CN113112760A - 一种水电站溃坝灾难事件情景构建与应急评估分析系统 - Google Patents

一种水电站溃坝灾难事件情景构建与应急评估分析系统 Download PDF

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谭玲艳
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Abstract

本发明公开了一种水电站溃坝灾难事件情景构建与应急评估分析系统，包括环境监测模块、数据处理模块、情景构建模块、控制模块、应急预案管理模块和报警模块，所述环境监测模块与数据处理模块电性连接，所述数据处理模块与情景构建模块电性连接，所述控制模块分别与应急预案管理模块和报警模块电性连接；本发明主要是情景构建模块根据实际坝体数据比对结果构建坝体事故情景，再通过应急预案管理模块进行应急预案的设计、实施和分析，同时当数据处理模块处理的数据达到正常数据上限时，控制模块将启动报警模块给人们进行橙色警示，便于人员对应急预案实施提前准备，一定程度上给应急预案实施争取足够的时间。

Description

一种水电站溃坝灾难事件情景构建与应急评估分析系统
技术领域
本发明属于溃坝灾难事件情景构建技术领域，具体涉及一种水电站溃坝灾难事件情景构建与应急评估分析系统。
背景技术
溃坝的发生和溃坝洪水的形成属于非正常和难于预测的事件，突然失去阻拦的水体常以立波的形式向下游急速推进，水流汹涌，时速常达20-30km以上，下游临近地区，难以防护，给人们的生命安全和财产安全造成很大的威胁，为减小因溃坝造成的损失，需提前对溃坝灾难事件进行情景构建与应急评估分析。
但是，在现有技术中，溃坝灾难事件情景构建与应急评估分析系统不够完善，当周边环境检测数据达到上限时，不能及时通过多种通道给人们警告，从而不能争取较多的实施相对应的应急预案时间。
为此，我们提出一种水电站溃坝灾难事件情景构建与应急评估分析系统来解决现有技术中存在的问题，使其一定程度上为实施相对应的应急预案争取足够的实施时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水电站溃坝灾难事件情景构建与应急评估分析系统，通过环境监测模块、数据处理模块、情景构建模块、应急预案管理模块、控制模块与报警模块的配合使用，以解决上述背景技术中提出现有技术中因系统不够完善，导致不能及时通过多种通道给人们警告，从而不能争取较多的实施相对应的应急预案时间的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种水电站溃坝灾难事件情景构建与应急评估分析系统，包括环境监测模块、数据处理模块、情景构建模块、控制模块、应急预案管理模块和报警模块，所述环境监测模块与数据处理模块电性连接，所述数据处理模块与情景构建模块电性连接，所述情景构建模块与控制模块电性连接，所述控制模块分别与应急预案管理模块和报警模块电性连接，所述环境监测单元包括水位监测组件、坝体破损监测组件、雨量检测组件和视频监测组件，所述水位监测组件、雨量检测组件和视频监测组件均与数据处理模块电性连接，所述坝体破损监测组件与控制模块电性连接。
优选的，所述数据处理模块包括数据接收单元、数据比对单元、标准数据参数设置单元和储存单元，所述数据接收单元和标准数据参数设置单元均与数据比对单元电性连接，所述标准数据参数设置单元包括坝体高度、水位高度和实际水位与标准水位相差值，所述视频监测组件与储存单元电性连接。
优选的，所述水位监测组件设置为水位传感器，所述坝体破损监测组件包括拉力小于2N的导电线和电流监测传感器，所述导电线分别等距填埋在坝体不同高度的内部，所述导电线与电流监测传感器电性连接，所述电流监测传感器与控制模块电性连接，所述视频监测组件设置为带有定位功能的摄像头。
优选的，所述情景构建模块包括情景设计单元、情景事件演示单元、演示事件数据计算单元和数据储存单元，所述情景设计单元与情景事件演示单元电性连接，所述情景事件演示单元与演示事件数据计算单元电性连接，所述事件数据计算单元与数据储存单元电性连接。
优选的，所述控制模块设置为PLC控制器，所述控制模块根据数据处理模块处理后的数据结果控制应急预案管理模块和报警模块的启动与否，会存在以下三种情形：
A、当数据处理模块处理的数据在正常数据范围时，控制模块将不启动应急预案管理模块和报警模块；
B、当数据处理模块处理的数据达到正常数据上限时，控制模块将启动报警模块给人们进行橙色警示，便于人员对应急预案实施提前准备；
C、当数据处理模块处理的数据超出正常数据上限时，控制模块将启动应急预案管理模块和报警模块，在应急预案管理模块进行预案实施的同时，报警模块给予红色警示，为应急预案的实施争取一定的准备时间。
优选的，所述应急预案管理模块包括应急方案设计单元、应急方案实施单元、应急方案实施计算单元、应急方案储存单元和应急分析单元，所述应急方案设计单元与应急方案实施单元电性连接，所述应急方案实施单元与应急方案实施计算单元电性连接，所述应急方案计算单元与应急方案储存单元电性连接，所述应急方案储存单元与应急分析单元电性连接。
优选的，所述应急分析单元包括数据分析、数据整合、分析报告汇总和对策拟定，所述应急分析单元根据整个应急方案实施过程进行归纳分析，整理分析报告，找出应急方案实施的不足，并根据不足处提出给出对策拟定方案，用于适时调整应急方案的拟定。
优选的，所述报警模块包括听觉报警组件和视觉报警组件，所述听觉报警组件包括蜂鸣器和扬声器，所述蜂鸣器与扬声器电性连接，所述视觉报警组件包括橙色LED灯、红色LED灯和控制开关，所述听觉报警组件均通过控制开关分别与橙色LED灯和红色LED灯电性连接。
本发明提出的一种水电站溃坝灾难事件情景构建与应急评估分析系统，与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明通过环境监测模块检测坝体周边的数据信息，将数据信息传输至数据处理模块进行数据比对，根据实际坝体数据比对结果构建坝体事故情景，再通过应急预案管理模块进行应急预案的设计、实施和分析，同时当数据处理模块处理的数据达到正常数据上限时，控制模块将启动报警模块给人们进行橙色警示，便于人员对应急预案实施提前准备，一定程度上给应急预案实施争取足够的时间。
附图说明
图1为本发明的系统框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种水电站溃坝灾难事件情景构建与应急评估分析系统，包括环境监测模块、数据处理模块、情景构建模块、控制模块、应急预案管理模块和报警模块，环境监测模块与数据处理模块电性连接，数据处理模块与情景构建模块电性连接，情景构建模块与控制模块电性连接，控制模块分别与应急预案管理模块和报警模块电性连接，环境监测单元包括水位监测组件、坝体破损监测组件、雨量检测组件和视频监测组件，水位监测组件、雨量检测组件和视频监测组件均与数据处理模块电性连接，坝体破损监测组件与控制模块电性连接；
通过环境监测模块检测坝体周边的数据信息，如水位高度，雨量大小、坝体损坏程度，将数据信息传输至数据处理模块进行数据比对，根据实际坝体数据比对结果构建坝体事故情景，再通过应急预案管理模块进行应急预案的设计、实施和分析，同时当数据处理模块处理的数据达到正常数据上限时，控制模块将启动报警模块给人们进行橙色警示，便于人员对应急预案实施提前准备，一定程度上给应急预案实施争取足够的时间；
数据处理模块包括数据接收单元、数据比对单元、标准数据参数设置单元和储存单元，数据接收单元和标准数据参数设置单元均与数据比对单元电性连接，标准数据参数设置单元包括坝体高度、水位高度和实际水位与标准水位相差值，视频监测组件与储存单元电性连接，通过数据接收单元接收环境监测模块监测的数据信息，再根据实际检测的数据信息与标准数据参数设置的数据进行比对和判断，当比对值相差较小时将比对结果通过控制模块传输至情景构建模块和报警模块进行情景构建和警示，实际水位与标准水位相差值越大，溃坝风险越低，实际水位与标准水位相差值越小，溃坝风险越高，相差值一般大于5cm时为正常数据范围，相差值在1-5cm之间时为上限数据范围；
水位监测组件设置为水位传感器，坝体破损监测组件包括拉力小于2N的导电线和电流监测传感器，导电线分别等距填埋在坝体不同高度的内部，导电线与电流监测传感器电性连接，电流监测传感器与控制模块电性连接，视频监测组件设置为带有定位功能的摄像头，当坝体受至破损，根据不同破损程度，相对应高度的导电线断裂，电流监测传感器感应不到电信号，控制模块则控制报警模块进行橙色警示，人员可及时调取视频监测组件确认坝体破损程度，并根据破损程度采取相应的应急措施；
情景构建模块包括情景设计单元、情景事件演示单元、演示事件数据计算单元和数据储存单元，情景设计单元与情景事件演示单元电性连接，情景事件演示单元与演示事件数据计算单元电性连接，事件数据计算单元与数据储存单元电性连接，根据水位传感器感应的数据增长速度计算最快达到溃坝的时间，从而得出应急预案实施有多少准备的时间；
控制模块设置为PLC控制器，控制模块根据数据处理模块处理后的数据结果控制应急预案管理模块和报警模块的启动与否，会存在以下三种情形：
A、当数据处理模块处理的数据在正常数据范围时，控制模块将不启动应急预案管理模块和报警模块；
B、当数据处理模块处理的数据达到正常数据上限时，控制模块将启动报警模块给人们进行橙色警示，便于人员对应急预案实施提前准备；
C、当数据处理模块处理的数据超出正常数据上限时，控制模块将启动应急预案管理模块和报警模块，在应急预案管理模块进行预案实施的同时，报警模块给予红色警示，为应急预案的实施争取一定的准备时间；
应急预案管理模块包括应急方案设计单元、应急方案实施单元、应急方案实施计算单元、应急方案储存单元和应急分析单元，应急方案设计单元与应急方案实施单元电性连接，应急方案实施单元与应急方案实施计算单元电性连接，应急方案计算单元与应急方案储存单元电性连接，应急方案储存单元与应急分析单元电性连接，应急方案设计单元根据情景构建设计单元设计的情景事故采取的应急方案的拟定，并通过3D动画演示的方式进行实施，通过应急方案实施计算单元对应急方案实施的时间进行准确计算，给出充足的实施时间，减少溃坝造成的损失；
应急分析单元包括数据分析、数据整合、分析报告汇总和对策拟定，应急分析单元根据整个应急方案实施过程进行归纳分析，整理分析报告，找出应急方案实施的不足，并根据不足处提出给出对策拟定方案，用于适时调整应急方案的拟定；
报警模块包括听觉报警组件和视觉报警组件，听觉报警组件包括蜂鸣器和扬声器，蜂鸣器与扬声器电性连接，视觉报警组件包括橙色LED灯、红色LED灯和控制开关，听觉报警组件均通过控制开关分别与橙色LED灯和红色LED灯电性连接，当听觉报警组件与橙色LED同时工作时，给人们以橙色警示，溃坝处于中风险阶段，当听觉报警组件与红色LED同时工作时，给人们以红色警示，溃坝处于高风险阶段；
通过水位监测组件、雨量检测组件、坝体破损监测组件和视频监测组件分别检测水位的高度、雨量的大小和坝体的破损程度，并将数据传输至数据处理模块，通过数据比对单元对水位的高度、雨量的大小和坝体的破损程度的数据进行比对分析，会存在以下四种情形：
1)当实际水位与标准水位相差值在正常范围时，比对结果数据传输至储存单元进行储存；
2)当实际水位与标准水位相差值在上限范围内时，比对结果通过控制器传输至报警模块进行橙色警示，同时情景构建设计单元建立当前情景，再通过情景事件演示单元进行3D演示，计算最快达到溃坝的时间，应急预案设计单元根据当前情景事故设计应急预案，并进行3D演示，计算最快实施应急预案的时间，以及根据应急预案的不足及时采取应急预案的调整，为应急预案的实施争取充足的准备时间；
3)当实际水位与标准水位相差值超出上限范围时，比对结果通过控制器传输至报警模块进行红色警示，同时根据调整后的应急预案进行实施；
4)当电流监测传感器感应不到电信号，控制模块则控制报警模块进行橙色警示，人员可及时调取视频监测组件确认坝体破损程度，并根据破损程度采取相应的应急措施。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水电站溃坝灾难事件情景构建与应急评估分析系统，包括环境监测模块、数据处理模块、情景构建模块、控制模块、应急预案管理模块和报警模块，其特征在于：所述环境监测模块与数据处理模块电性连接，所述数据处理模块与情景构建模块电性连接，所述情景构建模块与控制模块电性连接，所述控制模块分别与应急预案管理模块和报警模块电性连接，所述环境监测单元包括水位监测组件、坝体破损监测组件、雨量检测组件和视频监测组件，所述水位监测组件、雨量检测组件和视频监测组件均与数据处理模块电性连接，所述坝体破损监测组件与控制模块电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种水电站溃坝灾难事件情景构建与应急评估分析系统，其特征在于：所述数据处理模块包括数据接收单元、数据比对单元、标准数据参数设置单元和储存单元，所述数据接收单元和标准数据参数设置单元均与数据比对单元电性连接，所述标准数据参数设置单元包括坝体高度、水位高度和实际水位与标准水位相差值，所述视频监测组件与储存单元电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种水电站溃坝灾难事件情景构建与应急评估分析系统，其特征在于：所述水位监测组件设置为水位传感器，所述坝体破损监测组件包括拉力小于2N的导电线和电流监测传感器，所述导电线分别等距填埋在坝体不同高度的内部，所述导电线与电流监测传感器电性连接，所述电流监测传感器与控制模块电性连接，所述视频监测组件设置为带有定位功能的摄像头。
4.根据权利要求3所述的一种水电站溃坝灾难事件情景构建与应急评估分析系统，其特征在于：所述情景构建模块包括情景设计单元、情景事件演示单元、演示事件数据计算单元和数据储存单元，所述情景设计单元与情景事件演示单元电性连接，所述情景事件演示单元与演示事件数据计算单元电性连接，所述事件数据计算单元与数据储存单元电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种水电站溃坝灾难事件情景构建与应急评估分析系统，其特征在于：所述控制模块设置为PLC控制器，所述控制模块根据数据处理模块处理后的数据结果控制应急预案管理模块和报警模块的启动与否，会存在以下三种情形：
A、当数据处理模块处理的数据在正常数据范围时，控制模块将不启动应急预案管理模块和报警模块；
B、当数据处理模块处理的数据达到正常数据上限时，控制模块将启动报警模块给人们进行橙色警示，便于人员对应急预案实施提前准备；
C、当数据处理模块处理的数据超出正常数据上限时，控制模块将启动应急预案管理模块和报警模块，在应急预案管理模块进行预案实施的同时，报警模块给予红色警示，为应急预案的实施争取一定的准备时间。
6.根据权利要求5所述的一种水电站溃坝灾难事件情景构建与应急评估分析系统，其特征在于：所述应急预案管理模块包括应急方案设计单元、应急方案实施单元、应急方案实施计算单元、应急方案储存单元和应急分析单元，所述应急方案设计单元与应急方案实施单元电性连接，所述应急方案实施单元与应急方案实施计算单元电性连接，所述应急方案计算单元与应急方案储存单元电性连接，所述应急方案储存单元与应急分析单元电性连接。
7.根据权利要求6所述的一种水电站溃坝灾难事件情景构建与应急评估分析系统，其特征在于：所述应急分析单元包括数据分析、数据整合、分析报告汇总和对策拟定，所述应急分析单元根据整个应急方案实施过程进行归纳分析，整理分析报告，找出应急方案实施的不足，并根据不足处提出给出对策拟定方案，用于适时调整应急方案的拟定。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种水电站溃坝灾难事件情景构建与应急评估分析系统，其特征在于：所述报警模块包括听觉报警组件和视觉报警组件，所述听觉报警组件包括蜂鸣器和扬声器，所述蜂鸣器与扬声器电性连接，所述视觉报警组件包括橙色LED灯、红色LED灯和控制开关，所述听觉报警组件均通过控制开关分别与橙色LED灯和红色LED灯电性连接。
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