智慧庫(kù)壩
——流域安全管理新模式

鄒 平

(大渡河流域水電開(kāi)有限公司，四川 成都 610041)

大渡河庫(kù)壩安全管理中心，是集團(tuán)公司唯一一家水庫(kù)大壩專業(yè)化管理單位。他們通過(guò)優(yōu)化管理模式，吸收先進(jìn)理念，創(chuàng)新監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大渡河流域水電站水庫(kù)大壩安全管理從監(jiān)測(cè)“小專業(yè)”到自動(dòng)化信息化智能化的“大智慧”統(tǒng)攬，搭建起大數(shù)據(jù)安全管理的全新模式。

監(jiān)測(cè) 探索全新思路

傳統(tǒng)的庫(kù)壩水工建筑物監(jiān)測(cè)，通常采用人工觀測(cè)，需要大量的作業(yè)人員。隨著大渡河流域梯級(jí)電站的不斷投運(yùn)，按常規(guī)配置，作業(yè)人員將呈倍數(shù)增加，與現(xiàn)代化管理模式相背馳。而且水電站地處偏遠(yuǎn)，監(jiān)測(cè)作業(yè)點(diǎn)分散，作業(yè)效率低、人身設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)大。

自2013年開(kāi)始，大渡河庫(kù)壩安全管理中心集中技術(shù)力量，在大渡河流域裝機(jī)最大的瀑布溝水電站開(kāi)展了外部變形監(jiān)測(cè)自動(dòng)化研究，集中技術(shù)力量進(jìn)行攻堅(jiān)。在對(duì)比多種測(cè)量?jī)x器、建立數(shù)學(xué)模型、反復(fù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)后，他們采用全站儀極坐標(biāo)差分技術(shù)、GNSS衛(wèi)星定位測(cè)量法結(jié)合，開(kāi)展水電站大壩及邊坡外部變形遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并在重要部位同時(shí)布置棱鏡、GNSS測(cè)點(diǎn)天線、同步控制軟件等多項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，攻克了多種測(cè)量?jī)x器同步難、同測(cè)難、設(shè)備安全防護(hù)和野外防盜等自動(dòng)化監(jiān)測(cè)瓶頸性難題。在此基礎(chǔ)上，大渡河庫(kù)壩安全管理中心再接再厲，又引入真空激光準(zhǔn)直系統(tǒng)、內(nèi)觀自動(dòng)化采集、高精度地表三維位移等先進(jìn)監(jiān)測(cè)技術(shù)，研發(fā)成功了“一體化智能測(cè)站”，為水工建筑物自動(dòng)化監(jiān)測(cè)提供了智能化的整體解決方案，創(chuàng)造了野外自動(dòng)化智能監(jiān)測(cè)的先例，減少了人力資源投入和野外作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，為工程安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)提供了一條新思路。

安全 裝上“最強(qiáng)大腦”

大渡河流域上既有建于上世紀(jì)60年代的老電站，也有區(qū)域綜合水利樞紐、上游龍頭樞紐，類型多、區(qū)域?qū)?、?shù)量大、情況復(fù)雜。11個(gè)水利項(xiàng)目(含在建項(xiàng)目)、超400公里的觀測(cè)直徑，對(duì)僅有不到70名職工的大渡河庫(kù)壩安全管理中心來(lái)說(shuō)，工作異常艱巨。

從2014年起，大渡河庫(kù)壩安全管理中心開(kāi)始了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的流域水庫(kù)大壩安全管理信息化系統(tǒng)研究。這套自主研發(fā)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)在運(yùn)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)覆蓋率達(dá)到95%以上，堪稱流域庫(kù)壩安全管理的“最強(qiáng)大腦”。它包括了“技術(shù)管理”、“信息管理”、“分析評(píng)價(jià)”、“預(yù)警管理”等功能模塊，集成了大壩注冊(cè)(換證)、定期檢查、壩工維修加固、信息報(bào)送、水工技術(shù)監(jiān)督、應(yīng)急處置等庫(kù)壩安全綜合信息，實(shí)現(xiàn)了大壩安全監(jiān)測(cè)(水工水文、地災(zāi)、地震、環(huán)境量監(jiān)測(cè)等內(nèi)容)的遠(yuǎn)程自動(dòng)采集、監(jiān)測(cè)信息的及時(shí)處理與實(shí)時(shí)分析評(píng)判、大壩安全風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)時(shí)掌控與決策處置，大大提高了大壩安全風(fēng)險(xiǎn)管控水平。

除了大力發(fā)展監(jiān)測(cè)自動(dòng)化，大渡河庫(kù)壩安全管理中心還開(kāi)發(fā)了智能巡檢系統(tǒng)，通過(guò)智能移動(dòng)終端包括標(biāo)簽讀寫和實(shí)時(shí)巡查2個(gè)APP，在手機(jī)上就能完成巡視檢查的復(fù)核和數(shù)據(jù)的同步上傳，保證了巡查任務(wù)準(zhǔn)時(shí)完成、數(shù)據(jù)上傳準(zhǔn)確無(wú)誤、缺陷處理和會(huì)商的及時(shí)精準(zhǔn)。

創(chuàng)新 打造“立體科技”

2017年3月22日，在瀑布溝水電站大壩尾水閘門出口，一艘無(wú)人船靜靜下水。此前，瀑布溝水電站發(fā)現(xiàn)機(jī)組尾水位較設(shè)計(jì)值偏高的情況，如果停機(jī)消缺，將嚴(yán)重影響發(fā)電效益。針對(duì)這一情況，搭載單波束測(cè)深儀與GPS系統(tǒng)的先進(jìn)智能無(wú)人船出現(xiàn)在了現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)機(jī)組尾水水面、水下地形進(jìn)行了全面測(cè)量，得出尾水泥沙淤積造成水位異常的精準(zhǔn)結(jié)論。

無(wú)人船僅是大渡河庫(kù)壩安全管理中心運(yùn)用先進(jìn)監(jiān)測(cè)技術(shù)的一個(gè)縮影。除了水上無(wú)人船外，該中心還引進(jìn)了水下無(wú)人潛航器、水下機(jī)器人、多波束聲納探測(cè)、三維激光掃描等檢測(cè)新技術(shù)，結(jié)合實(shí)際情況，解決深水、渾水以及動(dòng)水等復(fù)雜環(huán)境下的水下檢測(cè)難題。高畫質(zhì)的水下視頻和清晰的三維測(cè)量成果，還讓以往很難檢測(cè)的水下缺陷無(wú)處遁形，大大降低了作業(yè)成本，增加了發(fā)電效益。

除了科學(xué)高效的水下檢測(cè)手段，大渡河庫(kù)壩安全管理中心還運(yùn)用無(wú)人機(jī)，對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行巡檢，機(jī)載高清攝像頭如同“火眼金睛”，擔(dān)負(fù)起人工無(wú)法涉足區(qū)域測(cè)量的重任。目前，大渡河庫(kù)壩安全管理中心正在探索無(wú)人機(jī)搭配三維激光掃描等技術(shù)，對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行全景化監(jiān)測(cè)，力爭(zhēng)早日實(shí)現(xiàn)“水陸空”立體監(jiān)測(cè)模式。

預(yù)警 未卜先知

大量信息化技術(shù)的應(yīng)用，提升了大渡河庫(kù)壩安全管理中心安全管理水平；分布全流域的近2萬(wàn)個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和每天超4萬(wàn)個(gè)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，又讓大渡河庫(kù)壩安全管理中心的大數(shù)據(jù)管理日益成熟，安全效益日益突顯。

2016年4月30日早8點(diǎn)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到大崗山水電站附近鄭家坪滑坡體位移超過(guò)42毫米/天。毫米級(jí)位移是肉眼無(wú)法觀察的距離，但是依靠精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集，大渡河庫(kù)壩安全管理中心及時(shí)發(fā)布預(yù)警，通過(guò)國(guó)家能源集團(tuán)大渡河公司與地方取得聯(lián)系，對(duì)滑坡體下方省道公路段實(shí)施交通管制。4小時(shí)后，該處發(fā)生總量2000立方米的山體塌方。由于預(yù)警及時(shí)、處置得到，避免了自然災(zāi)害帶來(lái)的人民群眾生命財(cái)產(chǎn)損失。

在“智慧大渡河”體系建設(shè)中，大渡河庫(kù)壩安全管理中心根據(jù)實(shí)際情況，提出了依托大數(shù)據(jù)、云計(jì)算平臺(tái)和流域庫(kù)壩安全信息化系統(tǒng)，建立大渡河流域電站大壩安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管理體系，對(duì)超標(biāo)洪水、超限降雨、地震監(jiān)控、梯級(jí)電站聯(lián)動(dòng)聯(lián)防等9大風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)提供預(yù)警，形成庫(kù)壩安全管控不斷演進(jìn)的閉環(huán)智慧管控模式。目前該系統(tǒng)已在龔嘴、銅街子2個(gè)電站成功投入試運(yùn)行。

在不斷升級(jí)的智慧管理中，大渡河庫(kù)壩安全管理中心取得了9項(xiàng)實(shí)用新型專利和2項(xiàng)軟件知識(shí)產(chǎn)權(quán)，獲得全國(guó)設(shè)備創(chuàng)新成果和全國(guó)電力職工技術(shù)成果一等獎(jiǎng)各1項(xiàng)、全國(guó)智慧電廠創(chuàng)新成果2項(xiàng)、集團(tuán)公司科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、三等獎(jiǎng)2項(xiàng)。這些成果，應(yīng)用性高、可移植、易于推廣，并具有較高商業(yè)價(jià)值，有望于未來(lái)逐步走出流域、走向全國(guó)，讓“智慧庫(kù)壩”的先進(jìn)理念和建設(shè)成果，保障更多水電站安全，為人民生命財(cái)產(chǎn)安全服務(wù)。