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混凝土拱坝协同管理信息采集设备与数据智能处理网络平台的研发应用

发布时间: 2018-05-25 来源:

成果名称:混凝土拱坝协同管理信息采集设备与数据智能处理网络平台的研发应用

获奖情况:水力发电科学技术二等奖(2012年度)

任务来源:国家科技支撑计划项目

河南省重大科技专项

郑州市科技攻关项目

起止时间:20077月~200912

完成单位:华北水利水电大学,中国水利水电科学研究院

主要完成人:魏鲁双、张国新、魏  群、李松辉、张瓅一、刘  毅、郑  臣、

袁志刚、王裕彪、张磊

主要研究内容:

1)工程数据采集及结构方法的研究。

通过手持已经导出静态数据和安装数据分析应用程式的PDA设备到施工现场,系统能够充分利用PDA手写、模板选择、图片编辑、手签存储、现场照相图片等各项功能对工程进行全面的掌控与检测,解决了目前我国大型水利水电工程施工期温控实时监测和管理分析存在的实际问题。

2)数据驱动图形的动态建模方法的研究。

VC++.Net 2008为开发平台,采用数据驱动图型的建模方法,利用基于OGRE的图形引擎开发的程序直接生成模型,无需第三方建模软件的支持,省略了通过中间建模工具根据模型数据建模的工序。采用“五维空间”理论方法,将数据直接附着于图形,对节点、有效线以及有效面的数字化修改在模型实时体现,减少了由于变更产生的二次建模风险。该系统将成为一个集实时建模、实时显示、实时记录以及变化查询数据库为一身的真正意义上虚拟现实平台。

3)动态数据采集设备在第三代移动网络(3G)上实现数据实时采集技术的研究。

利用3G网络、PDA及数据库技术,自主研发了FAAPFirst Available Access Point)数据采集方式,主要包括:多类型网络自动选择方法、移动设备ID自动识别技术、无线网络接入点信号强度自动判断技术,以及有效移动设备在协同管理信息采集移动网络中自动注册入网技术。该项技术有效地解决了目前我国拱坝施工期温控实时监测和管理分析存在的实际问题,为水电工程协同管理信息采集与数据分析提供了新方法和手段。

4)跨平台网络数据交互技术的研究。

借助跨平台开发库MONO,完成C/S架构在.NET B/S 架构上跨平台交互的实现。有效避免了数据不匹配的缺陷,将工程数据在统一框架下收集,并由中心数据库校验合法性并分类存储,使数据规范化、系统化,以便今后数据的使用。

5)数据智能处理网络平台的研发。

采用物理连接下载静态数据,由现场施工管理人员实时记录动态数据,导入到PDA,实时对所有数据查询、显示、分析,并将施工质量评价通过无线通讯GPRS同步到服务器,经过服务器数据统计分析中心的批量处理和详细分析,之后反馈到PDA数据库。该系统集空间化、数字化、网络化、智能化、可视化于一体,使项目各参与方通过网络实现多方实时协调。在国内大型的水利水电工程中应用,具有广泛的推广应用价值和科技进步意义。

主要创新点:

1)提出“第一可用接入点”FAAPFirst Available Access Point)的数据传输方法,采用多类型网络自动选择方法、移动设备ID自动识别技术、无线网络接入点信号强自动度技术,以及在协同管理信息采集移动网络中有效移动设备及时自动注册入网的实现,有效解决了工程现场信号源不稳定的难题,确保了移动数据采集的实时性和准确性。

2)基于数字化设计理念,提出了相同数据字节重合索引(RDCIRedundant Data Compress Indexing检索方法。采用标准数据采集标准信息库的方法,将标准库的信息存储于系统服务器中,利用ID查询索引的方式,在网络中只传输数据编号,而非将整体数据完全通过网络传输的方法,将信息在多方协同管理系统中同步,最小化网络带宽的占用,提高传输速度,大大的提高了协同管理的效率。优化过后的数据通过固网和移动网络的结合,以FAAP的方式,将采集的数据第一时间传回管理部门服务器上进行数据分析及整合。

该方法解决了冗余数据对数据库性能和网络数据传输的影响及资源过多消耗的问题,有效地提高了协同管理效率,使协同管理向深层次专业化方向迈出了关键的一步。这种融合了3G网络、PDA及数据库技术的研究理念,为水电工程协同管理信息采集与数据分析提供了全新的手段和方法,拓展了数据采集及分析方法的研究领域和空间。

3)提出了基于骨骼网架的实体建模方法,即以模型结构点、线、面的基本特性,将数据直接附着于图形,对节点、有效线以及有效面的数字化修改,模型中实时产生包括形态在内的一系列变化,实现了网络环境下数据驱动图形的动态实时建模。该技术将模型和支持模型的后台数据剥离开来,通过掌握由模型的几何造型引擎提供的数据结构的拓扑规律以及约束条件,达到利用数据迅速准确构建各种规则和不规则图形的效果。实现了模型网格几何和拓扑特性实时更新的目标。该方法在工程上应用,减少了由于变更产生的二次建模风险,大大提高了项目各参与方的工作效率,真正展现了我国在数字化虚拟现实平台研发方面的实力。

工程应用:

通过将上述理论研究成果及研制的系统在锦屏一级水电站工程中应用,进行锦屏一级水电站项目协同管理及拱坝温控浇筑温控工作,取得了有明显经济价值,为该项技术的成功推广与应用具有重要的现实意义。

相关照片:


锦屏一级电站控制系统


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