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尼尔基水利枢纽工程安全监测综合分析推理子系统设计

文档作者：李俊富1 王洪洋1 刘基峰3 文档来源： 1．中水东北勘测设计研究有限责任公司 2．水利部寒区工程技术研究中心		点击数：	更新时间： 2022年10月15日
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水利水电技术第45卷2014年第8期
尼尔基水利枢纽工程安全监测综合分析
推理子系统设计
李俊富1’。，王洪洋1”，刘基峰3
(1．中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130061；2．水利部寒区工程技术研究中心，
吉林长春130061；3．嫩江尼尔基水利水电有限责任公司枢纽管理处，黑龙江齐齐哈尔161005)
摘要：尼尔基水利枢纽工程安全监测综合分析推理子系统，整个系统的核心由异常测点分析、测量
因素分析、结构因素分析及综合分析推理组成。本文详细介绍了综合分析推理子系统的结构、所分析
的关键技术问题及推理机的设计。研究成果可供水利工程安全监测系统的设计提供参考。
关键词：尼尔基水利枢纽工程；安全监测；专家系统；综合分析
中图分类号：TV698 文献标识码：B 文章编号：1000—0860(2014)08．0127—03
Design of inference sub-system for comprehensive analysis on safety monitoring of
Nierji Water Control Project
LI Junfu h2，WANG Hongyan91’2，UU Jifen93
(1．China Water NortheaLstem Investigation，Design&amp;amp;Research Co．，Ltd．，Changchun 130061，Jihn，China；
2．Research Center on Cold Region Engineering of the Ministry of Water Resources，Changchun 130061，Jilin，China；
3．Nenjang Nierji Water and Hydropower Co．，Ltd．，Qiqihar 161005，Heilongjiang，China)
Abstract：The whole system core of the inference sub-system for comprehensive analysis on safety monitoring of Nierji Water
Control Project consists of the analyses on the abnormalobservationpoint，the measuring factor，the structural factor and beth the
comprehensive analysis and the inference．The structure，the key technical problem to be analyzed and the design of the inference
engine of the inference sub-system for comprehensive analysis are described herein in detail．The study result Can provide a referenee
for the design of safety monitoring system for the water control project concerned．
Key words：Nierji Water Control Project；safety monitoring；expert system；comprehensive analsis
1 尼尔基水利枢纽工程安全监测系统简介
拓扑结构如图1所示。
尼尔基水利枢纽工程主要由主坝、副坝、溢洪
道、水电站厂房及灌溉输水洞(管)等建筑物组成。
工程枢纽安全监测自动化系统可划分为采集网络、管
理网络及系统软件三个部分。采集网络基于RS一485
通信协议建立，采用光缆作为通信介质，共计安装了
49台MCU(其中激光测点、垂线、双标23台)，14
台RS一485光电转换器，MCU接入700余支传感器。
管理网络基于TCP／IP协议建立，借助已完成的MIS
系统完成齐齐哈尔与尼尔基现场两地间的互连，管理
网络内共接入3台服务器、4台工作站。自动化网络
Water Resources and Hrd唧ower Engineering V01．45 No．8
2综合分析推理子系统组成
综合分析推理子系统是本系统解决实际工程问
题的能力和水平的关键组件，也是保证其具有决策
支持功能的有效技术措施⋯。综合分析推理子系统
不但应提供常规性安全监测信息成果和进行监测资料
整理分析，而且要面对和回答与安全监测有关的各种
工程急需解决的问题，如工程部位安全稳定状态的评
收稿日期：2013—09—27
作者简介：李俊富(1973一)，男，高级工程师。
127
万方数据
李俊富，等∥尼尔基水利枢纽工程安全监测综合分析推理子系统设计
尼尔基现场
监测管理站
至现场自动化
同系统RS485通
主凰儿景务器酬戮乒
警蛰信总线
现场采集工作站
等
鼗
／ ／测网络／ ／ ／眇连接至枢纽MIS系统
酣／ ／ ／／瞅墙、
拊m昏剧∥剧簿
盈
工作站l 工作站工作站工作站
潞吉林长春远程
海维护中心
e目昔， 扫描仪 国
远程监控工作站
齐齐哈尔远程监测管理中心站
图1 自动化网络拓扑结构
综合分析推理子系统
异常信息检测测量因素分析结构因素异常分析
关联因素分析臣巫亟困
图2综合分析推理子系统结构
判预报、结构异常部位的成因分析、安全监测成果
对施工设计的反馈建议等，在更广泛范围和更高层
次上为工程服务旧J。系统主要包括异常信息检测、
测量因素分析、结构因素异常分析；其中结构因素
分析是系统的核心，包括结构异常信息分析、异常
问题和类别分析、关键问题分析、综合分析评判
(见图2)。
2．1异常测值检测
对单点测值序列的检查和分析，即异常测值检
测，是进一步进行综合分析推理的基础。故本模块是
综合分析推理子系统的主模块之一，必须采用多种方
法，从各种不同角度进行分析比较和综合评判，以确
保检测成果的合理可靠。异常测值检测采用的方法：
(1)模型方法。统计模型、一维分布模型、混合性模
型、MVD模型。(2)指标方法。测值指标、速率指
标、加速率指标、物理量限值、仪器限值。(3)统计
128
结构异常分析
异常问题和类别分析
关键问题分析
综合分析评判
性方法。极值统计法、中误差
法、最小概率法。(4)其他方
法。有效性检查、NOTE字段判
别。
2．2测量因素分析
测量因素分析模块主要检查
测点异常的原因是否是由测量因
素(包括测量仪器和测量过程)
引起，测量因素异常主要是来自
仪器制造、埋设、使用、测值读
取、传递、换算、整理分析等方
面技术问题。从国内外的监测工
作实践来看，大部分测值异常情
况是与测量因素或非结构因素有
关的，将因测量系统引起的测值
异常鉴别出来是系统工作的经常
性任务，也是进行结构因素异
常分析的重要前提条件。测量因
素分析主要采用以下五类分析方
法：测值特性分析、测量因素异
常原因分析、异常检测方法分
析、关联因素分析及结构因素初
步分析。
2．3结构因素分析
结构因素异常分析模块的主
要任务是发现建筑物结构因素异
常、分析其物理成因，进行异常
程度评判、安全评价，提出相应
工程措施。该模块是子系统的核
心模块，也是子系统综合分析推理链的最重要组成部
综合分析评判
关键问题分析
结构异常问题类型分析
结构因素异常信息检测
分布测点组
关键测点
人工巡视
图3结构因素分析结构
水利水电技术第45卷2014年第8期
测二人二方 值二工二差法 一 羞一
一一一一一
一|一一一一
万方数据
分(见图3)。结构因素异常分析推理对象分为同一监
测项目、同一工程部位、同一物理过程、特定对象等
四种类型。
3关键技术问题分析
根据尼尔基工程特点，需要系统关注并进行分析
研究的技术问题有：(1)土石坝坝体和坝基位移异
常，如不均匀沉陷问题；(2)沥青混凝土心墙的裂
缝、渗漏等问题；(3)土石坝坝体裂缝，包括浅层和
内部纵向、横向的拉裂缝、剪切裂缝可能性分析；(4)
表1 尼尔基工程关键问题与巡视项目
结构异巡视
序号异常类别巡视项目
常问题类别
l 水平位移水平位移异常变形异常变形
不均匀压缩变形异常变形
2 竖向位移
不均匀沉陷变形异常变形、塌陷、隆起等
顺河竖向裂缝裂缝裂缝
3 竖向裂缝
横河竖向裂缝裂缝裂缝
结合面裂缝裂缝裂缝
4 区域裂缝
防渗体裂缝裂缝裂缝
混凝土应变
钢筋应力
结构体
锚索荷载
(仪器内
5 彤结构 温度 渗流 阴湿、流土、管涌、排水系
体宏观) 渗流热渗流统等
护坡、冲刷、冰冻、积水、
结构宏观异常结构体
滑动、非正常响声
近水面变混水流近水面变混
6 水流异常近水面冰冻水流近水面冰冻
近水面漩涡水流近水面漩涡
(上接第126页)
险的上坝线路，为梨园水电站场内道路交通安全评价
与整治提供了一定的依据。
参考文献：
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水利水电技术第45卷2014年第8期
李俊富，等∥尼尔基水利枢纽工程安全监测综合分析推理子系统设计
坝体结合面的裂缝、渗漏等问题；(5)坝体、坝基的
渗漏和渗透破坏；右岸副坝坝后浸没等渗流异常问
题；(6)在水库水位升高和下降过程中土石坝上下游
坝坡的滑坡失稳问题。具体内容如表l所列。
4推理机设计
在工程对象引导机制下，采用人机对话方式开展
工作。把计算机软件的方法、模型、人工智能等先进
技术与工程条件以及现场技术人员的经验知识有效结
合，从而显著提高系统分析、评判和预测解决实际工
程问题能力。综合分析推理系统采用产生式规则的人
工智能推理机(利用符号表示、符号推理、启发式搜
索等技术)，可进行正向或反向推理过程，提高了处
理较为复杂而专业问题的能力。
5结语
尼尔基水利枢纽工程安全监测综合分析推理子系
统的应用，提升了工程管理单位发现工程实际问题与
解决工程实际问题的能力，促进了国内安全监测技术
水平的发展。安全监测系统可对工程安全决策提供可
靠的依据，以充分发挥工程的发电效益、防洪效益及
民生水利效益。
参考文献：
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r责任编辑郭利娜)

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