大渡河公司大壩安全監測設施缺陷信息化管理實踐

熊 敏，高志良，馮 濤

（1.國能大渡河流域水電開發有限公司，四川成都，614900；2.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江杭州，311122）

0 引言

大渡河公司是國家能源集團所屬集水電開發建設和運營管理于一體的大型流域水電開發公司，以大渡河龔嘴、銅街子水電站為母體，滾動開發大渡河流域全長1 062 km范圍內的17個梯級水電站，涉及四川省三州兩市十二縣。其中銅街子、龔嘴、沙坪二級、枕頭壩一級、深溪溝、瀑布溝、大崗山和猴子巖8座水電站均已投產發電，雙江口、金川水電站工程在建，沙坪一級、枕頭壩二級、老鷹巖一級、老鷹巖二級、丹巴、巴底、安寧7座水電站正在開展工程建設的前期工作。大壩安全監測系統隨水電站投產同步投入使用，目前投產電站中除沙坪二級、猴子巖水電站大壩安全監測自動化系統尚在建設中外，其余電站大部分監測項目均實現了人工和自動觀測。

大渡河干流投產的8座水電站分布在不同部位，間隔從幾十公里到數百公里不等。各個電站的監測設備種類繁多，型號各異，設備生產廠家眾多。管理人員不足是大渡河公司大壩安全監測設施管理面臨的突出問題。為了實現8座電站總計約2萬個測點的異常發現、填報、排查、缺陷確認、處置、統計分析及檔案存儲，實現信息化管理非常緊迫和必要。

1 傳統監測設施缺陷管理不足

水電站電力生產主設備的缺陷管理早已進入信息化管理時代，早在20世紀90年代初已有缺陷管理系統投入生產使用，而大壩安全監測設施依然采用傳統的人工管理模式，未納入信息化管理范疇。傳統的監測設施缺陷管理模式是在日常觀測、數據審核、定期巡視檢查、專項檢查等工作時發現監測設施隱患、故障或其他異常情況，由發現人員在設備缺陷記錄簿中作好詳細記錄并報告班組負責人，班組自行組織消缺，不能消缺的逐級報告生產處室和職能處室組織消缺。隨著管理電站的增多，這種傳統的缺陷管理模式在生產實踐中的弊病表現日益突出。

（1）缺陷管理流程不規范，消缺不及時。傳統的缺陷管理依賴于紙質記錄簿人工填寫，管理者針對缺陷記錄是否及時、記錄是否有遺漏、填寫是否規范、消缺是否及時、是否存在遺留缺陷進行定期或不定期檢查，高度依賴各級人員的自覺性，依賴班組的主動匯報、生產處室和職能處室管理人員的主動檢查，無法形成有效的監督、考核機制以督促各級人員履職盡責。消缺不及時嚴重影響監測數據的完整性及對水工建筑物運行狀態的實時評判。

（2）不具備統計分析匯總功能，不利于改進設備管理。紙質分散的記錄難以進行系統查詢、統計和分析，工作效率低下，不易發現重復、典型缺陷，給提高設備健康水平、指導作業人員及時消缺帶來不利影響。

（3）難以實現監測設施全生命周期管理。設備安裝以來出現的異常、維護、消缺、檢修、技術改造工作多不能形成完整系統的管理記錄，檔案可能隨著時間增長及人員變動存在遺失、查證困難等現象，且紙質臺賬在后期梳理過程中難度較大，監測設施的全生命周期有效管理較難實現。

2 缺陷管理信息化設計

2.1 缺陷定義及分類

缺陷是指設備任何偏離原設計、原預期或相關標準的狀態，主要由制造或安裝質量不佳、運行老化、維護管理不及時、使用不當等造成。目前大壩監測設備缺陷分類沒有統一的標準，為此大渡河公司結合自身管理實際，根據監測設施缺陷的嚴重程度，將監測設施缺陷分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類缺陷。

Ⅰ類缺陷：因監測設施存在欠缺或不完備，造成監測系統癱瘓，或無法在緊急情況下及時準確提供監測數據，致使錯誤研判，威脅大壩安全運行及人身安全，或造成人員傷亡和設備事故的缺陷。如：水電站大壩安全監測系統服務器癱瘓，大壩安全監測系統無法運行，并導致錯誤研判，威脅大壩安全運行及人身安全，或造成人員傷亡和設備事故。

Ⅱ類缺陷：因監測設施存在欠缺或不完備，造成重要管控部位無法監控，暫不會導致錯誤研判而影響大壩安全運行，但繼續發展亦將導致錯誤研判而造成人員傷亡和設備事故的缺陷。如遭遇地震、洪水等特殊工況，大壩外部變形監測自動化系統癱瘓，短時間內無法恢復。

Ⅲ類缺陷：監測設施局部存在的不足，不影響大壩監測系統整體運行，不需要停用全部安全監測系統就可以消除，不會導致錯誤研判而影響大壩安全穩定運行的缺陷。如真空激光系統激光管老化，激光管亮度不夠。

2.2 缺陷管理流程設計

針對大渡河流域監測設施狀態及集中管理需求，將缺陷管理流程細分為異常發現、缺陷確認、填報、審核、驗收、統計分析、檔案存儲等環節，缺陷管理流程見圖1。為克服傳統管理的弊端，新的管理流程著力解決五個關鍵點。

圖1 監測設施缺陷管理流程Fig.1 Flow chart of management of defects of dam safety monitoring facilities

（1）管理流程的所有環節均實現信息化，全程線上管理。

（2）消缺處理過程針對立即消缺和不能立即消缺情況提供不同的解決方案，立即消缺類型進行常規的審核、驗收流程，不能立即消缺類型說明未消缺原因并提出消缺建議流轉至上級崗位指導消缺，最終進行消缺驗收。

（3）監測設施產生的缺陷能在對應管理臺賬下自動生成新的記錄，完整記錄自安裝投運以來的所有異常、缺陷。

（4）按照缺陷的各種屬性進行查詢、統計，根據預設模板生成各類圖表和報告。

（5）各環節專人負責且記錄工作痕跡，通過手機短信和客戶端提醒方式主動推送缺陷處理流程信息，督促各級人員開展相應工作。

2.3 缺陷管理信息化

目前，大渡河公司已建成庫壩信息綜合管理系統，該系統搭建在公司云平臺上運行，實現了多個電站監測數據、設備狀態監控、巡視檢查、監測設施臺賬信息的集成集中管理。缺陷管理流程通過鑲嵌在已建成的庫壩信息綜合管理系統內實現，庫壩信息管理系統為多電站集中管理、缺陷多維信息描述、全生命周期管理、查詢統計、痕跡管理等缺陷管理流程關鍵環節信息化提供了先決條件。

（1）缺陷填報信息化：根據缺陷來源的不同，提供不同的填報入口。

第一種：信息管理人員通過審核數據發現監測設施異常，在庫壩信息管理系統內“監控人員填報”界面發起缺陷流程，指定消缺班組及消缺時限，并提供消缺建議。

第二種：部分已實現設備狀態監控的自動化系統每日定時推送設備運行信息至庫壩信息綜合管理系統，其中異常狀態自動關聯缺陷管理流程，生成缺陷工單經信息管理人員審核確認后流轉至指定班組及人員。

第三種：巡視檢查人員在日常巡視檢查工作中發現的缺陷，一般該類缺陷已經過巡檢人員排查確認，在巡視檢查報告中通過文字、圖片、視頻等方式對該監測設施缺陷進行描述，在已建成的庫壩信息綜合管理系統中實現巡視檢查異常描述與缺陷管理的聯通，自動生成缺陷工單經信息管理人員審核確認后流轉至指定班組及人員。

第四種：日常觀測工作中發現的缺陷，直接在信息管理系統“現場人員填報”中填報，記錄缺陷發生電站、部位、監測設施、缺陷異常描述、消缺措施、暫時不能立即消缺的原因及后續處理方案等。

（2）缺陷描述多維化：提供文字、圖片、視頻等多種缺陷描述方式。

（3）關聯設備臺賬實現全生命周期管理。依據《大渡河公司所屬水電站工程安全監測設施編碼導則》對所有的監測設施進行編號，編號具有單一性，每個監測設施具有唯一編碼。在缺陷填報時，選擇發生缺陷的設施，系統后臺通過編碼進行統一匯總，該設備自投入運行以來的異常、缺陷在設備臺賬下生成自動連續編號的記錄，從而實現全生命周期管理。

（4）管理人員權限設計。按照缺陷管理流程系統設置生產班組、生產處室、職能處室和中心領導四類角色，每類角色均配置對應權限，在系統后臺設置人員對應角色，設置后各級人員按照角色配置權限開展工作。

生產班組：具備填寫、上報、查詢、統計缺陷的權限。

生產處室：具備審核缺陷處理、提出消缺建議指導班組消缺、提出消缺建議上報職能處室、查詢統計的權限。

職能處室：具備缺陷填報、缺陷處理驗收、提出消缺建議退回生產處室、查詢、統計、分析缺陷等權限。

中心領導：具有缺陷等級的最終確認、提出消缺建議退回生產處室、查詢、統計的權限。

（5）一鍵統計及報表自動生成：具有按電站、消缺班組、缺陷類型、缺陷等級、消缺狀態、消缺是否及時、消缺時段進行統計、查詢的功能。按預制模板一鍵生成缺陷表單，滿足規范存儲檔案的需要；可定期生成規定格式的月度、季度、年度分析報告，分析設備運行狀態，減少人工繁瑣統計與分析。

3 信息化管理實例

以瀑布溝水電站一起缺陷處理為例說明缺陷管理流程，生產班組人員發現瀑布溝水電站廊道真空激光系統所有測點測值未入庫，經現場排查消缺后，在庫壩信息管理系統“現場人員填報”界面進行缺陷填報（見圖2），缺陷編號自動生成，由電站+年+月+編號組成，如PBG202008009。發現班組和人員由登錄賬戶自動填充，選擇發現時間、填寫缺陷名稱、關聯設備臺賬、填寫消缺時間、班組（監測二班）及人員（劉某某）。在“缺陷描述”欄采用文字、圖片、視頻等多種方式對缺陷進行描述；在“故障原因”欄填寫導致缺陷產生的原因“激光管故障，亮度不夠”；在“消缺情況”欄填寫消缺措施“更換激光管及電源適配器”，若未消缺需在“未處理原因”欄填寫未處理原因，點擊“確定”上報。

圖2 生產班組缺陷填報Fig.2 Record and report of the defects

上報后，短信平臺將立即推送“國能大渡河公司缺陷真空激光系統整體無測值已由劉某填報，等待馮某審核”給監測處技術主管馮某，馮某收到短信后登陸庫壩信息管理系統，缺陷信息在首頁“今日任務”內顯示，見圖3。雙擊任務進入審核界面（見圖4），對缺陷信息進行審核，若認為消缺得當則選擇“指定監控部門驗收”，若認為消缺不得當則選擇“退回班組重新處理”，若暫時無法消缺則點擊“無法處理，需上報”，點擊“確定”上報。

圖3 缺陷任務提醒Fig.3 Reminder of the defects related tasks

圖4 生產處室缺陷審核Fig.4 Check of the processed defects

上報后，短信平臺將立即推送“國能大渡河公司缺陷真空激光系統整體無測值已由馮某審核，等待熊某驗收”給生產技術處信息管理人員熊某，熊某收到短信后登陸庫壩信息管理系統，缺陷信息在首頁“今日任務”內顯示，雙擊任務進入驗收界面（見圖5），對缺陷信息進行驗收，定義缺陷類型和缺陷類別。若認為消缺得當則選擇“驗收通過”，若認為消缺不得當或未真正消缺則選擇“返回審核”，若暫時無法消缺則點擊“缺陷上報”，點擊“確定”。作為一起成功消除的缺陷，至此缺陷流程結束。

圖5 職能處室缺陷驗收Fig.5 Acceptance of the processed defects

信息管理人員定期按電站、時段、類型、類別、消缺與否、是否及時消缺等屬性進行查詢、統計，按照預設模板生成月、季、年等時段的定期分析報告，定期召開設備分析會分析重點、遺留、典型重復缺陷，評價監測設施運行狀態。

缺陷檔案以年度為周期進行管理，在年初將上一年度所有缺陷分電站按預設模板導出打印存檔。

4 信息化管理成效

缺陷信息化管理在已投運的龔嘴、銅街子、瀑布溝、深溪溝、枕頭壩、大崗山6座水電站得到了推廣應用。經過一段時間的應用，顯現出了較大的管理成效。

4.1 設備運行指標大幅提升

統計投入運行一年來的自動數據缺失率和平均無故障工作時間，與2018年對比，年平均數據缺失率由1.08%降低至0.74%，平均無故障工作時間從8 036 h上升至8 355 h。原因為：短信推送提醒及消缺時限考核提升了消缺及時性。

4.2 隊伍精干、集成集中

全流程信息化的缺陷管理解決了目前水電站點多、分布廣、管理人員不足情況下缺陷管理的難題。各電站的異常和缺陷信息集成、集中到庫壩信息綜合管理系統缺陷管理板塊，管理人員直接通過軟件客戶端進行異常發現、填報、排查、審核、驗收、統計分析、檔案存儲全流程線上管理，無需頻繁到現場檢查、監督消缺處理過程，實現了從“多人管理單站”到“單人管理多站”的轉變。

4.3 監管有力、履責到位

搭載庫壩信息綜合管理系統的缺陷信息化管理模式，標準模板保證了缺陷記錄的規范性；全流程痕跡管理完整記錄缺陷流程的所有動作；缺陷信息的主動推送使各級人員能隨時掌握監測設施運行狀況，根據主動推送的任務提醒及時進行缺陷消缺、審核、驗收等工作；每類缺陷均設置了消缺時限，超時消缺需要說明原因，保證了消缺的及時性。定期統計消缺率和及時率，據此進行考核，促進了各級人員履職盡責。

4.4 實現設備設施全生命周期管理

每個缺陷記錄均與設備臺賬關聯，持續記錄了監測設施自安裝以來所有異常、維護、消缺過程，建立了系統全面、可溯源的全生命周期管理臺賬，方便信息管理人員查證測值異常來源，同時為后期設備選型和故障處理提供技術參考。

5 結語及展望

大渡河公司立足流域電站群，依托云平臺及信息化管理手段，實現了大壩安全監測設施缺陷全流程信息化管理，突破了電站點多、面廣的管理瓶頸，極大改善了監測設施完好率、數據采集缺失率、自動化系統平均無故障工作時間等指標，提升了監測設施管理水平，為及時、準確、可靠地評判大壩安全運行性態，以及實現現場無人值守、有的放矢消缺奠定了堅實基礎。

對于缺陷管理，未來還需進一步探索以下三個方面：

（1）持續深入開展監測系統狀態監控研究，提升異常和缺陷識別水平，實現從被動處理到主動發現的轉變。

（2）豐富主動提醒手段，在客戶端任務提醒、短信推送的基礎上增加微信、郵件等多種信息推送方式，滿足不同用戶的需求，實現缺陷發生后第一時間消缺處理，提高缺陷處理效率。

（3）對缺陷處理及發生規律開展深入的分析和研究，識別缺陷發生前的異常狀態，實現提前預警，將缺陷消除在萌芽狀態。