Реферат для аспирантуры на тему Совершенствование информационных технологий мониторинга технического состояния гидротехнических сооружений мелиоративного водохозяйственного комплекса.

Содержание:

Введение 3
Глава 1. Оценка применяемых ИТ мониторинга технического состояния сооружений мелиоративного водохозяйственного комплекса и формирование перспективных направлений в развитии их теории и технологий 5
1.1. Анализ использования ИТ в практике мониторинга технического состояния ГТС мелиоративного водохозяйственного комплекса 5
1.2. Приоритетные направления совершенствования цифровизации мониторинга технического состояния 7
Глава 2. Совершенствование процедуры сбора данных о техническом состоянии гидротехнических сооружениях 13
2.1. Сбор данных о состоянии ГТС с использованием информационных технологий 13
2.2. Новые методы обработки первичной информации 16
2.3. Формирование управляющих воздействий 20
Глава 3. Инновации в области мониторинга и анализа технического состояния гидротехнических сооружений 23
Заключение 26
Список использованной литературы 28

Введение:

Основной целью мелиорации сельскохозяйственных земель является расширенное воспроизводство плодородия почвы, получение оптимального урожая сельскохозяйственных культур при экономном расходовании ресурсов, недопущение или компенсация ущерба природным системам и землепользователям. Одним из основных элементов современных мелиоративных систем являются гидротехнические сооружения, обеспечивающие сельхозугодия необходимым количеством воды.
В Российской Федерации насчитывается более 37 000 комплексов гидротехнических сооружений (далее — ГТС) – это плотины, здания гидроэлектростанций, водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения, туннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъёмники и сооружения, предназначенные для защиты от наводнений.
Гидротехнические сооружения — это объекты, от надёжной эксплуатации которых, в значительной степени, зависит безопасность персонала самой гидроэлектростанции (далее – ГЭС), гражданского населения прилегающих районов, соседствующих промышленных объектов и окружающей природной среды. Поэтому уровень безопасности должен удовлетворять требованиям законодательства Российской Федерации, а методы его достижения быть технически прогрессивными и эффективными с экономической точки зрения.
Безопасность в области гидротехники регулируется Федеральным Законом от 21 июля 1997 года N 117-ФЗ «О безопасности гидротехнических сооружений» и программой инновационного развития Русгидро. Одной из важных задач по обеспечению безопасности гидротехнических сооружений является мониторинг состояния гидротехнических сооружений.
Мониторинг безопасности гидротехнических сооружений (ГТС) мелиоративного водохозяйственного комплекса является системой регулярных инструментальных и визуальных наблюдений за показателями работы и технического состояния сооружений, за проявлением и развитием опасных для сооружений техногенных и природных процессов и явлений, проводимых по определенной программе с целью объективной оценки эксплуатационной надежности и безопасности сооружений, своевременной разработки и реализации ремонтных мероприятий.
Главная задача мониторинга безопасности ГТС — это обеспечение управления в области рациональной и безопасной эксплуатации гидротехнических сооружений, безопасного ведения работ любого вида. Конечные цели мониторинга безопасности ГТС достигаются при помощи организации системы постоянных (непрерывных) визуальных и инструментальных (в том числе автоматизированных, дистанционных) наблюдений, способных обеспечить получение качественной и достоверной информации в требуемых объемах.
Актуальность выбранной темы обуславливается тем фактом, что развитие различных аппаратных средств, сетевых компьютерных технологий, сотовой связи, математических методов открывает новые перспективы в автоматизации мониторинга гидротехнических сооружений мелиоративного назначения. Необходимость реализации данной программы определяется критической ситуацией в сфере мелиорации РФ, сложившейся на фоне недостаточного внимания государства к строительству, ремонту и эксплуатации мелиоративных систем начиная с 90-х годов прошлого века. Засуха 2010 г. особенно отчетливо продемонстрировала всю критичность ситуации. В этих условиях видится целесообразным внедрение инновационных методов инвентаризации и мониторинга.
Целью данной работы является изучение совершенствования информационных технологий мониторинга технического состояния гидротехнических сооружений мелиоративного водохозяйственного комплекса. 

Заключение:

Исходя из рассмотренного в работе материала, можно сделать ряд выводов:
1) современная система мониторинга состояния гидротехнических сооружений представляет собой совокупность измерительных приборов и прочих взаимодействующих технических устройств, обеспечивающих получение, передачу, сбор и обработку данных регулярного мониторинга диагностических показателей технического состояния ГТС. Мониторинг ГТС проводится с целью обеспечения систематического контроля за состоянием безопасности гидротехнического сооружения и его воздействия на окружающую среду, предотвращения возникновения аварийных ситуаций и формирования условий для его безопасного использования.
2) Одной из наиболее эффективных инноваций в рассматриваемой сфере, внедряемой в последние годы, является программная обработка аэрокосмических снимков (к примеру, в форматах WorldView-1, WorldView-2, GeoEye-1, Pleiades). Использование автоматизированных и верифицируемых методик обработки космической съемки позволяют проводить регулярные наблюдения за состоянием как отдельных объектов, так и мелиоративных систем в целом. В частности, эффективность функционирования МС может быть оценена по сериям разновременных космических снимков, отражающих развитие процессов обводнения и заболачивания земель (в пределах осушительных систем), а также путем оценки биологической продуктивности посевов через динамику вегетационных индексов (в пределах оросительных и осушительно-оросительных систем).
3) При использовании современных средств, таких как программный комплекс MonSol Monitoring, данные измерений поступают сразу в цифровом виде, а новейшие средства связи передают эти данные на вычислительные системы для обработки в режиме реального времени. Существующие на сегодняшний день программные продукты и специальные алгоритмы обработки позволяют автоматизировать процесс сбора, передачи и обработки информации в значительной степени, в том числе данные мониторинга, сокращая трудоемкость и повысить оперативность. Это превращает процессы периодического обследования сооружений в действительный оперативный мониторинг.
4) Перспективным направлением развития сферы мониторинга технического состояния ГТС, применяемых в мелиоративных целях является метод частого периодического деформации гидротехнического объекта. Посредством применения частого периодического наблюдения за гидротехническим объектом и его отдельными элементами можно контролировать поведение структурных деформаций объекта и избежать последующих катастрофических последствий. Системы мониторинга относятся к тому типу инфраструктурных проектов, оценить экономическую эффективность которых весьма затруднительно, поскольку объем сэкономленных ресурсов можно вычислить лишь после успешного предотвращения катастрофы. Тем не менее, аналитическая система, позволяющая специалистам определять тенденции в поведении деформаций объектов, и способная генерировать предупреждения и сигналы тревоги о превышении допустимых показателей на объекте, позволяет заблаговременно принять меры для предотвращения или минимизации последствий необратимых деформаций. 

Фрагмент текста работы:

Глава 1. Оценка применяемых ИТ мониторинга технического состояния сооружений мелиоративного водохозяйственного комплекса и формирование перспективных направлений в развитии их теории и технологий
1.1. Анализ использования ИТ в практике мониторинга технического состояния ГТС мелиоративного водохозяйственного комплекса
Мониторинг состояния ГТС проводится службой эксплуатации ГТС и ведется визуальными и инструментальными методами. Важным условием безаварийной работы ГТС является ответственное отношение владельца ГТС к службе эксплуатации ГТС: комплектование ее квалифицированным персоналом, оборудованием, обеспечение исполнительной дисциплины в части реализации технологий эксплуатации и мониторинга.
Ведение мониторинга и фиксация периодических изменений необходимы для того, чтобы на основании данных, накопленных за прошедшие периоды, можно было делать более достоверные прогнозы о дальнейшей эксплуатации объекта (прогноз паводкового притока, сроков перехода на летний/зимний режим эксплуатации и т.д.) . Каждый объект ГТС имеет свои индивидуальные особенности, которые необходимо учитывать при организации его мониторинга и эксплуатации. Поэтому для каждого ГТС утверждается свой перечень контролируемых во время мониторинга критериев. Основной принцип отнесения элемента ГТС к перечню контролируемых критериев – степень его влияния на безопасность ГТС.
Для каждого контролируемого параметра устанавливается способ его мониторинга и периодичность (с указанием условий, влияющих на периодичность контроля). Для каждого контролируемого параметра устанавливаются предельно допустимые значения (ПДЗ) по уровням безопасности. При ухудшении уровня безопасности частота контроля увеличивается. Также должны быть разработаны и утверждены методики измерения (контроля) контролируемых параметров. Делается это для обеспечения идентичности и сопоставимости измерений.

Рисунок 1. Типовая схема мониторинга ГТС, используемой в сфере мелиорации
На текущий момент на большей части ГЭС, используемых в мелиорации, имеется контрольно-измерительная аппаратура (КИА) всевозможного назначения: контроль напряжённо-деформированного состояния (НДС), контроль линейных перемещений конструкций, пьезометрия (напорные, безнапорные, уровнемеры) . Данные устройства представляют собой «нижний уровень» контроля. Для комплексного обследования ГТС необходим так же «верхний уровень» — это системы, объединяющие информацию для сбора, хранения, статистики и анализа информации об объекте. Двухуровневая система работает автономно, отображая текущее состояние ГТС в режим реального времени.
К объектам мониторинга ГТС мелиоративного водохозяйственного комплекса относятся :
• плотины;
• здания гидроэлектростанций;
• водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения;
• тоннели;
• каналы, шлюзы;
• пьезометрические системы;
• силовые агрегаты;
• периметры ГТС;
• фундаменты.