CN112668207A

CN112668207A - 一种基于构筑物体型信息构建工程安全和预警信息的方法

Info

Publication number: CN112668207A
Application number: CN202110124075.0A
Authority: CN
Inventors: 叶复萌; 邓刚; 李建秋; 张延亿; 陈辉; 向正林; 王元勇
Original assignee: Peak and Frequency Regulation Power Generation Co of China Southern Power Grid Co Ltd
Current assignee: Peak and Frequency Regulation Power Generation Co of China Southern Power Grid Co Ltd
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2021-04-16

Abstract

本发明涉及工程安全预警技术领域，尤其涉及一种基于构筑物体型信息构建工程安全和预警信息的方法；本发明中通过利用数学模型对水工建筑物(构筑物)的运行状态进行分析，然后构建工程安全和预警信息的展现模式，然后利用数学力学模型(建立大坝水位‑稳定渗流量等知识库，然后开发监控系统的监测量分级预警设置功能，对其水工监测数据进行深度挖掘分析，并探索水工建筑物深层次规律，从而达到提升本发明对构筑物的监测和预警的程度和覆盖面较窄以及实现智能化联网管理的效果。

Description

一种基于构筑物体型信息构建工程安全和预警信息的方法

技术领域

本发明涉及工程安全预警技术领域，尤其涉及一种基于构筑物体型信息构建工程安全和预警信息的方法。

背景技术

在申请号为：CN201710061924.6的专利文件中公开了一种建筑物或构筑物消防安全风险评估及追溯方法，社会单位能以移动终端的计划“提醒、辅助和记录”功能高效且低成本的执行消防工作，以“三色预警”数据为对照，有针对性的“责任落实”和“提升自我服务保障能力”，强化单位自我管理职责；以“建筑物或构筑物消防安全指数”为对照，参与到消防公共安全管理中来，充分体现消防的公共属性；为消防监督部门提供社会面消防形势基础数据，科学筛查消防隐患单位并有针对性的进行重点监管；研究开发消防技术服务中介的电子商务模式及实时火灾风险评估模型和火灾保险的互联网推广模式。

但是，在实际应用的过程中上述方法对构筑物的监测和预警的程度较低、覆盖面较窄以及不能进行智能化联网管理等问题，例如：因为监测和预警不到位，导致工作人员无法及时的发现问题以及处理问题，则会对建筑安全造成一定的影响，更加严重时可能会导致事故的发生，且不能智能化管理也会更加的耗费人力和物力，造成操作的不便等。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于构筑物体型信息构建工程安全和预警信息的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤(一)系统利用数学模型对水工建筑物(构筑物)的运行状态进行分析，挖掘构筑物安全监测值发展变化规律及影响因素，以对水工监测对象的安全状况做出评估，预警风险、修正预警指标，为电站运行调度和维护管理提供智能化的决策支持；

步骤(二)，构建工程安全和预警信息的展现模式，基于构筑物体型等信息建立重要的大坝、地下构筑物等的三维呈现模型，并可按照不同性态(属性)进行颜色渲染，形象化展示大坝、厂房等水工建筑物的安全状态；

步骤(三)，利用数学力学模型(诸如但不限于：元件模型、有限元模型、有限差分模型等)对水工建筑物(构筑物)的运行状态进行分析，建立大坝水位-稳定渗流量等知识库；

步骤(四)，开发监控系统的监测量分级预警设置功能，以实现重点测点的自动警告，系统结合既有监测资料分析和数据挖掘分析的成果，可设置重点水工建筑物监控标准和阈值，监测量实现分级预警设置功能，实现重点测点的自动警告，并即时以站内文本或语音方式对用户进行提示，系统支持对预警信息的处理；

步骤(五)，对其水工监测数据进行深度挖掘分析，探索水工建筑物深层次规律。

优选的，所述方法还设有一套与之匹配的系统平台。

优选的，所述系统平台的架构采用三层结构(MVC)，由显示层(V)、业务应用层(C)、数据层(M)组成：显示层(V)实现水情数据接收管理、水情实时监视、水情数据查询、知识库等交互操作；业务应用层(C)实现数据接收、数据清洗、模型算法、消息服务组件服务，为系统日志、系统安全、数据管理、数据分析等应用提供支持；数据层(M)实现对数据库MSSQL/MYSQL的读写操作、数据缓存处理、文件存储功能。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明中通过利用数学模型对水工建筑物(构筑物)的运行状态进行分析，然后构建工程安全和预警信息的展现模式，然后利用数学力学模型(建立大坝水位-稳定渗流量等知识库，然后开发监控系统的监测量分级预警设置功能，对其水工监测数据进行深度挖掘分析，并探索水工建筑物深层次规律。从而达到提升本发明对构筑物的监测和预警的程度和覆盖面较窄以及实现智能化联网管理的效果。

附图说明

图1为本发明水工监测平台拓扑图；

图2为本发明系统平台架构图；

图3为本发明系统功能模块结构图；

图4为本发明数据管理模块结构图。

图例说明：

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

一种基于构筑物体型信息构建工程安全和预警信息的方法，方法包括以下步骤：

步骤(一)系统利用数学模型对水工建筑物(构筑物)的运行状态进行分析，挖掘构筑物安全监测值发展变化规律及影响因素，以对水工监测对象的安全状况做出评估，预警风险、修正预警指标，为电站运行调度和维护管理提供智能化的决策支持。

步骤(二)，构建工程安全和预警信息的展现模式，基于构筑物体型等信息建立重要的大坝、地下构筑物等的三维呈现模型，并可按照不同性态(属性)进行颜色渲染，形象化展示大坝、厂房等水工建筑物的安全状态。

系统采用WebGL轻量化技术，基于BIM+GIS方案路线构建水工建筑物的三维展示，系统兼容市面主流BIM模型(Autodesk、Bentley、Catia等)的数据，用户可将已有的大坝、地下构筑物等模型上传至系统，必要时重构部分构筑物的三维BIM模型，实现大坝、厂房等水工建筑物的形象化展示。系统支持对电站集群内的每一个电站三维模型配置，系统通过浏览器可将三维模型实时展示，支持拖动、缩放、漫游等操作；系统将结合大坝工程安全和预警信息模块，实时接收预警信息，当有预警信息时，系统可在水工建筑物(构筑物)运行性态下，按照不同性态(属性)进行颜色标识，形象化展示大坝、厂房等水工建筑物的安全状态。

步骤(三)，利用数学力学模型(诸如但不限于：元件模型、有限元模型、有限差分模型等)对水工建筑物(构筑物)的运行状态进行分析，建立大坝水位-稳定渗流量等知识库。

系统结合力学模型算法，对水工建筑物(构筑物)的运行状态进行分析，建立相应的知识库。系统可对知识库文档类型管理、文档权限管理，支持用户自定义文档上传，系统还支持系统内部生成的报表、报告内容作为文档存放在知识管理系统中，知识库中的文件除了可以下载查阅，所有统计表单应用的处理过程也都可以存放在知识管理系统中供用户下载查阅。

步骤(四)，开发监控系统的监测量分级预警设置功能，以实现重点测点的自动警告，系统结合既有监测资料分析和数据挖掘分析的成果，可设置重点水工建筑物监控标准和阈值，监测量实现分级预警设置功能，实现重点测点的自动警告，并即时以站内文本或语音方式对用户进行提示，系统支持对预警信息的处理。

系统结合既有监测资料分析和数据挖掘分析的成果，可设置重点水工建筑物监控标准和阈值，监测量实现分级预警设置功能，实现重点测点的自动警告，系统预警可分为四级，并即时以站内文本或语音方式对用户进行提示，系统支持对预警信息的处理。

方法还设有一套与之匹配的系统平台。

系统平台的架构采用三层结构(MVC)，由显示层(V)、业务应用层(C)、数据层(M)组成：显示层(V)实现水情数据接收管理、水情实时监视、水情数据查询、知识库等交互操作；业务应用层(C)实现数据接收、数据清洗、模型算法、消息服务组件服务，为系统日志、系统安全、数据管理、数据分析等应用提供支持；数据层(M)实现对数据库MSSQL/MYSQL的读写操作、数据缓存处理、文件存储功能。

系统采用成熟的三层分布式框架，针对用户访问量及数据量可灵活配置，如对数据库、文件存储、缓存模块分布部署配置；系统支持云平台或独立服务器安装，可与南网数据中心定制统一的标准化数据交互协议，实现数据采集；系统在网络环境下，通过PC浏览器，实时访问平台内容，并且支持多用户多角色并发登录操作。

基于大数据分析和三维展示的水工监测信息平台，基于windows系统开发，采用三层分布式及模块化技术进行架构设计；采用成熟的关系型数据库，支持MSSQL、MYSQL数据库；系统运用现有的信息化、智能化应用以及成熟的框架.Net5.0+，集成利用先进的Socket网络通信技术，采用联邦式、数据仓库和中间件等方法来构建整个系统的应用，根据系统的数据特点，统一数据标准规范，针对平台资源信息共享，业务实时响应和决策分析，深入考虑各业务系统的安全性，并实现系统实时运行状态监控。

系统平台架构采用三层结构(MVC)，由交互显示层(V)、业务数据应用层(C)、数据处理层(M)组成，系统运行在基础设施服务上，基础服务包括服务器、专有网络、数据库等。

交互显示层(V)：实现平台管理、电站数据管理、三维模型展示、数据可视化、工程结构拓扑、报表报告、规范制度、数据分析等交互操作；

业务数据应用层(C)：实现交互层所需业务数据处理，为水工、水情应用提供支持，如钉钉服务、系统日志、系统安全、数据管理、数据分析等服务支持；

数据处理层(M)：数据中台，实现对原始数据的清洗、加注标签、大数据计算等服务，实现对数据库MSSQL/MYSQL的读写操作、数据缓存处理、文件存储等功能，为业务层或其他应用提供底层数据。

系统根据用户分析，将角色分为集团用户、电站用户、管理员，管理员可根据实际组织情况，自定义增加角色及配置其相应权限。系统根据不同的用户角色权限，显示不同的功能模块，管理员用户具有平台管理、电站集群维护、工程结构配置等功能，非管理员无权限配置系统，仅有平台常规操作权限；集团用户可浏览所有已接入的电站数据信息，电站用户仅可浏览本电站相关数据信息。

系统设计功能模块包括平台管理、工程信息、三维展示、数据管理、报警管理、报表管理、常规分析、高级分析、平台展示、规范制度、定检信息、水情信息、知识库等。

系统以公司电厂集群管理的角度出发，用户管理员具备管理整个平台的能力，用户管理员登录平台后，可对用户、权限、运维信息、规范制度分类、电站管理等模块进行操作，如系统接入新的电站，只需用户管理员在后台对电站结构、设备、部位配置、对电站的模型配置、对电站的报表格式配置，对电站的报警参数及报警方式配置，对电站流域图进行配置即可，无需修改程序。对于已接入的电厂系统以卡片方式和GIS图方式展示，当用户要进入某一个电站时，点击卡片或GIS点位即可进入电站独立信息模块，可查看电站的三维图，工程信息，点位数据、报表报告、规范制度、水情信息等信息。

系统支持对电站集群内的每一个电站工程信息独立配置，包括工程平面图、图片热点链接、工程介绍、工程结构图、断面图、刨面图等，图上相应部位显示相应所属设备的监测值。

系统采用WebGL(BIM+GIS)轻量化技术,兼容市面主流三维格式的加载,支持对电站集群内的每一个电站三维模型配置，支持拖动、缩放、漫游等操作，可利用电厂已有的三维系统，结合大坝工程安全和预警信息模块，实时接收预警信息，当有预警信息时，系统可在水工建筑物运行性态下，按照不同性态(属性)进行颜色标识，形象化展示大坝、厂房等水工建筑物的安全状态。

系统支持对电站集群内的电站数据独立管理，用户可以对仪器进行统计，数据查询及编辑、录入、导出，用户可自定义组合工程结构、组内设备信息、时间条件实现对水工建筑物数据的模糊查询：

(1)数据查询支持对工程结构列表及组内设备信息联动展示，自定义时间作为查询条件，可自动生成过程线及相应数据列表，用户对数据可进行编辑、删除、导入或导出操作，(2)数据查询支持对工程结构列表组内的多个设备、自定义时间作为查询条件，可自动生成多条过程线，仪器统计功能对电站内的设备类型数量、占比、数据量进行了统计，为管理人员提供了依据。

系统支持对每个电站数据独立管理，当管理员登录时，可结合既有监测资料分析和数据挖掘分析的成果，设置重点水工建筑物监控指标和报警阈值，监测量实现多级预警设置功能，并实现重点测点的自动报警，发生报警时系统按照报警推送配置方式即时以站内消息或钉钉方式对指定用户进行提示，用户可查询报警信息及对报警数据统计，也可对报警信息进行处理及问题反馈。

系统支持用户进行报表查询、报表下载操作功能，管理员根据管理需求，可以任意定制报表格式，表单从设计到完成，操作简单方便快速，不需要专业开发语言也能使用，定制后的报表在后台定时自动进行统计计算，方便用户进行查询和显示。

系统提供常规数学模型算法，对数据结果计算，用户可利用模型对水工部位的监测设备进行数据分析，如分析监测物理量与环境量之间的相关性，对多只设备进行编组，实现成组的数据分析，对应力计组应力的分析等，并将计算成果入仓到相关知识库中。

系统数据分析基于大数据平台和人工智能算法对安全监测数据进行深入挖掘分析，大坝安全性态指标与监测数据之间的内在联系，形成大坝安全性态的智能化预测方法，并且总结被测对象历史运行性态的基本规律，对水工监测对象的安全状况进行快速评估。

系统利用数学模型对水工建筑物(构筑物)的运行状态进行分析，挖掘构筑物安全监测值发展变化规律及影响因素，以对水工监测对象的安全状况做出评估，预警风险、修正预警指标，为电站运行调度和维护管理提供智能化的决策支持。

系统实现规范与制度文档的上传、下载及在线阅读功能，管理员有文档分类管理和上传及删除文档的权限，文档分类可动态添加文档类型，如国家政策法规、国家标准、行业标准、规程、标准制度或公司相关制度等，其他用户仅有查阅及下载权限。当文档上传成功后，将在文档列表中显示，管理用户可对其进行删除操作，其他用户可点击下载按钮可对文档进行下载操作，击标题进入阅读页面。

系统实现枢纽基本资料及大坝注册信息的展示及编辑功能，实现人员定检信息上传及查询功能，电站用户可将现场检查情况进行拍照记录并上传至平台，电站相关责任人可审核及处理定检信息，对于上传的定检信息可按时间、是否处理等条件进行查询及查阅详细信息。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种基于构筑物体型信息构建工程安全和预警信息的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

步骤(一)利用数学模型对水工建筑物(构筑物)的运行状态进行分析，挖掘构筑物安全监测值发展变化规律及影响因素，以对水工监测对象的安全状况做出评估，预警风险、修正预警指标，为电站运行调度和维护管理提供智能化的决策支持；

2.根据权利要求1所述的一种基于构筑物体型信息构建工程安全和预警信息的方法，其特征在于：所述方法还设有一套与之匹配的系统平台。

3.根据权利要求2所述的一种基于构筑物体型信息构建工程安全和预警信息的方法，其特征在于，所述系统平台的架构采用三层结构(MVC)，由显示层(V)、业务应用层(C)、数据层(M)组成：显示层(V)实现水情数据接收管理、水情实时监视、水情数据查询、知识库等交互操作；业务应用层(C)实现数据接收、数据清洗、模型算法、消息服务组件服务，为系统日志、系统安全、数据管理、数据分析等应用提供支持；数据层(M)实现对数据库MSSQL/MYSQL的读写操作、数据缓存处理、文件存储功能。