CN111191837A - 一种引调水工程应急调度的跟踪优化方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种引调水工程应急调度的跟踪优化方法及系统,首先确定各任务的最短持续时间,并根据最短持续时间确定工期,然后利用任务间的逻辑关系调整资源分配缩短关键线路救援任务工期,改变不同任务之间的重叠时间缩短多个任务工期,实现了引调水工程应急调度的跟踪优化。
Description
技术领域
本申请涉及水利工程技术领域,特别是涉及一种引调水工程应急调度的跟踪优化方法及系统。
背景技术
已有应急调度研究多采用供应链管理技术。李洋和肖东喜(2018)针对超大型机场的应急救援问题,构建应急调度网络结构模型。Barbarosoglu G and Arda Y(2004)利用随机动态模型研究救灾物资配送的优化问题。张鑫和高淑春(2017)应用区间灰数优选不确定需求情况下物资存储仓最优布设位置;蒋杰辉和马良(2016)应用智能改进水滴算法优选应急物资救援路径方案。丁春晖(2017)应用蚁群算法优化城市交通高压时段疏散路径。不过,长距离引调水工程是一种功能结构复杂、工程种类多样,涉及范围极广的渠道-水库耦合系统。供应链系统技术对物资储备优化、路径选择等功能单一的网络优化问题较为实用,对于呈线状、分布式大型引调水工程救援情况下的应急调度价值较小。经验表明,针对具体灾害开展应急调度研究,其成果更直接地服务于工程实际。Jenkins L(2000)建立整数规划模型,John C(1996)建立决策理论模型来优化某突发事件的应急调度方案。马文俊等(2018)提出了基于区间层次分析法(IAHP)和直觉模糊交叉熵距离的应急方案决策模型,能够水利施工中应急救援方案进行定量评价。
引调水工程是一种多类型水工建筑耦合而成复杂渠道系统,存在很多隐患,一旦发生险情如果救援不利将造成巨大损失。然而,不同种类的工程破坏,其救援工作内容及流程有显著差异,甚至完全不同,即便是相同类型的破坏,如果破坏部位不一样,破坏程度不同,应急救援工作开展亦有很大差别,客观上需要一种方法能够最大程度地缩减救援抢险时间,达到降低事故损失和防范事故扩大的目的。
发明内容
本申请提供一种引调水工程应急调度的跟踪优化方法及系统,通过实时追踪救援进展,调整资源分配缩短关键线路救援任务工期,改变不同任务之间的重叠时间缩短多个任务工期,实现引调水工程应急调度的跟踪优化。
为了解决上述问题,本申请公开了一种引调水工程应急调度的跟踪优化方法,所述方法包括:
获取应急救援资源信息;
根据工程运行过程中水位降低和升高的限制值,确定工程调度最短持续时间;
根据工程抢险各任务对应的应急救援资源,确定工程抢险各任务的最短持续时间;
根据工程调度最短持续时间以及工程抢险各任务的最短持续时间,确定应急调度工期;
根据工程各任务之间的逻辑关系,对所述应急救援资源进行重新分配,调整不同任务之间的重叠时间,优化所述应急调度工期。
在一种可选的实现方式中,所述工程调度最短持续时间包括工程退水调控时间,所述根据工程运行过程中水位降低和升高的限制值,确定工程调度最短持续时间的步骤,包括:
根据输水工程调度原则中所有单位时间内允许的最大降水幅度,按照以下公式计算所述工程退水调控时间:
其中,H开始为开始调度时输水工程水位;H目标为目标调度水位;maxΔH时降为输水工程允许的最大每小时水位降幅;maxΔH天降为输水工程允许的最大每天水位降幅。
在一种可选的实现方式中,所述工程调度最短持续时间包括工程恢复供水调控时间,所述根据工程运行过程中水位降低和升高的限制值,确定工程调度最短持续时间的步骤,包括:
根据输水工程调度原则中所有单位时间内允许的最大涨水幅度,按照以下公式计算所述工程恢复供水调控时间:
其中,H开始为开始调度时输水工程水位;H目标为目标调度水位;maxΔH时涨为输水工程允许的最大每小时水位降幅;maxΔH天涨为输水工程允许的最大每天水位降幅。
在一种可选的实现方式中,所述根据工程抢险各任务对应的应急救援资源,确定工程抢险各任务的最短持续时间的步骤,包括:
根据各任务的任务量以及各任务对应的应急救援资源单位完成任务量,确定任务工时;
根据各任务的应急救援资源量以及所述任务工时,确定各任务的最短持续时间。
在一种可选的实现方式中,所述各任务之间的逻辑关系包括完成-开始关系、完成-完成关系、开始-开始关系以及开始-完成关系。
为了解决上述问题,本申请还公开了一种引调水工程应急调度的跟踪优化系统,所述系统包括:
第一模块,被配置为获取应急救援资源信息;
第二模块,被配置为根据工程运行过程中水位降低和升高的限制值,确定工程调度最短持续时间;
第三模块,被配置为根据工程抢险各任务对应的应急救援资源,确定工程抢险各任务的最短持续时间;
第四模块,被配置为根据工程调度最短持续时间以及工程抢险各任务的最短持续时间,确定应急调度工期;
第五模块,被配置为根据工程各任务之间的逻辑关系,对所述应急救援资源进行重新分配,调整不同任务之间的重叠时间,优化所述应急调度工期。
在一种可选的实现方式中,所述工程调度最短持续时间包括工程退水调控时间,所述第二模块具体被配置为:
根据输水工程调度原则中所有单位时间内允许的最大降水幅度,按照以下公式计算所述工程退水调控时间:
其中,H开始为开始调度时输水工程水位;H目标为目标调度水位;maxΔH时降为输水工程允许的最大每小时水位降幅;maxΔH天降为输水工程允许的最大每天水位降幅。
在一种可选的实现方式中,所述工程调度最短持续时间包括工程恢复供水调控时间,所述第二模块具体被配置为:
根据输水工程调度原则中所有单位时间内允许的最大涨水幅度,按照以下公式计算所述工程恢复供水调控时间:
其中,H开始为开始调度时输水工程水位;H目标为目标调度水位;maxΔH时涨为输水工程允许的最大每小时水位降幅;maxΔH天涨为输水工程允许的最大每天水位降幅。
在一种可选的实现方式中,所述第三模块具体被配置为:
根据各任务的任务量以及各任务对应的应急救援资源单位完成任务量,确定任务工时;
根据各任务的应急救援资源量以及所述任务工时,确定各任务的最短持续时间。
在一种可选的实现方式中,所述各任务之间的逻辑关系包括完成-开始关系、完成-完成关系、开始-开始关系以及开始-完成关系。
与现有技术相比,本申请包括以下优点:
本申请提供了一种引调水工程应急调度的跟踪优化方法及系统,首先确定各任务的最短持续时间,并根据最短持续时间确定工期,然后利用任务间的逻辑关系调整资源分配缩短关键线路救援任务工期,改变不同任务之间的重叠时间缩短多个任务工期,实现了引调水工程应急调度的跟踪优化。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,可以根据这些附图获得方法获取其他雷达风暴单体回波的附图。
图1示出了本申请一实施例提供的一种引调水工程应急调度的跟踪优化方法的步骤流程图;
图2示出了本申请一实施例提供的应急调度技术流程图;
图3示出了本申请实施例提供的多个紧前工作的单代号网络图;
图4示出了本申请一实施例提供的FS关系工作时间安排示意图;
图5示出了本申请一实施例提供的FS-2h关系工作时间安排示意图;
图6示出了本申请一实施例提供的二级渠道边坡滑塌灾害应急救援(初步)关键任务;
图7示出了本申请一实施例提供的二级渠道边坡滑塌灾害应急救援(优化)关键任务;
图8示出了本申请一实施例提供的某输水工程二级渠道边坡滑塌灾害应急救援日历视图;
图9示出了本申请一实施例提供的跟踪甘特图;
图10示出了本申请一实施例提供的多比较基准图;
图11示出了本申请一实施例提供的一种引调水工程应急调度的跟踪优化系统的结构框图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合实例附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
本申请实施例提供了一种引调水工程应急调度的跟踪优化方法。其中,应急调度包括工程调度和工程抢险两项内容。
工程调度为闸门调度方案的实施,事故渠段上下游闸门在水位变幅的限制要求下,联动调节改变工程的水力条件来保证工程安全地降低运行水位。所有要改变工程原有水力条件的应急救援均进行工程调度,例如,当发生突发性水质污染时,需将污染水体排出;工程结构破坏水下破坏时需要降低运行水位至工程结构破坏可见高程等工况。此时,闸门调度人员在调度中心指令下进行调控,即可排除险情和恢复正常供水。
工程抢险适用于工程发生损坏需要进行修补的工况,例如,当渠道发生大规模滑坡,阻水断面占设计断面比值较大,产生严重壅水时,首要任务是调节满足应急救援的水力条件,首先进行工程调度,于此同时,还要组织应急救援所需的人力、物资和施工设备等进行工程抢险所需的必不可少的各类资源。对于管理机构本身施工队伍未设置或者规模小时,从联系合作团队到人力集合;物资的运输;自身行动速度较慢的大型抢修设备运输;不同种类的资源分布较为分散,且工程规模较大时,必须重视救援力量集结和救援现场工作协调分配花费的时间对应急救援工作开展效率的影响。所有人员、物资和设备等相关集合、工作协调工程准备工作,应在水力调控满足工程开展应急抢修条件前完成,对工程尽快恢复正常供水大有裨益。
应急救援工作不同于其他工作可以花费大量的时间去制定和优化工作计划,突发事件需要尽快响应,尽早消除事故影响。然而,初次制定项目计划时,由于受灾信息掌握不完全或者突发灾害后续进一步恶化,导致应急救援工作不能按照原定计划完成的目标,需要结合救援实际进展情况优化调整,直至工程恢复正常供水功能。本申请提出了一种引调水工程应急调度的跟踪优化方法及系统,能够根据事故类型特征及事故发展特点,智能地优化救援计划,争取应急救援的宝贵时间,最大程度上控制工程突发险情发展的趋势,及时恢复供水功能,有利于打造资源节约型、经济合理型的引调水工程应急救援模式。
应急调度具有单次的不重复性及不确定性特征,引调水工程应急调度任务开展以尽快排除输水工程突发灾害、早日恢复工程正常供水为目的,具体工作是由一系列工程调度和工程抢险任务构成。管理学对项目的定义为″在既定的约束条件下(例资源、资金、时间、法规、现有技术等),为实现特定目标,由一系列相关任务组成的一次性活动″。从此种意义上来讲,引调水工程的应急调度工作具备项目的所有特性,完全可以将这项工作可以作为一个项目来管理。为此,本申请引入项目进度控制技术来管理引调水工程的应急调度,通过实时跟踪救援进展,不断优化后续应急调度工作方案,显著了提升应急救援工作的效率。
工程发生突发险情后至工程采取相应减损工作之间的时间,工程响应时间越短,越有利于灾害控制。灾害发布形式及内容:官方网站、邮件、短信、警报器等多种渠道发布突发灾害状况,发布灾害内容包括输水工程中出现的突发灾害类别、具体情景和灾害级别,采用″桩号范围+突发灾害种类代码+灾害级别″进行发布。
工程安全突发灾害应急救援工作开展的阶段性目标分别为;
第一阶段目标是工程调度至满足工程抢险的水力条件,对于不产生严重壅水不需要使用大型设备情况下,只需要将水位调节至工程破坏部位可见水深;对于工程产生严重壅水,需要使用大型设备工况下,需要将输水工程中的水体全部退出。
第二阶段性目标是所有的人员、物资和设备到达灾害点;所需各类资源的数量根据工程灾害规模确定,工程灾害由管理机构资源可以排除时,仅利用自有资源;当工程灾害规模较大,仅依靠管理机构资源不能排除工程灾害,或仅依靠自有资源排除灾害花费时间长,效率低时,向合作单位发出应急救援邀请,增加应急救援资源量,排除因资源量限制延长应急救援花费时间,缩短工程正常时间,降低工程输水水量。
第三阶段目标是工程抢险完毕,工程修复至可以正常供水的情况。
第四阶段性目标是恢复供水,调度中心依据工程调度水位上升原则,制定恢复供水调度方案,各工程运管人员在调度中心统一命令下进行恢复供水工程调度,直至工程达到正常供水水位。
输水工程运行水位恢复至工程设计水位时,工程应急响应正式结束,应急响应结束后,需要认真分析工程突发灾害的原因,并在排除输水工程运行过程中存在的同类原因。本申请应急调度技术流程如图2所示。
参照图1,本实施例提供的引调水工程应急调度的跟踪优化方法包括:
步骤101:获取应急救援资源信息,即收集资源信息。
资源分配之前需要整合一切可以利用的人员、设备、运输路线和材料资源等信息,并确定不同资源到场所用的时间,以整个项目最优为原则,为所有任务开展配置所需要的资源,充分发挥资源的作用。尽管所有任务的开展都需要人员、设备、材料等资源,工程调度和工程抢险所用资源的不同导致需要收集资料的侧重点不同。
1.1工程调控资源
工程调度过程中涉及人员较少,主要是技术人员,设备主要是技术人员活动的代步工具和设备运行需要的能源和及时沟通的通信渠道。工程调控过程中所需资源信息如下所述:
(1)人员
质量:闸门运行专业素养过关,且熟悉服务工程调度规则的技术人员。
数量:可以满足闸门调控需求数量。
派出单位:优选临近且行军路线较优的单位
(2)物资
能源:保障闸门起闭的动力(电力或柴油发电机)。
储存位置:就近选择可以满足物资供应的仓库。
(3)通信
通信保障:工程运行中有线通信,网络通信,卫星通信等通信设施可靠性及服务区域信息。
(4)运输
工程调度中的运输任务主要是将闸门调度人员运输至负责闸门处。
交通工具:保障出行顺畅的可用交通工具种类及数量。
出行路线:及时了解当前交通路况,优化出行路线。
运输时间:明确调度人员各条路线所用时间。
1.2工程抢险资源
工程抢险需要的资源种类多,人员组成复杂,需要设备种类多,运输任务重。所需要的资源如下所述:
(1)物资
储存位置:以就近为原则,选择可以满足物资供应的仓库。
数量种类:主要是工程补救所用的物资,包括袋类、工具类、铅丝等。
(2)通信
通信保障:工程运行中有线通信,网络通信,卫星通信等通信设施可靠性及服务区域信息。
(3)设备
所需设备种类:根据应急救援工作,确定所需设备种类及数量。
可用设备信息:可用设备的型号、工作效率、行进速度、数量、存放位置等。
设备借调:在可用设备不能满足所需设备时,通过向其他单位借调或租赁途径保证设备满足工作要求。
(4)建筑材料
料场信息:砂石料指标、各个料场储料量、出料强度。
砂石料需要量:根据突发险情种类和级别确定完成应急救援工作需要量。
料场开采方案:砂石料可用量低于储存量时,制定各料场的开采方案或采用征用途径补充不足部分,保证砂石料满足工作需求。
(5)人员
工程抢险中需要完成的工作种类相对较多,不同工作内容对人员素质要求不同,对负责不同工作的人员分门别类进行管理。工程抢险过程中针对工作内容分别配置应急救援负责人、管理人员、技术人员、施工人员所需数量和具体派出单位。
管理人员由对工程情况熟悉,工程经验丰富的管理机构的中上层领导担任。管理人员在工程应急救援中管理人员负责统筹、部署整个工作的开展,必须非常熟悉应急救援工作过程中的所有工作任务,重要的时间节点,技术要点和难点,为整个工程救援工作地开展起到引领的作用,将会促使救援工作按部就班地进行。
技术人员在应急救援工作中负责调控水流条件,保障通信畅通,运用大型设备等具有技术难度工作的人员为技术人员,工程管理部门负责配置技术人员及其负责的工作内容。
施工人员负责对工程抢修的具体工作保证工程重新恢复供水的能力,工程管理单位往往不能供应满足施工力量要求的施工队伍,需要外部单位支援施工力量。在工程管理过程中工程性质、所处阶段和所处位置不同,可用于支援工程施工力量的单位各不相同。
施工方力量。当工程处于扩建或大规模维修时,专门的施工项目部位于工程处,施工队伍工程管理人员沟通协调便捷,施工队伍无论从设备、技术都存在其他团体人员在应急救援中无可比拟的优势,可以迅速投入应急救援工作。
军队力量在工程无建设任务时,施工方退出工程,工程附近如果有常驻军队,可与其建立长期合作关系,军队纪律严明,使命必达,但缺乏相关的工程经验和工程敏感,需要加强与合作方的交流,强化合作人员工程抢险的相关知识和技能。
民间救援力量。位于工程附近的居民,对于工程环境非常熟悉,对工程较为了解,组建民间志愿者,定期对其进行培训,可以培养成可以快速聚集的救援力量。
(6)运输
运输任务。工程抢险过程中的运输任务较工程调度而言较大,包括人员、物资、建材、设备等特点各不相同的运输任务。
运输时间。总的来说选用合适的交通工具,确定路线,计算各项运输任务所需时间,根据不同类型资源在应急救援工作中的使用时间,确定合适的运输时间节点。
运输工具:种类及数量,行驶速度,考虑天气及道路条件;
运输路线:现有的交通路线;
不同资源运输时间:根据不同资源在应急救援工作中发挥效力的时间节点确定,不能因为资源运输滞后导致应急救援工作的拖延。
完成资源信息收集之后,接下来需要确定任务持续时间。
将工程应急救援作为项目进行管理,项目中包含的具体工作成为项目中的任务。任务分为下级存在任务的摘要任务和不存在下属任务的详细任务,详细任务的持续时间决定摘要任务的持续时间。
由于制约工程调度和工程抢险详细任务完成时间的主要原因不同,计算两种工程工作内容持续时间的计算方法也就不同。确定工程调度最短持续时间的制约条件是工程运行过程中水位降低和升高的限制值,工程抢险最短持续时间的制约条件是完成应急救援工作可用的资源量。
步骤102:根据工程运行过程中水位降低和升高的限制值,确定工程调度最短持续时间。
根据输水工程调度原则中所有单位时间内允许的最大降水幅度和最大涨水幅度(通常调度规则用每小时、每天降幅和涨幅作为限制要求),根据公式1估算工程退水调控时间:
T调度——工程调度所需时间;
H现——开始调度时输水工程水位;
H目标——目标调度水位;
maxΔH时降——输水工程允许的最大每小时水位降幅;
maxΔH天降——输水工程允许的最大每天水位降幅。
根据式(2)计算工程恢复供水调控时间:
maxΔH时涨——输水工程允许的最大每小时水位降幅;
maxΔH天涨——输水工程允许的最大每天水位降幅。
步骤103:根据工程抢险各任务对应的应急救援资源,确定工程抢险各任务的最短持续时间。
在具体实现中,根据各任务的任务量以及各任务对应的应急救援资源单位完成任务量,确定任务工时;根据各任务的应急救援资源量以及所述任务工时,确定各任务的最短持续时间。
具体地,工程抢险过程中包括多个不同的任务,例如,运输物资,运输设备,工程修复等,完成每个任务所用的时间长度,影响工程抢险的工期。
同一项任务在资源数量配置不同时,工期也不相同,计算所用工期可用式3表示,一项任务的工时简单说就是工作量,任务确定后工作量就是确定的,不同资源(设备、人员)完成能力不同,确定资源单位完成任务量之后就可以计算得到任务工时,就属于固定量,根据配置的资源量来计算任务的工期。
W息——任务总工作量;
w小时——一台设备或一个人一个小时内完成的工作量;
在调整工期时,依据就是工期、工时、配置资源量之间的关系,见公式4:
工时=∑(配置资源量×工期) (4)
工程抢险不同任务的工作量也就是工时量是确定值,持续时间也就是不同任务包含的工期,取决于不同任务的工作量和资源配置量,也是缩短工期用时的理论基础。
以运输砂石料为例,共需要运输200t砂石料,可用运输工具为单辆满载为15t的自卸汽车,从沙石料场到工程破坏处的距离为150km,自卸汽车行驶速度为40km/h,
一辆自卸汽车每小时可以运输的砂石料量为:(15/(150*2/40))t
步骤104:根据工程调度最短持续时间以及工程抢险各任务的最短持续时间,确定应急调度工期。
例如,可以将工程调度最短持续时间以及工程抢险各任务的最短持续时间之和,初步确定为应急调度工期。
在具体实现中,突发灾害中不确定性因素多,不同情况下的任务持续时间长度不同,从概率分布角度采用乐观工期、悲观工期和最可能工期进行综合分析计算工期期望值,计算公式形如式(5):
a-乐观工期,在顺利的情况下完成某项任务所用的时间;
b-悲观工期,在不顺利的情况下完成某项任务所用的时间;
m-最可能工期,在正常情况下完成某项任务所用的时间,可以充分利用历史经验,以历史时间中最常出现的时间作为参数值。
考虑内外部因素对工期的不确定性影响,根据工程经验,对每项任务采用a、m、b共3个估计值计算工期期望值,采用β分布确定参数值分别为1、4、1,计算突发灾害各任务的工期期望值的计算公式为式6:
步骤105:根据工程各任务之间的逻辑关系,对所述应急救援资源进行重新分配,调整不同任务之间的重叠时间,优化所述应急调度工期。
2.1定义项目工作时间
考虑输水工程断水期间严重影响供水量产生的巨大效益,工程灾害排除工作采用24小时,一周工作7d不间断工作,直至工程恢复正常供水能力。
2.2任务逻辑关系
不同任务的逻辑关系影响任务可以开始的最早时间,确定所有任务的可以开始时间后,既可以确定各个工作的时间安排。在项目执行过程中有些任务之间存在逻辑上的先后关系,排定任务日程需要先确定任务的逻辑关系后,才能确定不同任务的执行日程,具体的逻辑关系及相关内容见表1。
表1不同任务之间逻辑关系
最为常见的逻辑关系为FS,以图3说明单代号网络图中信息,在任务A1、A2、A3都完成后,任务B才能开始,任务A称为任务B的紧前工作。单代号网络图中以节点表示工作,以箭线表示工作关系的网络图,表示形式为:
2.3延隔时间
延隔时间在描述两个任务时,体现任务之间的重叠和延迟关系,在资源满足重叠条件时开始下一项任务,比两个任务无任何重叠情况下所用的工期短。充分利用可用的重叠时间是缩短工期的又一重要途径。
以任务A(工期为6h)和任务B(工期为5h)的FS关系为例,无重叠部分时完成任务A和B工期为11h,在资源条件满足任务A进行2h重叠工况任务B可以开始安排方式下完成任务A和任务B工期为9h,示意图分别见图4和图5。
2.4关键线路
关键线路是指工作线路中包含的所有任务必须按时完成,某一个任务滞后都会导致整个应急救援工作延期,是应急救援工作按计划完成执行过程中的控制重点。
确定关键线路可以使用网络图中的时间参数计算整个方案的总时差和每个任务的自由时差,所有总时差为0的任务为关键任务,关键任务构成的线路为关键线路。
计算方法为先计算网络图中的最早开始时间,最早结束时间,最迟开始时间,最迟结束时间、任务总时差和任务自由时差六个时间参数,缩写分别为ES、EF、LS、LF、TF、FF。
ES、EF两个参数假设第一项任务的ES1=0,按照公式7和公式8从第一个任务开始,顺着工作逻辑关系箭头的方向从前向后逐项计算。
ESi=max{所有紧前工作的EF} (7)
EFi=ESi+i工作延续时间t (8)
LS、LF两个参数假设网络中的最后一项任务的LFn=EFn,从逻辑关系中的最后一个任务开始,逆着箭头的方向从后向前逐项确定计算,计算公式为公式4-8和公式4-9。
LFi=min{紧后工作的LS} (9)
LSi=LFi-i工作持续时间t (10)
TF是指在不影响整个项目最早完成时间的前提下,一项任务最多可以延迟的时间,关键TF为0的任务是关键任务,是项目按照计划完成控制重点,利用ES、EF或LS、LF进行计算,计算公式为公式11和公式12。应急救援项目中某项工作延续时间发生变化或重叠工作时间的变化都有可能改变关键线路的内容,方案中内容发生变动后都要重新确定应急救援关键线路,明确必须按时完成的任务。
TFi=LFi-EFi (11)
TFi=LSi-ESi (12)
FF是指在不影响紧后任务最早开始时间的本项任务可以延迟的时间,作为任务时间持续时间调节的参考时间,计算公式见式4-12。
FFi=min{ES(所有紧后工作)}-EFi (13)
2.5应急调度方案优化
方案优化方法主要是通过调整资源分配缩短不同任务工期,改变不同任务之间的重叠时间缩短多个任务工期。
2.6动态跟踪
本申请利用甘特图和网络图呈现不同任务之间的逻辑关系,明确组成关键线路的关键任务。明确应急救援工作开展中决定项目整体工期的控制重点,动态跟踪不同的是应急救援工作工期,分析实际完成进度与计划进度比对进行进度跟踪,分析当前进度是否滞后于计划进度。
动态跟踪简单的说就是及时准确地获得项目的实际进展情况,与项目计划进行比较,关注项目执行过程中各项工程任务实际进展与计划日程是否滞后,采取相应措施解决关键任务的滞后问题。
2.7应急调度结束
当工程正常运行时间达一定时长后,发布应急救援工作完成的信号,向应急救援参与各方发布险情解除的信号,完成应急救援工作相关文件及资料的整理和归档工作。
本申请首先制定网络图确定关键线路,明确项目执行过程中确保项目按期执行的重点任务;然后,通过资源配置优化和重叠时间优化缩短项目工期;最后,实时获取救援实际进展情况,并与计划日程进行对比,采取相应措施重点解决关键任务的滞后问题。采用项目进度控制方法管理突发工程安全灾害应急救援工作的所有工作内容,提出了不同类型任务所用最短时间的限制因素确定方法和计算方法,采用PERT技术中乐观工期、悲观工期和最可能工期按β分布确定工程抢险期望工期值,利用任务间的逻辑关系和延隔时间缩短项目工期。
下面介绍本申请技术方案在一个具体环境下的应用说明。
3.1应用对象
3.1.1工程概况
该工程水源工程位于北部,由北至南分布,供水工程总干渠长度约为134km,工程处于高寒地区,冬季最低温度低于-30℃,冻胀量较大,易出现冻胀破坏。整个渠线长度约为510km,穿越EEQS河,经过WLG河冲洪积平原和ZGE盆地及盆地中心的GEBTGT沙漠,最后止于TS北缘冲洪积平原区。
总干渠经250多m的古河断裂带地形结构复杂,断裂带极为破碎,对渠线影响较大,有近30km的渠段位于强风化层上,存在渗漏问题。
总干渠局部段地质条件差,总干渠泥岩、砂质泥岩分布面积约占渠道总面积的21.6%,其中渠底分布的泥岩长42.248km,占渠线全长的31.61%,大部分以弱中膨胀岩为主,局部段为强膨胀岩,历史渠底最大膨胀量达7cm。对渠道的安全运行存在不同程度的潜在危害。
总干渠桩号20+200~29+900m段,渠身为老第三系地层,该渠段小型褶皱和断裂发育,当渠道开挖边坡切穿砂岩与泥岩界面时,形成多处滑坡,边坡稳定问题较为突出;桩号93+260~114+850m段,大部分渠段渠身与渠基位于第四系冲洪积砂壤土地层中,上部较疏松,抗冲刷能力低,易受暴雨与洪水的冲蚀,形成较大的冲蚀沟和冲蚀空洞,使工程产生一定的位移,影响渠道安全运行。
总干渠挖方渠道总长度84.84km,占总长的63.5%,其中深挖方段长度8.15km,零星分布于桩号2+610~92+220m段,最大挖深达32m;半挖半填渠道总长度为36.77km,占总长的28%;高填方段总长度为8.86km,占总长的6.6%,主要位于WLG河河谷和较大的冲沟,最大填方高度达15m。总干渠深挖方和高填方渠段工程占比大,是工程安全运行的主要风险源,工程运行中发生破坏段的渠段几乎全部位于总干渠。
总体来说,输水工程总干渠风险源较多,工程运行过程中发生的工程安全灾害几乎都处于总干渠,总干渠工程安全风险源包括地质条件、地形条件、温度极低等,各种风险源的综合作用效应量为工程渗漏、滑坡等破坏现象。此外,总干渠自动化监测系统缺失,人工巡检监测项目有限,监测频次固定,不能全面监测工程潜在的风险,因而,灾害通常是在事故发生后人工巡检时识别出来。故此,本实例将总干渠作为对象,开展应急调度跟踪优化方法的应用示例。
3.1.2风险监测情况
总干渠的风险监测变量包括,工程环境量和工程效应量两大类。
3.1.2.1工程环境量监测
(1)气温观测。工程所在地环境恶劣,夏季温度较高,冬季温度偏低,日温差大,最高气温在38.6℃,最低气温在低于-30℃,每日进行监测气温资料。
(2)降雨观测。总干渠沿线共布设6个雨量监测站,采集降雨量数据,分析年降雨量变化幅度及变化规律,暴雨观测在日常巡视检查中做定性判断。
3.1.2.2工程效应量监测
总干渠针对工程效应量的监测主要有经常检查和定期检查两种。工程运行过程中,经常检查中渗流量和水质;供水前和供水结束后进行定期检查,并对工程破坏处进行整修。
(1)经常检查。运行运管人员每日对总干渠进行巡视检查,并对沿线各渗水点及横排渗水点的水质、渗流量进行观测,测次为每日人工采集数据一次。
(2)定期检查。在工程开始供水之前完成渠道及渠系建筑物徒步巡检工作,并对工程缺陷部位进行维修,完成闸门护栏安装、及渠道设备维护保养,水尺喷射,做好渠道通水准备。在工程退水完成之后徒步巡检,检查闸门等设备、工程缺陷处,维修工程缺陷处,对设备进行养护,对运行期间渠道边坡滑塌盖压位置进行修整,恢复工程原有结构。
3.1.3总干渠调度规则
分调中心根据总调指令按照总干渠的运行要求调增流量,增幅在5m3/s,控制渠道每2小时水深增幅不大于50cm,全天水深增幅不大于100cm;水位降低严格按照运行要求进行,控制总干渠水位降幅每小时不超过30cm,日降幅不超过50cm。
3.1.4工程管理模式
工程采用″管养分离″的养护模式,管理部门只负责工程管理,不设置工程养护队伍,当发生大规模工程突发破坏时,人力资源的解决办法是:存在施工队伍时,与施工方合作排除险情;当不存在施工队伍时,与当地常驻军队兵团合作排除险情。物资储存在各管理处和部分管理站,设备主要存放于水源工程管理处,发生工程灾害时,再运输到需要位置,大规模应急救援过程中,多种调控方法涉及部门较多,应急救援难度大。
3.1.4.1工程管理机构
工程管理机构由高到低分别为管理局、管理处和管理站三级。输水工程沿线设置管理处和管理站两级管理部门,管理站和管理处工程运管科直接管理渠段,管理处管理下属管理站。管理机构基本位于管辖渠段中间位置,总干渠管理一站和管理二站的管辖长度分别为79.047km和76.372km,其管辖渠段具体信息见表2。
表2某输水工程总干渠管理机构管辖渠段表
3.1.4.2人员
在工程应急救援过程中,渠段发生灾害处所属管理处所有人员必须赴现场救援,工程应急救援工作中,主要分为管理人员、闸门调控人员和施工人员。管理人员,负责应急救援工作的部署、管理和控制;闸门调控人员,负责闸门的关闭和开启;施工人员是除管理人员和闸门调控人员外的其他人员,在应急救援工作中作为施工力量。
总干渠管理处所有人员数量共计42人,闸门调度人员8人,应急救援工作中采用多人调控退水方法,每个闸门设置1个闸门调控人员进行调控,需调控闸门总数为8个,8个闸门调度人员全部用于闸门调控,其余人员在现场服从管理人员指令完成工程抢险工作,当工程灾害规模较大,管理处管理人员不足以应对时,请求工程管理周围协议兵团提供支援,兵团可提供100~150兵力投入工程抢险。
3.1.4.3设备
工程调度和工程抢险所需要的设备种类不同,工程调度中使用抽水泵辅助排水,避免输水工程闸前水位漫溢渠顶破坏工程;工程抢险中使用装载机、挖掘机、自卸汽车和推土机等常用机械完成工程输水功能修复。
(1)管理机构设备
总干渠的机械设备存放在管理一站、DS管理处和管理二站,存放工程运管人员出行用的皮卡共计三辆和辅助排水的汽油泵和电泵共计49台,各管理机构的设备类型及数量见表3。
表3某输水工程总干渠管理机构设备存放信息表
(2)管理局自有设备
管理局自有机械设备位于总干渠开始位置的水源工程,履带式机械设备包括6台推土机,4台挖掘机;轮胎式机械包括半挂车牵引设备拖头1辆,运输行走装置为履带式机械的低平板半挂车1辆,运输松散砂石料的20T半挂车1辆和15T自卸汽车8辆,运油车一辆。还存放工程维修运行过程中需要的洒水车,运油车和随车吊等常用机械。机械设备存放于输水工程总干渠取水口(原工程建设处),由总干渠DS管理处负责管理。
3.1.4.4物资
物资储存地点为管理处和管理站,物资种类主要为袋类、铅丝和安全防护设备等,按照储存要求定期补充,保证数量满足使用,总干渠应急救援所用物资分布位置、种类及数量见表4。
表4应急救援物资种类统计表
总干渠末端设置沙石料场,位于DS管理处和管理二站中间。
3.1.4.5交通路线
渠道工程沿线修建的伴渠公路,输水工程总干渠二次扩建的施工道路可以作为工程应急救援的运输道路,兵团至工程道路使用现有道路。
3.2应急调度
输水工程的突发险情多需要工程调度和工程抢险共同执行才能恢复供水,总干渠明渠边坡滑塌现象最为常见。本实例设置渠道边坡滑塌具体情境开展应急救援工作,进行计划、优化、跟踪等不同环节管理,确定规模下应急救援工作的控制重点。
3.2.1灾害情境设定
渠道21+586.2-21+906.2段渠道边坡下滑或渠道两侧高边坡下滑320m,造成渠道堵塞,发生渠水外溢。
3.2.2工程调度
在发现渠道边坡滑塌险情后,第一时间汇报上级单位便于快速制定闸门调度方案。
关闭总干渠0+227进水闸,停止引水,同时为避免下游渠道水位骤降,根据水位下降情况逐步减小20+000分水闸、49+320分水闸、93+656退水闸、123+556退水闸、138+840分水闸分水流量,逐步调节20+060节制闸、57+300节制闸、93+656节制闸、123+556节制闸节制运行。
3.2.3工程抢险
3.2.3.1建立资源工作表
根据工程应急救援可以使用的资源,更新资源工作表,作为应急救援工作的物资基础,本次应急救援项目中可以使用的资源见表5。
表5资源工作表
3.2.3.2工程抢险工作计划
项目计划包含应急救援工作中的所有任务,考虑各个任务之间的逻辑关系、持续时间和所需资源,是渠道边坡滑塌应急救援工作开展的″蓝图″。渠道边坡滑塌导致严重壅水时,需要使用挖掘机和推土机清除滑塌体,要求输水工程水量全部退出,紧急退水工况时每个闸门控制人员负责单个闸门的调度。
(1)项目任务
项目计划是由不同详细任务和摘要任务构成,详细任务为没有下一级子任务的任务;摘要任务为包含子任务的任务,包含子任务层数越高级别越高,其不同任务级别高低和结构关系可以用WBS表示,以″1″和″1.1″、″1.2″、″1.3″、″1.4″为例,其中″1″为摘要任务,包含″1.1″、″1.2″、″1.3″、″1.4″四个详细任务,创建任务列表和WBS见表6。
(2)确定工期
确定应急救援工作任务后,需要确定各个任务之间存在的逻辑关系,计算工期,工程调度和工程抢险确定的工期方法不同,应急调度工期为输水工程调度规则计算出的最短时间,确定工期后再配置资源,增加闸门调控人员的数量并不能缩短工期;
1)计算工时量。工程抢险需要先确定工作量也就是工时量后,根据所拥有的工时资源进行配置,计算出计划工期,工期值随着配置工时资源量的增加而缩短,渠道边坡滑塌工时量通过与工程管理人员共同商议后决定。
2)分配资源。完成逻辑优化后和工时量计算后,配置完成任务所需要的资源,包括人员、物资、设备等,根据应急救援工作重点关注工期的特点,因此主要考虑影响工期的工时资源和主要的材料资源。根据资源工作表中资源对详细任务逐项配置资源,资源分配中数量采用百分号表示,400%表示4个单位,无数字表示时为100%(1个单位)。
(3)时程分配
考虑每项工时资源工时量后可以获得任务工期值,综合所有包含逻辑关系的任务后,获得整个应急救援工作完成所需的时间长度和不同任务之间时间关系,确定项目的开始时间后,由于应急救援工作的特殊性设定每日工作24h,每周工作7天的时间进行工作分配,完成对所有任务的时程分配。假设二级渠道边坡滑塌项目的开始时间为2020年5月1日8:00,完成对所有任务的时间安排,在完成项目计划时可以获得本次应急救援工作结束时间为2020年5月31日15:51,初步计划工期为31d,不同任务的时间安排见表6所示。
初步计划的关键任务见图6所示灰色框图内标识号对应的任务。
表6二级渠道边坡滑塌灾害应急救援项目(初步)计划
3.2.3.3抢险工作计划优化
(1)资源配置优化
工程抢险总工期是由关键线路上的各个关键任务决定的,缩短关键任务才可以缩短整个项目的工期。
工程调度中的退水和恢复供水受输水工程调度规则限制不能进行优化,当前计划中可缩短的任务包括″运输机械设备(0.73d)″、″运输砂石料(17.33d)″、″袋装砂石料盖压(1.81d)″三个任务可以通过调节工时资源缩短工期。其中″运输砂石料(21.67d)″工期最长进行资源配置优化可以缩短的工期明显,其次是″袋装砂石料盖压(1.81d)″,由于″运输机械设备(0.73d)″资源完全利用,工期主要有渠道边坡滑塌位置与设备存放地点距离和运输设备行驶速度决定,提高行驶速度可能会带来危险且缩短工期极短,安全起见,不采取提高行驶速度缩短工期。
在此次工程灾害应急救援项目中,″运输砂石料(21.67d)″、″袋装砂石料盖压(1.81d)″工时资源尚未得到最大程度利用,可以从增加工时资源去缩短工期。将闲置运输车辆全部投入运行,增加工时资源,缩短该任务工期,优化后该任务的工期为4.33d,缩短了17;″袋装砂石料盖压(1.81d)″工程灾害渠段管理处可用所有人员全部参加现场救援,但尚未向合作兵团发出邀请,增加施工人员力量100人后的工期为0.42d,本任务的工期缩短了1.39d。
(2)重叠时间优化
完成单个关键任务工期优化工作后,仍可以利用不同任务之间的重叠时间缩短整个项目的工期,紧急退水属于多人调控闸门,每个闸门均要设置闸门调控人员,因此任务″调度人员到岗″可以在任务″闸门调度方案″完成时完成人员调度,可以缩短工期0.5h,在恢复供水时,″闸门调控人员到岗″可以在工程抢险最后一个任务″宾格网围护″完成之前到达,缩短工期时间0.5h,总工期共缩短1h。
在完成资源配置和重叠时间优化后的项目计划内容见表7,单个任务持续时间的变化可能会引起决定项目工期的关键任务的变化,重新确定优化后的关键任务,用网络图表示图7所示灰色框图内标识号对应的任务。
表7二级渠道边坡滑塌灾害应急救援项目(优化)计划
3.2.4应急调度日历视图
优化计划在确定开始时间后可以获得各个时段需要完成的工程任务,为读取信息方便,采用日历视图的形式进行表达,具体信息见图8。
3.2.5应急调度动态跟踪
3.2.3.1设置比较基准
优化完成后的项目计划是项目执行过程中的目标,是跟踪过程中的比较基准,工期管理的参照点,初次制定项目计划时,由于信息掌握不完全或者项目的内外部因素发生了变化,提前制定的计划不再适用,应急救援项目实际进展不能与项目计划完全一致,需要在项目实际进展信息的基础上优化形成新的项目计划。项目计划与动态跟踪循环进行直至完成应急救援工作,在整个项目执行的任何阶段均可设置新的比较基准,最多可以设置11个比较基准。
3.2.3.2动态跟踪
所谓动态跟踪就是说及时准确地获得项目的实际进展情况,并与项目计划进行比较,从而及时发现项目执行过程中的进度滞后问题。
项目管理方案在甘特图视图下,清晰地展现不同任务之间的逻辑关系和直接影响工期的关键线路。动态跟踪主要对象是控制项目的工期,进度跟踪通过对比实际完成进度与计划进度比对,重点关注滞后任务对整个项目工期的影响,尤其是滞后的关键任务,假设关键任务″挖除混凝土面板块″的″实际开始时间″为2020年5月14日10:09,晚于″比较基准开始时间″2020年5月13日10:09,实际情况与比较基准滞后1d,导致关键线路后的所有任务都滞后1d,从图9左侧″开始时间″体现,图9右侧甘特图更为直观。
由于关键线路上,任务″挖除混凝土面板块″滞后的任务都已经最大程度上进行优化,目前采取将当前开始时间作为″比较基准1″中的时间作为后期项目执行控制进度的依据。完成新增比较基准结果见图10,图9中的甘特图为比较基准,新增甘特图为″比较基准1″,以任务″挖除混凝土面板块″滞后对后续工作″开始时间″为依据影响制定。
3.2.5应急调度方案保存
应急调度工作开展过程中,项目管理不同任务资源配置、工期、逻辑关系和重叠关系等较多影响救援抢险工期的因素会有工程实际经验依据,可以进行高效优化,保存此次项目管理文件作为工程管理过程中的渠道边坡滑塌的应急救援方案库,对工程风险管理大有裨益。
本申请将项目管理过程中的进度控制引入引调水工程应急调度中,本申请构建了一种引调水应急调度的跟踪优化方法及系统,可辅助制定应急调度工计划制定并实现其动态优化,减轻了应急调度的决策难度;本实例形成的优化方案,丰富了工程突发险情应急救援方案库,可有效提高应急救援效率。
引调水工程应急调度包括工程调度和工程抢险。本申请提出的方法及系统实现了工程调度和工程抢险的统一,通过调整资源配置、缩减重叠实现,缩短了应急调度任务工期,为工程提早恢复供水提供了技术支撑。
本申请工作流程实现了应急调度的跟踪优化。事故发生后,要求快速响应。受响应时间显著,初始应急调度计划可能不尽合理,调度过程需要跟进调整,此外,调度抢险过程事故发展的具有不确定性,同样需要跟踪管理调度计划,本申请构建的跟踪优化工作流程,能够借助事故发生、发展的监测信息,实时跟踪,动态优化调整应急调度工作计划。
本申请另一实施例还提供了一种引调水工程应急调度的跟踪优化系统,参照图11,所述系统包括:
第一模块1101,被配置为获取应急救援资源信息;
第二模块1102,被配置为根据工程运行过程中水位降低和升高的限制值,确定工程调度最短持续时间;
第三模块1103,被配置为根据工程抢险各任务对应的应急救援资源,确定工程抢险各任务的最短持续时间;
第四模块1104,被配置为根据工程调度最短持续时间以及工程抢险各任务的最短持续时间,确定应急调度工期;
第五模块1105,被配置为根据工程各任务之间的逻辑关系,对所述应急救援资源进行重新分配,调整不同任务之间的重叠时间,优化所述应急调度工期。
在一种可选的实现方式中,所述工程调度最短持续时间包括工程退水调控时间,所述第二模块具体被配置为:
根据输水工程调度原则中所有单位时间内允许的最大降水幅度,按照以下公式计算所述工程退水调控时间:
其中,H开始为开始调度时输水工程水位;H目标为目标调度水位;maxΔH时降为输水工程允许的最大每小时水位降幅;maxΔH天降为输水工程允许的最大每天水位降幅。
在一种可选的实现方式中,所述工程调度最短持续时间包括工程恢复供水调控时间,所述第二模块具体被配置为:
根据输水工程调度原则中所有单位时间内允许的最大涨水幅度,按照以下公式计算所述工程恢复供水调控时间:
其中,H开始为开始调度时输水工程水位;H目标为目标调度水位;maxΔH时涨为输水工程允许的最大每小时水位降幅;maxΔH天涨为输水工程允许的最大每天水位降幅。
在一种可选的实现方式中,所述第三模块具体被配置为:根据各任务的任务量以及各任务对应的应急救援资源单位完成任务量,确定任务工时;
根据各任务的应急救援资源量以及所述任务工时,确定各任务的最短持续时间。
在一种可选的实现方式中,所述各任务之间的逻辑关系包括完成-开始关系、完成-完成关系、开始-开始关系以及开始-完成关系。
本实施例提供的引调水工程应急调度的跟踪优化系统,能够实现图1所示方法实施例中的各个过程和效果,为避免重复,这里不再赘述。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
最后,还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语″包括″、″包含″或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句″包括一个......″限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的一种引调水工程应急调度的跟踪优化方法及系统进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种引调水工程应急调度的跟踪优化方法,其特征在于,所述方法包括:
获取应急救援资源信息;
根据工程运行过程中水位降低和升高的限制值,确定工程调度最短持续时间;
根据工程抢险各任务对应的应急救援资源,确定工程抢险各任务的最短持续时间;
根据工程调度最短持续时间以及工程抢险各任务的最短持续时间,确定应急调度工期;
根据工程各任务之间的逻辑关系,对所述应急救援资源进行重新分配,调整不同任务之间的重叠时间,优化所述应急调度工期。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据工程抢险各任务对应的应急救援资源,确定工程抢险各任务的最短持续时间的步骤,包括:
根据各任务的任务量以及各任务对应的应急救援资源单位完成任务量,确定任务工时;
根据各任务的应急救援资源量以及所述任务工时,确定各任务的最短持续时间。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述各任务之间的逻辑关系包括完成-开始关系、完成-完成关系、开始-开始关系以及开始-完成关系。
6.一种引调水工程应急调度的跟踪优化系统,其特征在于,所述系统包括:
第一模块,被配置为获取应急救援资源信息;
第二模块,被配置为根据工程运行过程中水位降低和升高的限制值,确定工程调度最短持续时间;
第三模块,被配置为根据工程抢险各任务对应的应急救援资源,确定工程抢险各任务的最短持续时间;
第四模块,被配置为根据工程调度最短持续时间以及工程抢险各任务的最短持续时间,确定应急调度工期;
第五模块,被配置为根据工程各任务之间的逻辑关系,对所述应急救援资源进行重新分配,调整不同任务之间的重叠时间,优化所述应急调度工期。
9.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述第三模块具体被配置为:
根据各任务的任务量以及各任务对应的应急救援资源单位完成任务量,确定任务工时;
根据各任务的应急救援资源量以及所述任务工时,确定各任务的最短持续时间。
10.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述各任务之间的逻辑关系包括完成-开始关系、完成-完成关系、开始-开始关系以及开始-完成关系。
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