[精选]大坝安全数据管理技术教材6154.pptx
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1、大坝安全数据管理技术大坝安全数据管理技术 苏怀智苏怀智工作单位:工作单位:河海大学水利水电工程学院河海大学水利水电工程学院联系方式:联系方式:025-83786957(O)13851642258E-Mail:su_内容提要内容提要w第一部分第一部分 概述概述w第二部分第二部分 数据库系统数据库系统w第三部分第三部分 大坝安全管理数据库系统大坝安全管理数据库系统w第四部分第四部分 工程应用工程应用第一部分第一部分 概述概述1水资源概况水资源概况2大坝安全问题及保障理念大坝安全问题及保障理念3大坝安全数据管理大坝安全数据管理一、水资源概况一、水资源概况1.世界水资源世界水资源w淡淡水水资资源源危危
2、机机为为世世界界第第二二大大环环境境问题。问题。w19世世纪纪争争煤煤、20世世纪纪争争石石油油、21世纪争水世纪争水一、水资源概况一、水资源概况2.中国水资源中国水资源w江江河河众众多多,水水资资源源总总量量大大,人人均均少。少。w时空分布不均。时空分布不均。w可用于发电的水能资源丰富。可用于发电的水能资源丰富。目标:目标:水资源综合利用;水资源综合利用;保障国家公共安全。保障国家公共安全。实实现现水水资资源源综综合合利利用用的的有有效效途途径径:修修建建水水库库大大坝坝,最最大大限限度度变变水水患患为为水水利利,造造福福中中华华民族。民族。一、水资源概况一、水资源概况3.我国水利工程建设成
3、就我国水利工程建设成就w古代水利工程建设成就辉煌古代水利工程建设成就辉煌C都江堰、灵渠都江堰、灵渠w建国后,水利工程建设迅速发展建国后,水利工程建设迅速发展C水库大坝数量最多的国家水库大坝数量最多的国家C水电装机容量居世界第二水电装机容量居世界第二C水电建设技术已具世界水平水电建设技术已具世界水平二、大坝安全问题及保障理念二、大坝安全问题及保障理念1.大坝安全问题大坝安全问题w大量病险工程的存在;大量病险工程的存在;w超大规模的高坝大库建设。超大规模的高坝大库建设。w工程教训:工程教训:L法国马尔帕赛坝坝基滑移法国马尔帕赛坝坝基滑移L意大利瓦依昂水库滑坡事件意大利瓦依昂水库滑坡事件L中国:沟后
4、、板桥中国:沟后、板桥二、大坝安全问题及保障理念二、大坝安全问题及保障理念2.大坝安全保障理念的转变大坝安全保障理念的转变w大坝工程全生命过程的健康;大坝工程全生命过程的健康;w追追求求工工程程结结构构物物的的可可检检性性、可可修修性性、可可换换性性、可可强强性性、可可控控性性及及可可持持续续性性的的综综合目标;合目标;w大大坝坝安安全全已已成成为为一一个个交交叉叉性性很很强强的的应应用用基础性研究领域。基础性研究领域。病险工程病险工程面临的现实问题面临的现实问题超大规模高坝大库超大规模高坝大库安全理念的转变安全理念的转变技技术术支支撑撑基本理论与数值分析方法基本理论与数值分析方法高新监测、检
5、测、试验技术高新监测、检测、试验技术解决途径:解决途径:学科交叉研究学科交叉研究三、大坝安全数据管理三、大坝安全数据管理1.目的和意义目的和意义w安安全全数数据据量量大大、繁繁杂杂,采采集集、处处理理和分析的工作量很大。和分析的工作量很大。w管理人员很难进行及时的处理。管理人员很难进行及时的处理。w解解决决手手段段应应用用先先进进的的人人工工智智能能以以及及计计算算机机技技术术,建建立立大大坝坝安安全全数数据据管理系统管理系统。三、大坝安全数据管理三、大坝安全数据管理 大大坝坝安安全全数数据据管管理理系系统统依依据据有有关关大大坝坝安安全全法法规规、设设计计规规范范和和国国内内外外在在这这一一
6、领领域域内内的的其其它它先先进进科科技技成成果果,结结合合具具体体工工程程,及及时时整整理理和和分分析析有有关关资资料料,将将定定量量分分析析和和定定性性分分析析结结合合起起来来,对对大大坝坝安安全全状状况况进进行行综综合合评评价价和和辅辅助助决决策策,实实现现实实时时分分析析大大坝坝安安全状态、综合评价大坝安全状况等目标。全状态、综合评价大坝安全状况等目标。三、大坝安全数据管理三、大坝安全数据管理意义:意义:w保障工程安全;保障工程安全;w指导施工;指导施工;w验证设计、反馈设计。验证设计、反馈设计。三、大坝安全数据管理三、大坝安全数据管理2.功能功能w信信息息管管理理与与初初分分析析工工程
7、程档档案案、大大坝坝安安全全监监测测资资料料等等,进进行行数数据据转转换换、存储和处理;存储和处理;w分析评价;分析评价;w辅助决策。辅助决策。三、大坝安全数据管理三、大坝安全数据管理3.对象:对象:大坝安全监测资料大坝安全监测资料w确确定定性性(量量化化)信信息息变变形形、渗渗流流、应力、水文及水力学、地震应力、水文及水力学、地震w不不确确定定性性(模模糊糊)信信息息现现场场巡巡查查(巡视检查)、现场检测(巡视检查)、现场检测(1)现场巡查(巡视检查)现场巡查(巡视检查)(2)现场检测)现场检测日常检查日常检查年度检查年度检查特别检查特别检查时间、路线和时间、路线和检查程序检查程序汛期检查汛
8、期检查特大洪水、地震、特大洪水、地震、安全事故检查安全事故检查方方法法:锤锤、钎钎、钢钢尺尺、放放大大镜镜、望望远远镜镜、量量杯杯、石石蕊蕊纸纸、回回弹弹仪仪、照照相相机机、录录像像机机、闭闭路路电电路路、潜潜水水员等。员等。采采用用无无损损探探测测方方法法,包包括括高高压压探探地地雷雷达达、电电磁磁剖剖面面仪仪、电电阻阻率率像像伤伤仪仪、红红外外温温度度探探测测仪仪、超超声声检检测测仪仪、水水声声探探测测仪仪、水水下下电电视视探探测测仪仪、潜潜水水器、潜水船等。器、潜水船等。三、大坝安全数据管理三、大坝安全数据管理4.大坝安全数据管理技术发展大坝安全数据管理技术发展人工管理;人工管理;信息管
9、理系统信息管理系统分析评价系统分析评价系统决策支持系统决策支持系统专家系统专家系统计算机管理专家系统的体系结构模型专家系统的体系结构模型A.国外大坝安全数据管理技术国外大坝安全数据管理技术w法国和意大利法国和意大利w其他发达国家其他发达国家美国美国西班牙西班牙葡萄牙葡萄牙A.国外大坝安全数据管理技术国外大坝安全数据管理技术w法国大坝监测处理系统法国大坝监测处理系统管理管理150多个大坝多个大坝较大型的较大型的大坝群大坝群安全监测系统。安全监测系统。w意大利国际领先地位意大利国际领先地位20世纪世纪80年代初年代初MAMS20世世纪纪90年年代代INDACO、MISTRAL、DAMSAFE大坝群
10、安全监控系统大坝群安全监控系统A.国外大坝安全数据管理技术国外大坝安全数据管理技术MAMS混混凝凝土土坝坝微微机机辅辅助助监监测测系系统统,数据自动采集和在线监控。数据自动采集和在线监控。INDACO模模块块化化的的自自动动化化采采集集系系统统,采采集集数数据据、在在线线检检验验和和超超限限报报警警、绘绘制制过过程程线线、数数据据记记录录存存贮贮、数数据据通通信信、监测网的远程操作和维护等。监测网的远程操作和维护等。A.国外大坝安全数据管理技术国外大坝安全数据管理技术MISTRAL专专门门处处理理自自动动化化监监测测超超界界值值的的专专家家系系统统,可可提提供供大大坝坝性性态态的的在在线解释。
11、线解释。DAMSAFE结结构构综综合合安安全全管管理理的的决决策策支支持持系系统统。人人工工智智能能互互联联网网,使使多多个个专专家家通通过过共共享享它它们们的的知知识识及及数数据据资源来合作管理大坝的安全。资源来合作管理大坝的安全。大坝群安全监控系统大坝群安全监控系统A.国外大坝安全数据管理技术国外大坝安全数据管理技术w美国美国Tolt大坝的数据采集和传输系统大坝的数据采集和传输系统w西西班班牙牙Guadalquivir流流域域的的大大坝坝群群安全监控系统安全监控系统w葡葡萄萄牙牙大大坝坝安安全全自自动动化化监监测测和和远远程程传输系统传输系统B.国内大坝安全数据管理技术国内大坝安全数据管理
12、技术w安安全全监监测测工工作作始始于于20世世纪纪50年年代代,80年年代代,监监测测数数据据自自动动化化采采集集监监测测信信息处理系统。息处理系统。w20世世纪纪80年年代代基基于于微微机机的的大大坝坝监监测测数数据据管管理理系系统统和和数数据据处处理理程程序序,对对数数据据进进行行存存储储、管管理理、制制作作图图表表及及相相关关统计分析、在线监测、离线分析等。统计分析、在线监测、离线分析等。B.国内大坝安全数据管理技术国内大坝安全数据管理技术w20世世纪纪90年年代代大大坝坝安安全全监监测测信信息息管管理系统。理系统。河河海海大大学学大大坝坝安安全全综综合合评评价价专专家家系系统统、在在线
13、线安安全全监监控控及及反反馈馈分分析系统、大坝群安全监测系统。析系统、大坝群安全监测系统。南南京京水水利利科科学学研研究究院院土土石石坝坝安安全管理系统。全管理系统。B.国内大坝安全数据管理技术国内大坝安全数据管理技术南南京京水水文文自自动动化化研研究究所所DG型型分分布布式式数数据据采采集集系系统统、MDAP监监测测资资料料分分析析处处理理系系统、统、DSIM大坝安全信息管理系统。大坝安全信息管理系统。南南京京南南瑞瑞集集团团DAMS-型型分分布布式式监监测测数数据据采采集集系系统统以以及及DSIMS大大坝坝安安全全监监测测信信息息管理系统。管理系统。北北京京水水利利科科学学研研究究院院小小
14、浪浪底底水水利利枢枢纽纽工工程安全监测系统。程安全监测系统。C.存在的问题和发展趋势存在的问题和发展趋势a.存在的问题:存在的问题:w缺缺乏乏科科学学的的测测点点管管理理、系系统统的的数数据据库库体体系系、及及时时高高效效的的数数据据传传输输功功能能、深深度度可可视视化化的的数数据据挖挖掘掘方方法法、完完善善的的异异常常报报警警体体系系、严严密密的的软软硬硬件件系系统统安安全全策策略略以以及及“傻傻瓜瓜化化”的的操操作作平平台台和和人人性化的界面设计风格。性化的界面设计风格。w缺乏整个水利枢纽和流域群坝管理。缺乏整个水利枢纽和流域群坝管理。C.存在的问题和发展趋势存在的问题和发展趋势b.发展趋
15、势:发展趋势:w智能化智能化w可视化可视化w交互性交互性w网络化网络化w集成化集成化第二部分第二部分 数据库系统数据库系统1基本概念基本概念2数据管理技术的发展数据管理技术的发展3数据模型数据模型4数据库系统结构和组成数据库系统结构和组成5数据库设计数据库设计6Office工具在大坝安全数据管理中的应用工具在大坝安全数据管理中的应用一、基本概念一、基本概念1.数据(数据(Data)2.数据库(数据库(DataBase,DB)3.数数 据据 库库 管管 理理 系系 统统(DataBase Management System,DBMS)4.数据库系统(数据库系统(DataBase System)1
16、.数据(数据(Data)对对事事实实、概概念念或或指指令令的的一一种种特特殊殊表表达形式。达形式。用用人人工工的的方方式式或或者者用用自自动动化化的的装装置置进进行行通通讯讯、翻翻译译、转转化化或或者者加加工工处处理。理。信息信息2.数据库(数据库(DataBase,DB)存存放放数数据据的的仓仓库库,是是长长期期存存储储在在计计算算机机内内的的、有有组组织织的的、可可共共享享的的数数据据集集合。合。按一定的按一定的数据模型数据模型组织、描述、储存。组织、描述、储存。具具有有较较小小的的冗冗余余度度、较较高高的的数数据据独独立立性,能被各种用户所共享性,能被各种用户所共享。3.数据库管理系统数
17、据库管理系统(DataBase Management System,DBMS)定定义义:科科学学地地组组织织和和存存储储数数据据,高高效效地获取和维护数据的一个系统软件。地获取和维护数据的一个系统软件。3.数据库管理系统数据库管理系统(DataBase Management System,DBMS)主要功能:主要功能:数据定义功能数据定义功能数据操纵功能数据操纵功能数据库的运行管理数据库的运行管理数据库系统的建立和维护。数据库系统的建立和维护。4.数据库系统(数据库系统(DataBase System)定定义义:在在计计算算机机系系统统中中引引入入数数据据库库后后的系统。的系统。基本组成:基本
18、组成:由由数数据据库库、数数据据库库管管理理系系统统(及及其其开开发发工工具具)、应应用用系系统统、数数据据库库管管理理员员和用户(及操作系统)构成。和用户(及操作系统)构成。二、数据管理技术的发展二、数据管理技术的发展1.人人工工管管理理阶阶段段(20世世纪纪50年年代代中中期期以前)以前)2.文文件件系系统统阶阶段段(20世世纪纪50年年代代后后期期到到60年代中期)年代中期)3.数数据据库库系系统统(20世世界界60年年代代后后期期以以来)来)1.人工管理阶段人工管理阶段(20世纪世纪50年代中期以前)年代中期以前)特点:特点:数据不保存;数据不保存;应用程序管理数据;应用程序管理数据;
19、数据不共享;数据不共享;数据不具有独立性。数据不具有独立性。2.文件系统阶段文件系统阶段(20世纪世纪50年代后期到年代后期到60年代中期)年代中期)特点:特点:数据可以长期保存;数据可以长期保存;用文件系统管理数据;用文件系统管理数据;数据共享性差,冗余度大;数据共享性差,冗余度大;数据独立性差。数据独立性差。3.数据库系统阶段数据库系统阶段(20世界世界60年代后期以来)年代后期以来)标志着数据管理技术的飞跃标志着数据管理技术的飞跃特点:特点:数据结构化;数据结构化;数数据据的的共共享享性性高高,冗冗余余度度低低,易易扩充;扩充;数据独立性高;数据独立性高;数据由数据由DBMS统一管理和控
20、制。统一管理和控制。数据结构化数据结构化数据库与文件系统的根本区别数据库与文件系统的根本区别数据的共享性高,冗余度低,易扩充。数据的共享性高,冗余度低,易扩充。数据面向整个系统;数据面向整个系统;节约存储空间;节约存储空间;避免数据之间的不相容性与不一致性;避免数据之间的不相容性与不一致性;数据库系统弹性大。数据库系统弹性大。数据独立性高:数据独立性高:l较高的物理独立性较高的物理独立性l一定的逻辑独立性一定的逻辑独立性数据由数据由DBMS统一管理和控制:统一管理和控制:l数据的安全性保护数据的安全性保护l数据的完整性检查数据的完整性检查l并发控制并发控制l数据库恢复数据库恢复三、数据模型(三
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