,泵站监控系统,闸门监控系统,5,水库简介,1,水库定义一般的解释为“拦洪蓄水和调节水流的水利工程建筑物，可以利用来灌溉、发电、防洪和养鱼。”它是指在山沟或河流的狭口处建造拦河坝形成的人工湖泊。有时天然湖泊也称为水库（天然水库）。水库规模水库规模通常按库容大小划分，分为小型、中型、大型等。1.小型水库 ： 小(II)型 10-100万立方米 小(I)型 100-1000万立方米 2.中型水库 ： 中型 1000万立方米-1亿立方米 3.大型水库： 大(II)型 110亿立方米 大(I)型 大于10亿立方米,水库定义,1

2、 水库的防洪作用水库是我国防洪广泛采用的工程措施之一。在防洪区上游河道适当位置兴建能调蓄洪水的综合利用水库，利用水库库容拦蓄洪水，削减进入下游河道的洪峰流量，达到减免洪水灾害的目的。 (1)滞洪作用滞洪就是使洪水在水库中暂时停留。当水库的溢洪道上无闸门控制，水库蓄水位与溢洪道堰顶高程平齐时，则水库只能起到暂时滞留洪水的作用。(2)蓄洪作用在溢洪道未设闸门情况下，在水库管理运用阶段，如果能在汛期前用水，将水库水位降到水库限制水位，且水库限制水位低于溢洪道堰顶高程，则限制水位至溢洪道堰顶高程之间的库容，就能起到蓄洪作用。蓄在水库的一部分洪水可在枯水期有计划地用于兴利需要。2 水库的兴利作用降落在流

3、域地面上的降水（部分渗至地下），由地面及地下按不同途径泄入河槽后的水流，称为河川径流。由于河川径流具有多变性和不重复性，在年与年、季与季以及地区之间来水都不同，且变化很大。大多数用水部门（例如灌溉、发电、供水、航运等）都要求比较固定的用水数量和时间，它们的要求经常不能与天然来水情况完全相适应。人们为了解决径流在时间上和空间上的重新分配问题，充分开发利用水资源，使之适应用水部门的要求，往往在江河上修建一些水库工程。水库的兴利作用就是进行径流调节，蓄洪补枯，使天然来水能在时间上和空间上较好地满足用水部门的要求。,水库作用,数量与分布特征我国是世界拥有水库数量最多的国家，在这些水库中，小型水库又占绝

4、对多数。目前我国已建水库86,900多座，其中大型水库近400座，中型水库约2640座，小型水库83,900余座。全国小型水库分布很广，但各省（市）小型水库拥有数量有较大的差别，地区分布很不均匀。拥有小型水库数量最多的是湖南省，有小型水库约11498座，占全国小型水库总数的13.9%左右；其次是江西省，拥有小型水库9536 座；广东省和四川省分别拥有小型水库6725座和6610 座；山东、湖北和云南等省都拥有小型水库500座以上。以上7个省拥有小型水库的数量之和约占全国小型水库总数的61.9%。针对某个具体地区，小型水库一般分布于经济和文化基础相对薄弱的山丘区，而且分布分散、地处偏僻、交通不便

5、。这些特征决定了在各类水利工程管理中，小型水库的管理具有特殊的难度。库容特征根据资料统计，我国小型水库具有库容越小座数越多的特点。小(II)型水库在数量上远大于小(I)型水库。全国8.3 万余座小型水库中，有7 万余座是小(II)型水库。许多水库存在着防洪标准低、工程质量差、病险隐患多等严重问题。据1999年底统计，全国大型水库中有病险库近34%，中型水库有病险库近40%，小型水库病险库达42%。水库除险加固工程要求加强大坝安全监测，建立完备的水情和工情数据库，对大坝及其他水工建筑物的运行进行实时监控。,我国水库现状,小型水库的病险特征防洪能力不足我国小型水库大多数都修建于1958年“大跃进”

6、年代前后，大部分工程在修建时没有严格的基建程序，没有坚持设计审批及竣工验收制度，使工程存在不少问题。例如，有的由于对水库坝址的选择、坝基地质条件、控制的集雨面积和暴雨洪水总量、洪峰流量等没有做认真的勘察分析，其工程规模、泄洪能力和防洪标准均带有很大的盲目性；有的在工程设计中没有按设计规范要求，对坝址、坝头岸坡的地质条件采取有效的防止破坏措施，对穿越坝体坝基的输水涵管未配置有效的止水、防渗设计；有的溢洪道小，坝坡设计未经稳定分析计算等。全国有近1.4万座小型水库存在防洪能力不足的问题，约占小型病险水库总数的35%。因洪水漫顶导致小型水库垮坝的事例所占比例超过50%。防洪能力不足的问题成为小型水库

7、安全的首要问题。 白蚁危害严重小型水库大多处于偏远山区，白蚁饵料丰富。目前，我国南方广东、福建、江西、广西、云南、湖南、江苏等14个省均存在白蚁危害。有不少水库因白蚁危害，出现集中渗漏、塌陷、管涌等险情的情况屡见不鲜，湖北省一座小型水库曾因蚁害形成管涌，导致晴天垮坝。成都市白蚁防治研究所对四川省普查结果表明，该省约有80%的水库存在不同程度的蚁害，2001年四川省大路沟水库溃坝就是白蚁破坏的结果。工程老化严重许多小型水库带病运行了近50 年，工程设施严重老化，大坝边坡损坏严重，涵洞断裂漏水，涵洞启闭机锈蚀磨损，螺杆弯曲，浆砌石或混凝土风化碳化导致剥落、倒塌、断裂，迎水坡块石护坡风化、塌陷或被风

8、浪卷走，坝坡散浸、坝头浇渗、坝后沼泽化现象普遍。小型水库暴露出来的危及大坝安全的工程问题比大中型水库严重得多，绝大多数小型水库大坝同时存在多种隐患，因此小型水库的安全形势比大中型水库更加严峻。,我国水库现状,溃坝记录,根据1954年至2000年的统计资料，我国已经发生的溃坝大型水库2座，中型水库124座，小(I)型水库668座，小(II)型水库2668座，总计3462座。2座大型水库是1975年河南“75.8” 大洪水中溃决的板桥、石漫滩水库，由于遭遇了超标准洪水而溃决。时间：1975年8月地点：河南省驻马店地区事件：1975年8月8日，因当年第三号台风北上造成河南省驻马店地区连续三天出现暴雨

9、，罕见的强降雨导致该地区板桥、石漫滩水库等数十座水库相继垮坝，共计60多个水库相继发生垮坝溃决，近60亿立方米的洪水肆意横流，造成巨大的人民生命财产损失，灾民达上千万。水灾直接造成2.6万人死亡，经济损失34.97亿元。弄清水灾的原因总是必要的，更重要的是要有建树性的东西，对于灾害预报预警机制的建立、应用，无论是大到水利、交通，还是小到居家的灭火器，凡事总是要预则立。,目录,2,水库信息化管理,3,水库调度系统,4,泵站监控系统,闸门监控系统,5,水库简介,1,水库信息化简介,水库信息化建设是水利信息化建设的重要内容，它在防洪减灾、水资源优化配置和水环境保护中起着重要作用。水库信息化就是对水库

10、坝址以上流域、工程本身、下游受益区及相关区的实时气象、水情、工情、旱情、洪涝灾情，以及社会经济和自然环境等信息自动化实时采集，构建一体化的水库信息公共平台，通过多功能完善的系统软件和专业管理系统，对水库调度运行、管理的各种方案进行模拟、分析，并在可视化条件下，提供决策支持，以充分发挥水库的多功能作用，保障水资源的合理利用,基于GIS的水雨情信息监测,水雨情监测主要包括雨情监测、河道水情监测、水库水情监测等几个部分。雨情监测服务可以实现即时雨情信息查询，及历史累计雨量统计功能，也可按日、月或给定的时间段统计累计雨量，同时可按雨量站点查询站点的原始降水信息，并绘制雨量直方图等。河道水情监测服务主要

11、包括实时水情、河道历史水情查询、河道水位过程图曲线、水位流量关系曲线绘制等内容。水库水情监测服务包括水库水情查询、水库水位变化过程示意图、水库入库流量过程线、实时水情与历史水情过程对比、库容关系曲线等。水雨情防汛GIS监测系统充分利用GIS的空间数据管理和分析功能，通过与水情信息数据库连接，实现空间数据和信息数据相配合。它既是属性信息在空间上的一种表现形式，也提供了另外一种数据分析手段，两者相辅相成使信息数据可视化。系统综合集成属性信息和空间信息，具有水雨情实时监测、数据管理、动态生成径流等直线图、上下游水位关系分析预测、空间分析等功能的GIS监测管理系统，为山西省防汛抗旱决策工作提供了方便直

12、观的水雨情监测、查询、分析预测等信息资料，满足防汛抗旱实时监测和信息查询的要求。,中小河流水文监测系统建设,大坝安全监测,大坝安全监测系统铁岗水库主坝设置测压管3 0支(其中坝体15支，坝基15支)，测压管内安装渗压计。坝后设量水堰1个，安装量水堰仪；石岩大坝安全监测包括石岩水库大坝渗压、渗流量、环境监测。石岩大坝为土石坝，坝长580 m，在石岩主坝上布设了7个测压断面，每个断面4个测压管，共监测28个点。全部传感器接入自动化监测系统，系统由信息采集主机和若干台MCU-12M型测控装置构成数据采集网络，网络中央节点为信息采集主机，其主要功能是对数据采集网络进行管理。大坝安全监测系统在运行期监测

13、大坝在不同荷载条件下运行性态及其变化。大坝安全监测系统 由各类传感器、测量控制单元、中央控制装置组成。实现对影响和控制工程安全性态的关键变量和关键部位监测信息的自动采集、传输与管理。,大坝安全监测,大坝安全数据包括渗压监测、渗流监测、侵润线监测、大坝变形监测、坝体压力监测等。系统提供观测日志的查询与统计、原始数据查询、大坝渗压、观测日志和数据上报等功能。通过日报表的形式，查看各监测点的状况。同时，对于通讯设施故障或未建立通讯网络的大坝安全数据发送造成的数据采集难题，可以通过系统提供的数据上报功能实现人工实时报送。,大坝安全监测系统是针对水库大坝的变形、渗流、应力、水文、气象等数据进行采集、处理

14、、整编、分析、预警的系统。系统所采集的数据经过处理后，既可以为用户的在线分析提供决策依据，也可以提交给上层结构分析软件做进一步的分析处理，为监测对象提供早期安全预警报告。,大坝安全监测,在大坝示意图上直观的标识出所有测压管的位置和当前实时的测值，通过向前向后按钮或者时间选择按钮可以查看不同时间的测值。,根据采集到某一测压管的渗压水位测值数据绘制出一段时间的水位测值过程线。根据同一时期不同测压管的渗压水位测值数据绘制出大坝的侵润线。对大坝安全评价评估的结果进行电子化管理。,目录,2,水库信息化管理,3,水库调度系统,4,泵站监控系统,闸门监控系统,5,水库简介,1,水库调度定义水库调度也称水库控

15、制运用，是指在水库来水与用水变动的情况下，根据径流的特性和水库的任务号要求，有目的有计划的统筹安排水库蓄水与供水、拦洪与泄洪、防洪、兴利效益的一种技术措施。水库调度特点水库调度决策是一个极其复杂的过程，其复杂性主要包括：天然入流的随机性；人为因素的复杂性；决策过程的动态性；水利工程功能的多重性；调度决策的实时性；数学模型、求解技术的局限性。所有这些因素使得水库调度决策问题呈现出明显的半结构化或非结构化特征。水库调度分类水库的调度决策按水库的功能目标可分为：防洪调度、兴利调度和综合利用调度； 按水库的数目可分为单一水库调度和水库群联合调度； 按调度周期可分为长期调度和短期调度； 按水库调度方法可

16、分为常规调度和优化调度。目前我们所研究的水库调度决策主要是针对大型水库综合利用调度，调度方式主要是采用水库群的联合优化调度。,水库调度简介,基于预报的水库防洪调度,水库防洪调度（常规）常规水库防洪调度是一种半经验和半理论的方法，是根据拟定的设计洪水过程线和确定的汛限水位，采用适当的计算方法，求出库水位和下泄流量的变化过程线，从而确定合理可行的水库防洪调度规则。不足：调度方式单一，缺乏灵活性，难以适应实时防洪形势的变化，难以模拟调度人员的经验知识。水库预报防洪调度水库的防洪预报调度，则是依据预报的洪水过程，而不是设计给定或实测的洪水过程，实施防洪调度的方法。这一方法的明显优点在于增加了水库调洪的

17、主动性，增大了水库预蓄或预泄的可能性，从而为实现汛限水位的动态控制、缓解水库防洪和兴利的矛盾创造了条件。,水文模型是对流域上发生的水文过程进行模拟所建立的数学模型，其实质是对流域上发生的水文过程进行模拟计算。从反映水流运动空间变化能力而言，水文模型有可分为集总式模型和分布式模型。通常采用流域水文模型进行产、汇流预报及河道洪水演进计算流域水文模型是实时洪水预报调度系统的核心部分，是提高洪水预报系统精度和增长预见期的关键技术。集总式流域水文模型现行的流域水文模型主要是集总式的，它一般只能给出产汇流过程空间上的均化的结果，这与流域空间分布不均匀的实际情况不符，因此，集总式流域水文模型的使用精度往往不

18、能令人满意。在生产实践的基础上，我国提出了一个适用于湿润地区级本分半湿润地区的流域模型，因首先应用于新安江水库，取名为“新安江模型”；80年代后，进行改进，提出“三水源的新安江模型”。该模型介于集总模型与分布模型之间，可称之为“准分布式模型”。其在单元面积上采用集总式，但相对于流域有划分了单元面积*集总式流域水文模型的最基本特征是将流域作为一个整体来模拟其径流形成过程。不同的集总式流域水文模型尽管具有不同的模型结构和参数，但其本身都不具备从机理上考虑降雨和下垫面条件空间分布不均对流域径流形成影响的功能，模拟结果只求符合域出口断面实际发生的流量过程，而不一定追求中间过程的真实性。,流域水文模型,

19、分布式流域水文模型分布式流域水文模型是将一个流域划分成足够多的不嵌套的单元面积，以考虑流域降雨输入和下垫面条件客观上存在的空间分布不均匀性。基于DEM的分布式水文模型在结构上一般分为三部分： 分布式输入模块，用于处理流域空间分布信息，为水文模块提供空间输入数据和确定模型参数的信息。 单元水文模型，是坡面产汇流计算的核心部分。 河网汇流模型。有些基于网格的分布式水文模型忽略了该部分。分布式水文模型的参数是一个反映流域下垫面和气象因素空间变化的数集。它的确定方法包括： 在单元上采用传统的概念性模型，不改变原有模型的结构和参数，但每一个单元上水文模型的参数值随空间变化。参数值的大小根据空间信息图进行

20、分类计算。重新设计单元水文模型的结构与参数。尽量选择或者重新构造那些既反映空间变化，又具有物理意义，且便于计算的指标作为模型的参数。 将原有模型的参数同易于获取的空间指标（主要是通过RS影像或者DEM提取的空间指标）建立起某种对应关系（一般是统计关系），从而得到分布式水文模型的参数计算方法。,基于DEM的分布式流域水文模型,洪水预报模型,洪水预报系统应用数字水文模型进行降雨径流模拟计算。数字水文模型利用GIS 空间分析的功能，由数字高程模型（DEM）导出流域流水网，提取汇流路径长度、坡度等地形特征值；在GIS 平台上，计算出流域下垫面的土壤、地貌等特征值，将地理特征值与流域模型参数建立相关关系

21、，解决无资料地区模型参数的移用问题，在此基础上划分流域产汇流分区，建立流域拓扑关系，最终完成流域洪水预报方案的构建。流域流水网构建地形对流域汇流过程起着决定性作用。根据DEM数据，对汇流过程进行描述的最好方法是流域流水网。根据水往抵触例会的公理，每个网格上的径流，将流向相邻网格中相对较低的网格，据此可确定个网格的方向。将个网格方向守卫相连，即为流域流水网。生成流域流水网的方法有很多，一般可采用的软件有：数字高程流域水系模型、ArcGIS软件等。,1)对高空间分辨率的网格型数字高程模型数据中存在的凹陷和平坦区域进行预处理；运用最陡坡度法或多流向算法设定各栅格单元流向；设定临界集水面积和流域出口断

22、面地理位置，从而确定流域边界、生成单元集水面积；给定最小河道长度，生成河网，并对其进行编码，最终生成数字流域水系和空间拓扑关系。,洪水预报模型,流域单元面积划分在流域水文模拟中，为了考虑降雨及流域下垫面水文特性的空间变异，需将流域按一定形势分成若干单元面积。,传统的单元面积方法是以雨量站位中心的泰森多边形法，尽可能采用直线距离最近的雨量站作为代表站，没有考虑地形等其他因素的影响（单元面积很可能跨分水岭）。1）分水岭以便的雨量站来作为分水岭另一边部分面积的代表站，照成面雨量计算的误差。2）分水岭一边的径流跨过分水岭，汇入分水岭的另一边，造成汇流模拟的误差。,利用ArcGIS软件能方便的将流域按自

23、然流域进行单元划分。流域流水王生成后，只要设定集水面积的阈值，软件能自动按流域分水岭进行单元面积的划分。,泰森多边形法作为传统的流域单元面积划分方法，主要考虑了降雨的空间变异；基于DEM的自然流域分块法，主要考虑了流域下垫面特征的空间变异，但在单元面积降雨处理方面较为困难。结合以上两种分块方法的优点，提出了耦合分块的方法，即采用泰森多边形来进行面雨量的计算，采用自然流域来进行产汇流过程的计算。,洪水预报模型,2)在生成的数字流域水系的基础上，根据研究区域的气候特征和下垫面特征，选取合适的降雨径流模型，构建子单元的产流和汇流模型，采用水文学或水力学的方法构建河网汇流模型，最终构建数字水文模型。,

24、流域产汇流分区构建流域产汇流分区是指用流域产汇流模型进行计算的分区，其中包括小流域及区间流域。流域产汇流分区的建立是 基于自然流域的，通过合并属于相同流域的自然流域建立的。,三水源新安江模型作为系统构建模型。根据流域下垫面的水文、地理情况将其流域分为若干个单元面积，将每个单元面积预报的流量过程演算到流域出口，然后叠加起来即为整个流域的预报流量过程。单元面积水文模拟采用：产流采用蓄满产流概念；蒸散发分为三层：上层、下层和深层；水源分为地表、壤中和地下径流三种水源；汇流分为坡地、河网汇流两个阶段。,实时洪水预报,实时校正洪水预报模型的发展将为实时洪水预报系统的完善提供支撑条件。洪水实时预报的研究就

25、是不断的根据新的水文信息，运用实时校正技术来及时的的校正和改善原来的水文模型，使洪水预报误差尽可能小，结果更接近于实测值。在实时洪水预报中，目前常采用的实时校正方法和技术主要有：误差自回归校正算法；递推最小二乘算法；卡尔曼滤波算法。这些实时校正方法能实时地处理水文系统最新出现的预报误差，并以此作为修正预报模型参数或状态或预报输出值的依据，从而使预报系统迅速适应现时的状况。为克服因误差带来的预报精度问题，现代预报模型系统必须结合流域实时预报作业的现状及特性，采用多途径多方法，形成流域综合水文预报模型系统。,水库调度方法,水库调度方法可分为常规调度和优化调度。常规调度常规调度是半经验、半理论的方法

26、，它以历史资料为依据，利用经典数学、水文学、水力学和径流调节的基本理论，研究调度方式和调度规则，绘制调度图，编制调度规程等指导水库运行，并注意到前期水文气象因素对预留防洪库容的影响，对预泄、错峰、补偿调度具有一定的指导价值，但其所获结果一般是合理解而不是最优解，带有一定经验性和局限性。优化调度优化调度是指根据水库入流过程，遵照优化调度准则，运用最优化方法求解，使目标函数达到极值时的最优运行策略。它采用系统分析的方法，以电子计算机为工具，研究防洪系统的最优化问题。通过水库优化调度，可以解决各用水部门之间的矛盾，经济合理地利用水资源及水能资。华中科技大学的张勇传是国内水库优化调度的开拓者。水库优化

27、调度的方法，从径流描述上分，一般可分为确定型和随机型两种；从所包含的水库数目划分，可分为单库优化调度和水库群优化调度两方面。单从优化调度所采用的优化方法划分，一般可分为线性规划、非线性规划、动态规划、多目标优化和大系统协调法、新算法等。,水库调度流程,洪水预报调度系统水库防洪分类预报调度设计流程如图1 所示。首先通过洪水过程的成因分析和聚类分析,确定分类典型过程;然后通过产汇流预报求得设计净雨过程和预报设计洪水过程;初拟预报调度规则,按照逐级调节的方法,通过反复试算,确定可行的预报调度规则;最后通过比较可以选定满意的分类预报调度规则。水库洪水预报调度系统具有以下功能模块：洪水预报；调度方案制定

28、与仿真；调度方案评价；洪水预报与调度成果及其信息管理；数据库及系统管理。水库洪水预报调度系统是一个复杂的系统，其中还存在着大量技术难题。特别是数据库站码管理技术、实时洪水预报综合修正技术、实时洪水预报抗差性技术、多阶段多目标洪水调度方案优选技术、系统软件的学习修正技术和系统多对象集成技术等。,实时水库调度,实时调度信息修正是实时调度的优势，对水库调度而言，“实时”的涵义表现在两个方面：其一是用新的更高精度的预报信息替代原先相应时段的预报值，这种校正是预报模型的任务，它可独立于优化调度模型，构成独立模块，在优化调度计算中通过数据交换直接使用其校正成果。其二是状态修正，由于模型采用的调度信息存在误

29、差，在按模型提供的方案实施一个时段后，水库的实际水位与计算水位将产生一定偏离，为避免误差积累，在新的面临时刻，应采用当前各库实际值（初始状态）重作调度，得到新的实施方案。水库实时调度过程，常常是一个多人会商的过程，不确定性因素较多，在做调度决策时需进行多侧面的分析比较，需要考虑各种不利的因素影响。 实时调度过程是“滚动”过程，对实际应用中如每一步都按照以上步骤做详细的随机试验分析，存在一定的难度。尤其在时效上难以承受。决策者实时决策时对预报误差的不确定性，习惯上往往是在基本决策形成之后对偏好方案采用问答式交互模式明晰风险。在出库不变时，洪水预报的误差风险将全部由水库承担。,水库群联合调度,水库

30、群防洪联合调度就是指对流域内一组相互间具有水文、水力、水利联系的水库以及相关工程设施进行统一的协调调度，使整个流域的洪灾损失达到最小。水库群的防洪联合调度虽然以单库防洪调度的理论和方法为基础，但其复杂性远远高于单库防洪调度。水库群防洪联合调度研究可以概括为两个方面，即常规方法和系统分析方法。常规方法以调度准则为依据，利用径流调节理论和水能计算方法，并借助于水库的抗洪能力图、防洪调度图等经验性图表实施防洪调度操作，是一种半经验、半理论的水库调度方法。系统分析方法是建立水库群防洪联合调度系统的目标函数，确定其满足的约束条件，并用最优化方法求解，从而使目标函数取得极值的水库控制运用方法，经常采用的有

31、模拟模型法、优化法等。模拟模型法是用数学关系式来描述系统参数和变量之间的数学关系，利用模拟技术建立了一些调度模型 。优化方法是通过确定决策变量的取值，使目标函数在特定约束条件下搜寻到最优解的一种方法。在水库群防洪联合调度的研究中，经常采用的有线性规划法、动态规划法、非线性规划法、多目标优化分析法、大系统分解协调法等方法。,水库调度决策支持,水库防洪调度多目标模糊群3决策方法在水库防洪调度中，通常受到当前时段不确定预报入流信息的制约，决策往往只对当前时段或者随后的几个时段有效，决策的实时性要求较高1 ，很难确定整个调度过程的最优调度方案。采用防洪调度多目标半结构性2决策理论与模型能较好解决这一问

32、题。在群决策分析中，由于受到经验知识、个人偏好等因素的影响，决策者很难给出满足完全一致性的模糊判断矩阵。为此，引入数学转换将决策者给出的模糊判断矩阵转换为满足完全一致性的模糊判断矩阵；然后通过简单加权集结方法将群体决策集结为单人决策。*1防洪调度决策不仅要依据洪水的自然规律，即洪水的自然属性，同时更需要根据洪水灾害对社会造成的严重后果，即洪水的社会属性，后者常以定性的目标来描述。因此防洪调度是一个既有定量目标、又有定性目标的结构性与非结构性决策相结合的多目标半结构性决策问题。2实际上，大多数水库洪水调度过程的第1阶段是暴雨开始到峰现期间，属于调度决策的关键阶段，通常洪水涨势猛、库水位变化急剧，

33、闸门受型式及操作规程约束，不能频繁启闭，很难准确控制泄量。当洪水调度进入第2阶段自由泄流时，按泄流能力出流，便没有必要进行选择决策。第3阶段，降雨停止，洪水消退，库水位缓慢下降，是处理防洪与兴利矛盾的重要阶段，需要决策停止泄水与否，关系着下次洪水安全和兴利效益。3水库实时防洪调度决策，属于复杂、多阶段、模糊优化决策问题。所谓的“复杂”是指要考虑水库之间、水库与下游防护点之间等相互补偿调度；“多阶段”是指洪水调度分为多个阶段，每阶段要考虑变化的水雨工情信息；所谓的“模糊”是指调度决策所依据的信息如降雨预报信息等模糊不清，决策人的调度经验具有模糊性。,水库调度决策支持,集对分析法在水库优化调度方案

34、的决策评价体系具有多目标、多层次性质，集对分析方法在该类问题的处理上具有天然的优势。应用集对分析理论，建立同一度综合评价模型，将多指标转化为单个指标进行方案比选，对决策者具有很好的指导作用。集对分析的核心思想是将确定性与不确定性作为一个系统，从同、异、反3个方面研究两个事物的确定性与不确定性，全面刻画两个不同事物的联系。水库优化调度的多目标优选方法就是在多方案的选取中，将多个指标归一为一个指标，从而进行最直观的比选。可以在权重与模型的不同选择上做出新的成果。集对分析法在处理该类不确定问题上具有思路清晰、方法简明、易于操作、结论准确等优点，是一种有效的决策方法。,目录,2,水库信息化管理,3,水

35、库调度系统,4,泵站监控系统,闸门监控系统,5,水库简介,1,上位机系统,水库泵站作用水库泵站通常为排水设备使用，具体表现为灌溉、城市供水、排污等。水库泵站监控系统上位机系统是泵站监控系统的核心:现地控制单元通常指现地控制LCU（Local Control Unit），是控制泵站运行的优先权最高一级自动控制单元，一般要求即使在主控级或者上位机和网络出现故障时，它也能保证泵闸正常运行和程序控制的各种运行操作。现地LCU（按照监控对象及地理位置进行划分，对于我们水利泵站工程一般有泵组LCU、公用LCU、闸门LCU等，现地LCU要求能不依赖于计算机监控系统上位机独立完成监控工作。现地PLC控制柜是控

36、制设备运行的优先权最高一级自动控制单元，即使在主控级或者网络出现故障时，只要PLC本身不出现故障，它也能保证被控制设备正常运行和程序控制的各种运行操作。,上位机系统简单架构图,上位机系统,泵站硬件拓扑图,某供水泵站硬件拓扑图,泵站监控系统,泵站监控系统适用于城市供水系统中加压泵站的远程监控及管理。加压泵站管理人员可以在供水公司的泵站监控中心远程监测站内清水池水位或进站压力、加压泵组工作状态、出站流量、出站压力等；支持水泵启动设备手动控制、自动控制、远程控制加压泵组的启停；光纤通信时，可以图像监视站内全景及重要工位，实现泵站无人值守。-系统组成-泵站监控系统主要由调度中心、泵站监控中心、通信平台

37、、泵站远程测控终端、计量测量及摄像设备组成。-通信平台-通信平台常用两种，一是有线通信：每个加压泵站与水司之间租用光纤通信，调度中心、泵站监控中心、各职能部门之间通过局域网通信，该通信平台可传输连续图像。二是无线通信：每个加压泵站与调度中心之间通过GPRS无线网络通信，调度中心、泵站监控中心、各职能部门之间通过局域网通信，该通信平台不能传输连续图像。-泵站远程监控终端的功能特点-采集进站管道压力或清水池水位、出站压力、出站流量。采集每台加压泵启停状态、工作电流、工作电压、电能等电参数。采集配电室各路开关状态、电能等。,泵站监控系统,光纤通信时，图像监视泵站全景、电气室、泵房等重要工位。支持加压

38、泵启动柜手动控制、自动控制、远程控制加压水泵的启停，控制模式可切换。依据供水压力和水泵运行时间，智能选择水泵投入运行。电流过大、缺相、水位过低过高、控制柜保护、配电室故障、闲人进入等情况发生时，立即上报信息。支持光纤通信、局域网通信、GPRS、短消息等无线通信方式。存储、显示、查询泵站监控数据及工作参数。支持多路图像监控。（有线通信方式）支持就地、远程维护测控设备。-泵站监控中心主要功能-远程监测各加压泵站水池水位或进站压力、出站流量、出站压力。远程监测加压泵组的工作状态、电流、电压、保护状态、工作模式。远程切换水泵的控制模式，远程控制加压泵组水泵的启停。光纤通信时，支持视频在线监视泵站全景、

39、电气控制室等重要工位，视频可回放。现场出现电流电压超限、水位超限、设备保护等状况时，监控中心可声光报警。支持各种监测信息、控制信息、报警信息、操作信息的存储和查询。生成各种数据报表及数据曲线。,2,水库信息化管理,3,水库调度系统,4,泵站监控系统,闸门监控系统,5,水库简介,1,闸门监控系统,水库闸门监控系统是以工控机为主控设备并配置手动操作与执行设备组成的分层分布式计算机监控系统。实现对工作闸门进行自动化监视和控制。该系统由服务器监控主机、交换机、现地控制单元（LCU）、传感器、打印机、报警器等组成。主要是通过计算机监控系统检测所到达的闸门上、下游水位、闸门荷重、闸门启闭状态与开度，达到能

40、够在监控中心远程控制闸门启闭以及闸门自动控制；通过动态图像可以直观了解闸门的运行工况。1、实时监视功能 自动采集闸门开启高度、闸门上下水位和闸门运行状态，通过远数据通信网发送到控制中心，在控制中心的计算机屏幕上可通过动态图形进行实时监视，闸门运行时为动态显示。以图形、表格、文字形式实时显示各闸门的运行状态，显示数据及故障情况。显示的内容为： 闸门开度 闸门上下水位 闸门运行状态(升、降、停) 闸门启闭机及相关设备状态闸门启闭机电源状态电网指标备用电源指标各种故障,闸门监控系统,2、手动操作及控制功能现场闸门测控站操作员能够通过闸门操作集中控制台上相应按钮或开关，直接通过闸门电气箱控制闸门启闭机

41、运行，并通过人工观测或通过经现场控制单元采集并显示的信息，控制闸门到达所需位置。具有闸门现地控制、远程授权。提供多级操作员安全等级设置。 3、数据查询功能根据时间、闸门号、操作员等查询历史操作。 根据时间、故障内容等查询故障情况。 根据时间、闸门号查询该门历史开度、上下游水位。 4、报警和紧急处理功能 在闸门运行过程中通过现场控制单元实时监测设备运行状态，一旦系统发生故障，立即报警并能够及时处理，包括自动或手动终止当前运行。在中心站无论显示器当前在显示哪幅画面，故障窗口都能立即弹出，报告故障内容。系统具有自检和故障告警、越限告警自动记录、运行状态判别、故障多重保护功能。且显示实时运行参数、状态。5、掉电保护保证在中心站在交流掉电状态下，系统仍能继续实现对现场数据的采集和保存。,闸门硬件拓扑图,闸门监控系统由集中控制层、现地控制层组成，通过光纤以太网的形式连接，实时对闸门的开度、水位值、荷重和电气参数等进行自动监控。现场通过PLC来控制闸门启闭设备，提高自动化控制程度，减少人工误差。系统可实时采集和监测系统中水、电、机的运行参数和状态；实现闸门的就地及远程自动控制。同时生成实时数据库及历史数据库，通过调度中心局域网和互联网实现数据共享。,谢谢！,