基于3DGIS的水库安全精细化管理

2013-10-16张泽锋宋立松程海洋方琛亮

浙江水利科技 2013年6期

张泽锋,宋立松,程海洋,方琛亮

(浙江省水利河口研究院,浙江杭州 310020)

1 问题的提出

水库安全生产已成为影响水利事业健康发展的一个主要因素。水库安全生产的功能元很多,繁多复杂,怎样才能全面、准确、便捷掌握各功能元的安全状态,是安全生产管理系统建设的核心问题[1-2]。在传统的管理模式中,相对应的功能单元均需要设置相应的责任科室,这为安全管理提供了组织上的保障,形成了金字塔式的安全管理模式,但同时由于责任边界有时难以清晰界定,不可避免地存在一些安全管理盲区、存在一些管理死角,留下了安全隐患,并且隐患信息从底层传播到顶层的距离较远,信息反馈速度较慢,实时性和动态性均有待提高。为了更好地防患于未然,提高企业隐患自查和政府安全监管效率、效益为目的,创新安全隐患管理模式,建立并落实从主要负责人到每个从业人员的隐患排查治理和监控责任制,把隐患排查治理和安全生产工作逐步纳入了科学化、制度化、规范化的轨道,为实现“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针奠定坚实的基础,基于信息化技术和GIS平台,通过一张图模式将安全功能单元的安全状况有效集成在一起进行监视和管理,使金字塔式的安全管理模式向扁平化管理模式转变,缩短信息传播路径,提高安全管理和监控的实时性和主动性,有助于提升管理水平和总体掌控水库单位的安全管理水平。

2 系统总体设计

2.1 开发环境

开发环境由操作系统:Microsoft Windows 7;开发平台:Microsoft Visual Studio 2008;数据库:Microsoft SQL Server 2005;系统框架:Microsoft.NET Framework 3.5组成。

2.2 运行环境

运行环境由网络运行环境:局域网、因特网;服务器端:服务端操作系统:Microsoft Windows Server 2008;服务端数据库:Microsoft SQL Server 2008;服务端Web服务:IIS 5.0以上;GIS平台:Super MapiServer6r;系统框架:Microsoft.NET Framework 3.5;客户端:客户端操作系统:Microsoft Windows XP SP2以上;客户端浏览器:Internet Explorer 6.0以上组成。

2.3 系统架构

采用浏览器/服务器结构(B/S)与客户端/服务器结构(C/S)结合的方式,亦可根据需要独立采用B/S或C/S系统架构。实现事故隐患信息集中管控及高效、安全应用的要求。系统结构包括5个主要层次 (见图1),自上而下依次为:应用层,即系统具体的功能应用;支撑层,即实现应用功能具体的软件支撑;数据层,即数据库内容;硬件与网络层,即系统运行的配套硬件和网络环境;感知层,即数据的感知采集系统。

3 系统功能设计

系统功能设计与具体安全管理业务工作需求结合,基于精细化管理理念将安全生产任务和责任层层分解,主要按工作性质进行分站(块),将相应功能元按工作性质集合为功能站(块)进行集中管理,先分解后合成,主要分解为类别、项目、单元、要素等层次进行安全管理,分为管理环境、物的不安全状态、人的不安全行为3个类别进行管理及相应的项目、单元、要素进行隐患排查和监管(见图2)。

在3DGIS平台和三维仿真场景上实现对各类安全数据的展现与分析,加快信息的传递速度,为水库管理局的安全管理提供便利,提高水库安全监管的时效性和针对性。系统总体功能模块见图3,主要包括信息汇集、信息服务、安全预警等。信息汇集主要是汇集与安全有关的管理、物、人的相关信息,重点是水库安全的实时监测信息;信息服务是对汇集的信息进行归并分析并通过不同的表现方式进行展示,从而实现较为直观安全监管,如在地图上展示、在三维模型上展示等,重点是对安全生产责任制、隐患排查管理、水库安全运行情况的监管以及三维仿真模拟;安全预警是通过数据监视分析、地图空间分布监视,对处于亚安全的项目、单元、要素进行预警,督促责任部门尽快进行隐患排查和处理,将出现问题的要素恢复到安全状态,避免安全事故的发生。

图2 水库安全管理分解示例图

图3 系统功能图

4 系统部分功能介绍

4.1 安全责任制管理

通过层层签订责任书 (见图4),对汛前准备、队伍组织、物资储备、防洪调度、应急抢险、人员转移等各个环节、各个岗位,都明确相关的责任目标落实到岗到人,防止关键环节出现重大安全隐患。

图4 安全职责分解图

4.2 隐患排查监管

实践表明,大多数水库险情只要早发现、早处置,是可以得到有效控制的。因此系统中专门设置了隐患管理模块主要用于管理日常隐患排查、治理信息,即时反映所有隐患的治理、复查等情况。实现了从隐患上报、审核、审定、批示、治理、复查以及隐患综合查询等闭合式管理,并保留所有业务的处理信息,责任明确,便于监管;系统状态用红、黄、绿3种颜色分别表示功能站 (块)正处于不安全、亚安全、安全状态,由责任人确定相应的状态。

系统中还可以查询展示不同情况下的巡坝查险频次、标准、程序,特别是对遭遇强降雨过程、高水位运行以及出险的水库,能实时监控巡查次数,巡查人员,重要部位24 h盯守情况,可以在三维场景中,直接查看巡查人员的活动轨迹,是否按时巡检可以一目了然,确保不留死角、不漏疑点。系统同时提供日常巡查养护的决策支持,定期提醒对大坝外观、泄洪建筑物闸门、启闭机械和备用电源等进行维修和保养,严格按规定开展巡查观测,对大坝等工程设施的检查和安全监测,发现问题的处理方案支持等。对发现的安全隐患要素可以列表形式显示隐患的详细信息,并实现地图定位,或直接在地图上监视工程、设备的安全状态并显示相应的属性信息和隐患信息(见图5)。

图5 工程安全实时监测图

系统集成了实时监测信息,强化应急值守和信息报送,实时掌握雨情、水情、汛情和工情,可以在三维场景中,点选摄像头以查看实时的视频监控资料,当发生险情等突发事件时,及时准确上报值班信息,杜绝了瞒报、迟报、漏报、误报等现象。

系统以列表形式显示所有监测设备的信息,可以通过点击名称实现地图定位,并且在页面右下方弹出属性信息。可以进入到场景内部查看大坝的构造,相关属性信息可以直接在三维场景中查询。

4.3 安全运行管理

水库安全运行关系工程本身和下游地区防洪安全,关系防汛抗旱减灾效益发挥。为此系统通过密切监视雨情、水情和工情,对当前实时数据进行分析比较,通过对比各项预警值,向用户展示较为全面的实时水雨情信息,为水库调度会商分析提供支持,根据预测预报和实时雨水情,综合考虑上下游、左右岸,兼顾防洪保安和蓄水兴利,按照风险可控、效益最大的原则提出调度意见,按照批准的水库调度计划,充分发挥水库拦洪、削峰、错峰作用,在确保工程自身安全的前提下,尽可能减轻下游的防洪压力。在地图上对水雨情进行监视,水雨情监测的功能包括对实时水雨情的监视及实现水雨情信息的统计分析。一旦发现有测站超过预警指标,即将超预警指标测站在地图上高亮闪烁显示,并发出“声音报警”(见图6)。