电子信息论文发表浅谈计算机管理系统的应用

　　摘要：国内外大量工程实践表明，对水利水电工程进行全面的监测和监控，是保证工程安全运行的重要措施之一。同时，将监测和监控的资料及时反馈给设计、施工和运行管理部门，又可为提高水利水电工程的设计及运行管理水平提供可靠的科学依据。

　　关键词：监测,监控,运行管理

　　1测控技术的基本要素及其功能

　　现代化的测控技术,应该具有采集数据、科学管理数据，及时或实时对水利水电工程的安全状况作出分析和评价，并对其异常或险情作出辅助决策等功能。因此，高新测控技术的基本要素包括数据采集系统、数据管理系统和分析评价系统及其计算机通讯网络支撑等。

　　1.1 数据采集系统

　　数据采集通常有两种解释：一种是指盘点机、掌上电脑等终端电脑设备;另外一种是指网络数据采集用的软件。数据采集系统包括了：可视化的报表定义、审核关系的定义、报表的审批和发布、数据填报、数据预处理、数据评审、综合查询统计等功能模块。通过信息采集网络化和数字化，扩大数据采集的覆盖范围，提高审核工作的全面性、及时性和准确性;最终实现相关业务工作管理现代化、程序规范化、决策科学化，服务网络化。

　　1.2 数据管理系统。

　　由数据采集系统采集的数据进入计算机数据库后，由数据管理系统对其进行科学有序的管理。包括将电容、电感、电阻、电压、频率等转换为位移、扬压力、渗流量、应力应变、裂缝开合度以及温度等，及它们的误差识别和处理，并将监测量按有关监测规范进行整编和初分析;编制月报和年报等。

　　1.3 分析评价系统

　　分析评价系统根据监测到的数据，进行观测资料的分析和反分析，结构和渗流正、反分析，建立各类监控模型和拟定监控技术指标等;将收集到的工程设计、施工、运行管理、有关法规和规范等方面的专家知识进行编辑，构成分析、评价、辅助决策等方面的知识库和推理分析知识。

　　2数据管理与监控

　　水利水电工程大坝可埋有几百个、几千个甚至上万个传感器。如长江三峡水利枢纽建筑物就埋设约一万多个传感器，其采集数据每年达几百万个，并随着观测年限的增加，数据将越来越多，对这些海量数据必须进行科学有序地管理，以便为分析评价系统提供可靠的信息。数据管理系统的核心是数据管理软件和应用软件。

　　2.2.1 数据库管理软件平台

　　在大、中型水利水电工程中，目前常用的数据库管理系统有Oracle,Sybase,Informix以及SQLServer等4大类。其中以Oracle和Sybase数据库在中国应用最广。而Sybase为单进程、多线索结构，即通过单进程的多重通路来同时服务于多用户，提高内存的有效使用率，便于优先程序的查询。因此，Sybase数据库无论在总体结构、功能和特性等方面都有较大优势。本文作者开发和研制的7个大型水电工程的数据(或信息)管理及专家综合评价系统，主要采用了Sybase数据管理系统。在小型水利水电工程中，目前常用的数据库管理系统有DBase,Foxbase和Foxpro等。而Foxpro为用户级数据库系统，目前采用较多。

　　2.2.2 数据库逻辑模型

　　检测的目的是分析评价工程的安全状况。因此，根据分析评价的需要，数据库的逻辑模型包括工程档案、原始数据、整编数据和生成数据等4个分库(见图1)。

　　2.2.3 应用软件

　　根据数据库的逻辑模型，在数据库的软件平台上，开发和研制数据库的应用软件，主要包括：

　　(1)菜单编程:对数据库的菜单和各个分库的菜单等编制应用程序。可以采用下拉式或全屏幕式。

　　(2)原始数据管理的应用软件:包括与采集系统相联的通讯软件;按结构单元和测控装置将传感器监测的物理量(电阻、电阻比、电感、电容和频率等)或数字量(变形、渗压、渗流量、应力应变和温度等)编制成图表的软件。

　　(3)整编数据管理的应用软件:包括误差识别和处理程序;将物理量转化为数字量(应变转化为应力，以及测控装置没有转换为数字量的物理量);按结构单元，将数字量及其相应环境量编制整编成图表的软件;初分析软件;编制日报、月报和年报的软件等。

　　(4)生成数据管理的应用软件:包括对监测资料分析和反分析成果、结构和渗流分析和反分析成果，以及有关专家知识等，并编制成相应图表的软件。

　　2.3 分析评价系统

　　对水利水电工程监测和监控的目的是，依据监测资料和相应的专家知识，对工程的安全状况作出综合分析和评价。因此，完整的现代测控系统必须包括分析评价系统。其功能是依据监测资料、结构、渗流等分析和反分析成果，以及与工程安全有关的设计、施工、运行管理、法规和规划等专家知识，对监测资料进行分析和评价，从中寻找异常值或不安全因素，并对此进行成因分析和辅助决策等。

　　2.3.1 资料评价

　　应用时空分布、力学规律、监控模型、监控指标、日常巡查和关键问题等6类评判准则，对监测值进行分析评判，从中识别异常值或不安全因素。

　　2.3.2 检查分析

　　对异常值或不安全因素，通过同一部位的同类监测量、相关监测量和环境量的综合分析(或相关分析)检查，从中识别引起异常值或不安全因素的成因。如由观测引起的，则进入观测检查;是由结构和荷载引起的，则进入物理成因分析。

　　2.3.3 观测检查 对由观测引起的异常测值，首先检查观测记录，然后检查采集系统。对观测记录错误的测值宜进行删除或修改;对监测采集系统引起的异常测值，在排除故障后重测并进行修正。

　　2.4 计算机及通讯网络技术

　　由于高新测控技术是将数据采集、信息管理和分析评价融汇在一起的庞大系统工程，必须在现代计算机及通讯网络技术的支持下才能实现。

　　2.4.1计算机网络的拓扑结构，即是指网上计算机或设备与传输媒介形成的结点与线的物理构成模式。网络的结点有两类：一类是转换和交换信息的转接结点，包括结点交换机、集线器和终端控制器等;另一类是访问结点，包括计算机主机和终端等。线则代表各种传输媒介，包括有形的和无形的。

　　一般大中型水利水电工程结构单元(如坝段)较多、布置的测点也较多，宜用总线形;对省局(厅)或大网局，由于所属水利水电工程较多，分布也广，而需要由局中心控制时，宜用星形结构，其中一个结点为一座水利水电工程;对特大型水利水电工程。

　　2.4.2 计算机通讯网络平台

　　单个的水利水电工程一般用局域网，可采用高速光纤、载波或微波等网络通讯。对省网局(厅)或大型水利水电工程需要有外部技术支持的，一般采用广域网，亦可采用以太网或Intranet网等。

　　2.4.3 计算机工作方式

　　一般采用C/S(客户机/服务器)方式。其中，服务器主要存储监测数据以及与工程安全有关的设计和施工等资料，应该有强大的存储和处理数据的功能;其型号和数量视工程规模、监测项目的多少，由需求分析确定，一般应有双机或多机热备份。客户机主要面向用户的分析评价和辅助决策等，可由多台并行计算机完成。

　　3 结语

　　(1)现代化测控技术应包括数据采集、管理和分析评价等功能，以及完成这些功能的计算机软硬件环境和通讯网络环境。

　　(2)数据采集包括传感器和测控装置，完成A/D转换，以便监测的数字量能远距离输送。

　　(3)信息管理系统具有对监测的原始数据采集和管理、整编和处理以及生成等功能，并对涉及工程安全的设计、施工资料进行管理，以便为分析评价提供科学的信息。

　　(4)分析评价系统是对监测资料进行分析评价，从中识别异常值或不安全因素，并对其进行成因分析和辅助决策。

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