基于云服务的大坝安全监测信息管理与分析研究

基于云服务的大坝安全监测信息管理与分析研究

李章栋

湖南五凌电力科技有限公司湖南 长沙 410000

摘要：目前大坝安全监测信息管理与分析系统中存在着不少问题，“互联网＋”、云数据等新技术如何结合实际情况，去克服信息化程度低、标准化不高的问题，是如今研究提高工作效率的突破点所在。云服务系统借助现代信息技术实现了大坝安全监测管理工作的自动化，以其独特整编数据的优势大大降低了水库大坝管理人员的工作量，应用日渐广泛。

关键词：大坝安全监测;云服务系统;监测信息管理与分析

1. 引言

各类水库都是国民经济的重要基础设施，在防洪、灌溉、供水、发电等方面贡献出巨大的工程效益、经济效益，但是水库的险情问题又是政府和人民难以承受的崩溃与灾难，对此设置了相应的类型、规模等水库大坝监测项目，进行定性、定量分析，在综合评价分析的基础上指导水库大坝的安全管理。但是过去的人工观测或自动化采集的方式通用性较差，很多方面资料整编不规范不全面，为大坝的安全运行埋下隐患。随信息化技术在大坝运行管理的应用越来越广泛，云服务技术系统能有效掌握水库大坝的运行状态和发展态势，为不同大小类型的水库单位提供专业技术支撑，云服务系统提高了水库大坝的现代化管理水平。

2. 大坝安全监测信息管理存在的问题

大坝安全监测主要是收集、监测、分析大坝及基岩的状态,根据《土石坝安全监测技术规范》、《混凝土坝安全监测技术规范》等规程规定要求，水库大坝资料管理的主要内容包括安全检测项目的布置、大坝性态和存在问题评价结论、检查巡视情况及问题等方面，同时还要对运行管理、调度、监测提出切实可行的建议等。

大坝安全监测技术向安全监测阶段发展，虽然所有规模大小的水库管理单位均建立了大坝安全监测系统，但是仍在不同程度上存在普遍问题：大坝安全监测系统多为信息配套采集软件，多注重强调数据采集和数据管理的模式，缺乏数据资料分析的功能；忽视大坝安全监测系统中监测设施的重要性，出现严重的“重建轻管”的现象，即对运行工作阶段的安全监测系统的管理维护不够重视，设施设备提前老化淘汰，失去本能发挥出的时效和作用；缺失监测成果的精度，大坝安全监测系统收集获取的监测数据停留在简单的整编工作上，监测结果因无法进行系统综合的资料分析工作而得不到充分利用，大坝监测存在明显漏洞；监测设施布置设计的合理性得不到科学落实，大坝现场安全监测专业人员的专业职业素养参差不齐，部分地区管理水平较低；目前开发和部署的安全检测软件系统在不同地区水库大坝的建成条件不同，缺乏通用性能强的系统平台，导致投资无法对症下药，在软件和硬件上均存在不同程度上的资源浪费。

从检测信息管理与分析的角度出发反思大坝安全管理系统又是不同的问题和难点：首先是信息化水平低下，人工观测数据最终采用Excel存储，而自动化监测数据则保留在自动化系统当中，而部分工程甚至还会采用多套检测自动化系统，多套数据存储系统，这样导致数据分散难以整合，无法实现标准化的管理体系，同时监测效率低，因为整编的工作量更大，信息无法成体系进行分析，在有限的监测资料分析工作时间内还需要大量的管理人员时间和精力去整编梳理可行有效有价值的报表和资料，不利于编写高质量的分析报告^[1]。

3. 云服务系统发展与设计

云服务系统的设计基本思路还是不脱离水利行业相关标准规范，在服务水库大坝监测资料整编分析功能的前提基础下，开发针对系统用户的特点的系统架构和具体技术方案，同时必须适应不同地区、不同类型、不同规模、不同条件的水库管理单位，尽可能不浪费原有建设投资，加强数据集成去共享各类监测数据。

目前大坝安全监测局域网系统主要是C/S（客户端/服务器）和B/S（浏览器/服务器）两种模式。C/S模式属于胖客户结构，呈现两层结合的体系结构，第一层是客户端系统，用工程逻辑去优化客户界面，实现大部分的业务逻辑处理，因此这一模式需要对客户机要求较高，第二层则为服务器层，第一层通多客户应用程序直接访问服务器，所以优点在于效率较高，速度快。但是C/S模式的应用扩展性能在信息管理复杂化、网络系统集成高度化、跨平台操作增多三大难题上展露的缺陷越来越多。

B/S模式和C/S模式相对，是一种瘦客户端结构，在C/S模式的基础上进行变化和改进，同时又继承了工作界面在浏览器上完成的长处，同时主要事务逻辑又在服务器端实现，基于INTERNET技术和EXTRANET系统，分为三层，第一层与C/S模式无差，第二、三层则分别为中间服务器层和后端服务器层，很大程度上减轻简化了客户端的载荷，降低了在系统维护和升级上的成本，切实解决了C/S模式的问题，更好应对动态跨平台交互服务需求，而且易于集成和扩展，因此逐渐取代原来C/S模式系统，得到广泛应用。

云技术是通过网络让分解后的无数子程序经服务器网络系统搜寻、计算、分析汇总后将反馈传给用户端，采用云服务的大坝安全管理系统实现了数据信息的集中化、标准化，采用C#作为系统开发语言,使用SQL Server 2008数据库、.Net Framework 4.0、Windows Server 2008、IIS7.0作为系统的运行环境

^[2]。

4. 云服务系统应用与运行

大坝安全监测云服务系统由浏览器、云端运行服务器和云端数据库三大部分构成，主要功能框架包括系统管理、巡视检查、数据采集与控制、数据管理、数据分析和报告制作、仪器管理等功能。

1. 水库基本信息管理

包括了水库的水文特征参数、枢纽及建筑物概况，以及坝区工程地质和坝基物理力学指标等内容。

2. 数据管理

数据是大坝安全管理系统平台的核心，因此云服务系统必须包括了将人工数据、自动化系统数据导入，还包括数据采集、采集设备管理、采集模式设置等功能，对不同系统计算统计数据可布置具体项目调整，分析检验监测数据是否异常，自动标识异常数据，为生成有效报告提供可靠基础数据，极大提高数据管理效率。

3. 统计模型管理

统计模型包括了统计建模和模型分析，图形分析用过程线、分布图、布置图以及测值比较的方式去为水库运行状态提供时空分析的途径，还能根据不同的时效、温度、降水量、水位等因素构建统计模型，对不同工程特点绘制所需要的特性分布图型，模型分析则涵盖了回归结果统计中复相关系数、剩余标准差、各建模因子权重、拟合公式等内容^[3]。

4. 自动报告生成

云服务监测系统在整编数据、分析评估的环节后，根据水库大坝的基本信息和具体特点，整理监测时段内水雨晴情况、巡视检查记录、大坝运行监测记录、水库运行管理、设施器材使用状况等内容数据，自动生成有关检测项目汇总表、初步分析成果、整编图标等报告内容，能有效解决不同深度要求的监测资料分析报告，并提供实时预警辅助，减少管理人员查找海量信息的工作量，通过定时计算分级预警提示。

结语：将云服务纳入大坝安全监测信息管理与分析工作中能有效提高监测信息管理信息化、标准化程度，能自动生成监测资料分析报告，还能减少重复工作量，节省数据整编的步骤，为建设现代化基础设施提供更为专业的技术支持，推动流域中心或集控中心信息集中化管理，还能实时获取安全监测信息，远程监控数据动态变化，提高大坝安全性，也提高了监测信息的价值，具有广阔的应用前景，本文旨在为更多的人应用云服务平台尽绵薄之力，使其更好发挥大大坝安全监测中的作用。

参考文献：

1. 文富勇.基于云服务的大坝安全监测信息管理与分析研究[J].水利与建筑工程学报，2020

2. 何向阳，周启.水库大坝监测资料整编分析系统的研究与开发[J].人民长江，2015

3. 牛广利，李天畅.大坝安全监测云服务系统的研发与应用[J].中国水利，2018

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