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类型基于internet/intranet的已有变电构架结构质量管理系统研究.doc

  • 上传人:cjc2202537
  • 文档编号:231227
  • 上传时间:2018-03-24
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    基于internet/intranet的已有变电构架结构质量管理系统研究.doc
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    1、基于 InternetIntranet 的已有变电构架结构质量管理系统研究第 38 卷第 3 期2006 年 6 月西安建筑科技大学(自然科学版)J.XianUniv.ofArch.Tech.(NaturalScienceEdition)Vol_38NO.3Jun.2006基于 Internet/Intranet 的已有变电构架结构质量管理系统研究孙增寿,韩建刚.,董建华(1.郑州大学土木工程学院,河南郑州 450002;2.福州大学土木建筑工程学院 ,福建福州 350002;3.海南大学土木工程系,海南海口 570228)摘要:变电构架是输变电系统的主要结构物,对已有变电构架结构质量进行及时

    2、 ,科学的管理,随时掌握结构的质量状况,是结构维修和加固的基础,对避免重大工程事故发生,保障输变电系统的安全运行,减少不必要的经济损失具有十分重要的意义.以模糊综合评判理论和结构可靠性分析为基础,将互联网技术和结构可靠性分析评定理论有机结合起来,提出了基于 Internet/Intranet 的已有变电构架结构质量管理系统,实现了变电构架结构质量的日常管理及远程分析,诊断与管理.并通过在某 220kV 变电站的应用,详细介绍了该管理系统的主要过程和步骤,验证了该管理系统的实用性.关麓词:已有变电构架;结构可靠性;INTERNET;INTRANET;模糊综合评判; 管理系统中圈分类号:TU312

    3、 文献标识码:A 文章编号:10067930(2006)03035307变电构架是输变电系统的主要构筑物,广泛分布于电厂的升压站和各地变电站,大部分处于露天环境下,其可靠性不但取决于设计和施工质量,而且与变电构架的使用,管理,维护及修缮密不可分.当变电构架经历一定使用年限后,由于材料老化和环境等因素的影响,往往会出现不同程度的损伤,导致结构可靠性降低.对此,如果能够进行及时,准确的分析和评判,并根据分析评判结果确定合理的维修加固策略,则能够保证变电构架安全可靠地工作.但传统的已有结构质量评定技术存在以下三个方面的不足:结构评定受到技术人员,技术条件和地域的限制 】;评定的时效性差,往往在发现问

    4、题时,可能问题已经变得比较严重,给工程结构的维修与加固带来一定的困难,导致维修加固费用的增加;在结构质量评定中不能实现资源共享,制约了评定水平的提高.幸运的是,随着 Internet 技术的出现和发展,大大推进了全球信息化进程,使人类社会的信息交流更加自由,快捷和方便,为信息资源的有效利用打下了基础.目前国内大中型企业都纷纷建立自己的 Intranet 网,也称内联网,它可以加强企业内部的交流与协作,充分实现信息共享和传递;同时,企业内联网能够很方便地通过防火墙接人到 Internet,从而允许企业内部员工进人 Internet或让外部用户访问企业提供的公共网站,实现企业内联网与 Intern

    5、et 的有效联系.本文在这一背景下,将 Internet/Intranet 技术与变电构架的质量管理和可靠性评定结合起来,在短时间内调动网内有关变电构架的资源,实现对变电构架快速,及时,准确的可靠性分析和评判,是已有建(构)筑物结构可靠性分析与评判的新发展,提高了电力系统对变电构架的安全保证和现代化管理水平,保障输变电系统的安全运行,无论在理论上还是在实用上都具有十分重要的意义:(1)有利于进行变电构架质量的日常管理.便于快速查询各变电站的现状资料,了解各变电站变电构架的质量现状;便于对系统所属各变电站变电构架进行技术改造与加固的管理 ,可以方便地发现系统中的薄弱环节,及时加以改进;便于对系统

    6、所属各变电站资料的不断更新 ,提高数据的准确性和可靠性.(2)有利于对系统内变电构架的实时监测和控制,及时发现安全隐患并采取处理措施,避免重大事收稿日期:2005 一 1027 修改稿日期:20060330基金项目:河南省科技攻关项目(981140302)作者简介:孙增寿(1963 一),男,河南三门峡人,副教授,博士研究生,主要从事结构损伤检测与鉴定加固研究工作354 西安建筑科技大学(自然科学版)第 38 卷故的发生,保障输变电系统的安全运行,减少不必要的经济损失.1 变电构架结构质量管理的理论基础已有变电构架已经构成了一个实体,结构及其所处环境都经历了一定的历史过程,结构可能存在不同程度

    7、的损伤和材料性能退化现象,如裂缝,混凝土剥蚀和钢筋锈蚀等,使可靠性分析时的已有信息或未来信息都存在有未确知性,随机性和模糊性等特点,使我们对结构的实际工作状态并不能非常清晰地了解3.目前 ,我国已有建筑可靠性鉴定所用的标准与法规基本属于实用鉴定法范畴,它是在传统鉴定法基础上发展起来的,虽然克服了经验法的缺点,但在具体应用中仍存在一些问题.诸如:一些规定只是用语言来进行描述,评定时很难掌握分寸;等级划分也是人为地定出几个区间 ,在相邻区间边界处相差很小的两个量就会被划定为不同的等级,常常造成一些难于克服的矛盾.为此,这里引入模糊综合评判理论_3 研究变电构架的可靠性分析与评判问题,使变电构架的结

    8、构质量管理更加科学合理.模糊综合评判法是模糊数学在工程中的一种具体应用,它可以将不确定的各种信息用定量的方法表示出来,并借助模糊数学运算综合得到结构的评判结果矩阵.通过评判结果矩阵,不但可以得出评判对象的评判等级,而且可以得到其隶属于各个等级的具体有用信息.将模糊综合评判法引入变电构架质量管理系统中,具有下列四个优点:能在结构可靠性评判中 ,将定性判断与定量分析相组合;能将复杂结构体系中的各种影响因素进行分解,构成一个条理清晰的层次关系图,从而使问题容易处理;它符合人类对事物进行评估决策时的思维特性:“分解一判断一综合“;能够利用某些领域的专家经验,知识和先觉,通过两两比较的方法,确定各因素之

    9、间的关系.模糊综合评判采取 BA?R 计算模式,即通过模糊关系矩阵尺,将因素模糊向量A 转变为等级模糊向量 B.对变电构架的可靠性评判采用 M(+,?)模型,它是一种“ 加权平均型“综合评判,在决定各因素的评判对等级的隶属度 b 时,能够考虑所有因素的影响,而不仅仅考虑对 bs 影响最大的因素.由于同时考虑所有因素,所以 a 具有代表各因素重要性的权系数含义,可以满足权数和,即a 一 1 的要i=1求.其数学表达形式为:bjmin 善)(1)式中:i 为因素数,一 1,2,m;为质量等级数,J 一 1,2,3,4;a 为因素的权数;rf 是 i 因素隶属于 J 等级的结果.依据模糊数学知识和变

    10、电构架结构特点,首先建立变电构架承载能力,变形,裂缝,连接和构造,沉降等因素对模糊等级的隶属函数,然后将人工智能技术与结构可靠性分析思想有机结合起来,用软化模糊边界的方法来处理复杂的结构,力学等问题,简化建模和求解过程,并充分利用专家经验获得比较可信的定量化结果.在评判过程中,结构安全性评判主要考虑承载能力,裂缝,连接和构造,变形四个因素;结构适用性评判主要考虑裂缝,连接和构造,变形三个因素,具体按下列步骤进行:(1)按影响变电构架基本单元(地基,梁,柱) 功能可靠性(安全性,适用性)的因素( 沉降,承载力,变形,裂缝,连接和构造)建立因素集及其隶属函数;(2)建立各因素的权重集;(3)由各基

    11、本单元的隶属函数和各因素的权重计算各单元的评判矩阵;(4)建立各单元的权重集;(5)由上部单元的评判矩阵和其权重计算上部承重结构的评判矩阵;(6)由上部承重结构和基础的评判矩阵,根据其权重得出结构整体的评判结果.从上述分析评判步骤可见,建立各因素的权重集和隶属函数是模糊综合评判的关键.假设用 U 表示某一因素(如承载力等) 的物理量,按现行标准取“U 为 a 级,u“ U 为 b 级,U“U. 为 C 级,0“U.为 d 级.为了连续化,规定 U,(U+U)/e,(U+U.)/e 和 U.分别为 a,6,C,d 级标准值.根据调查数据并参照有关鉴定标准,我们采用降岭形,不对称岭形和升岭形分布的

    12、隶属函数,则相应 a,b,C,d各级的隶属函数表达式及其图形如图 1.限于篇幅,只给出了影响因素隶属于 a 级的隶属函数值(U).第 3 期孙增寿等:基于 Internet/Intranet 的已有变电构架结构质量管理系统研究3550.5+专銎对于影响同一构件的沉降 ,承载力,变形,裂缝,连接和构造等因素,采用层次分析法(AnalyticHierarchyProcess)确定其权重集 .分析中采用 19 标度,根据各因素的重要程度,进行各因素之间的两两对比,构造判断矩阵,求出判断矩阵的特征值和对应的特征向量,将特征向量归一化后可得到各因素的权重.对梁,柱等构件,根据具体的结构类型用反推法确定其

    13、权重,由总体(2),z?图 1 因素“的隶属函数 ttFig.1MembershipfunctionoffactorU结构失效概率曲线反推出各构件的重要程度.对于基础和上部结构的权重的确定,根据具体结构类型,由基础沉降对结构的影响程度来确定.2 变电构架的结构特点和失效准则经过查阅电力系统变电构架设计手册和原始设计图纸,变电构架结构形式主要有下列几种:1)独立柱;2)有侧向支撑的由人字柱组成的单跨和多跨刚接门型架;3) 由人字柱组成的单侧侧向支撑单跨和双跨刚接门型架;4)由人字柱组成的无侧向支撑的单跨和多跨刚接门型架 ;5)组合形式;6)高型布置.总的来说,变电构架柱子高,截面小,属于柔度较大

    14、的结构.人字柱多由环形钢筋混凝土杆及圆钢管或者正多边形钢管组成,柱脚通常插入杯形基础,或与基础上的预埋铁件焊接.柱头之间采用钢板焊接,刚度很大,可视为刚接点.梁大部分采用角钢或圆钢组成的格构式钢梁.变电构架主要承受导线及地线张力,设备重量等荷载,其次是风荷载,雪荷载及地震荷载的作用.导线张力的大小与挡距,覆冰厚度和检修荷载等有关,计算中应考虑各种荷载在不同条件下的组合.变电构架的失效准则,除应考虑构架自身的结构特性以外,还应考虑电力系统和电力设备的特点.电力系统属生命线工程,一旦遭受破坏,可能使整个地区社会生活陷于瘫痪.同时,电力系统和变电构架的破坏并不等价,从结构角度出发,也许变电构架的内力

    15、,变形或位移均处于安全限值以内,但由于电力系统本身的特点,却可能出现由于构架变形或位移导致电力传输中断和电力系统破坏的情况.因而,变电构架的失效准则应比普通建筑物的失效准则趋于严格,一般建筑结构中常用的力学失效准则已不适用于变电构架的可靠性分析.经分析,对所研究变电构架适用强度失效准则,即当结构体系关键部位的内力或应力超过规定限值时,即认为结构失效7.3 变电构架结构质量管理系统的技术实现3.1 系统组成基于 Internet/Intranet 的变电构架结构质量评定技术 ,是将 www 信息检索技术,数据库技术,结构可靠性分析和模糊综合评判技术结合起来,充分发挥组合优势的一种评定和管理方法.

    16、它兼顾传统结构可靠性评定技术的优点,借助现有的 Intranet 和 Internet 资源,成本低,速度快,开放性好,各种资源能得到充分共享,并可为多用户并行诊断.3.2 编程语言MicrosoftActiveServerPages 即我们所称的 ASP,是本系统研究和开发的基本编程语言,它内含于 IIS(InternetInformationServer)之中.通过 ASP 我们可以结合 HTML 网页,ASP指令和 ActiveX356 西安建筑科技大学(自然科学版)第 38 卷元件建立动态,交互且高效的 Web 服务器应用程序 8,当程序执行完毕后,服务器仅将执行的结果返回给客户浏览器

    17、,这样也就减轻了客户端浏览器的负担,大大提高了交互的速度.ASP 不是某种具体的编程语言,而是一种与语言无关的脚本语言运行环境,只要 web 服务器安装了适当的解释引擎,就能对脚本进行解释执行,其原理如图 2 所示.客户端浏览器(如 IE 或 NE)通过表单向Web 服务器提出请求(即请求一个 ASP 文件), 服务器收到客户端的请求后 ,对服务器端的脚本做出相应的解释,再调用脚本执行某种操作.若脚本中有访问数据库的请求,则立刻通过 ODBC 或 OLEDB 与相应的后台数据库相连,由 ADo 完成操作.最后,ASP 根据访问数据库的结果生成 HTML 语言的 Web页面,返回给客户端浏览器.

    18、另外,ASP 能与任何 ActiveXscripting 语言相容,且 ASP 的源程序不会被传到客户浏览器,提高了程序的安全性.3.3 系统开发环境操作系统:Windows2000Server;Web 服务器:IIS5.0;数据库服务器:Access2000;SQLServer2000;浏览器:IE5.5;网页设计工具与 ASP 编程工具:FrontPage2000WindowS2000 的记事本;ActiveX 控件编程工具:VisualBasic6.03.4 系统总体功能设计和实现 DATABASE变电构架结构质量管理系统研发的目的是让用户及时,准确,方便地了解和评定变电构架的“健康 “

    19、状况.因此,系统研发始终以用户为中心,尽可能考虑变电构架可能出现的各种“病灶“;同时 ,还考虑到方便用户,满足用户提出的各种需求.据此确定系统的开发原则:系统工作界面友好,方便用图 2ASP 工作原理Fig.2TheoperatingprincipleofASP户在各个功能模块之间直接切换,为此在网页设计中使用了框架结构;系统的信息查询方式多样化,方便用户以各种条件进行查询.图 3 所示为系统的组织结构.原始观测数据的输入:系统要求专门技术人员定期对变电构架进行实际观测,并通过 Internet 或 Intranet 将观测到的原始基本数据及时传送到数据库中.结构质量管理系统:根据变电构架结构

    20、现状和实际观测数据,调用系统中的评判程序进行模糊综合评判.变电构架结构质量管理系统分为三个层次.第一层为用户管理,即作为系统基本单元的变电站应定期对变电构架进行检查和观测,并将实际观测结果输入网络系统;图 3 系统结构关系Fig.3Therelationofsystemstructure第二层为初步评判,在输入相应观测数据后,通过 Internet/Intranet 利用驻留在系统自身上的分析评判系统对变电构架结构质量进行评判,对于复杂问题,则可通过 Internet/Intranet 以传票的方式向上级技术管理部门申请技术援助;第三层为综合评判层次 ,管理中心在受理客户请求后,依靠中心现有技

    21、术力量(或调动人网的所有技术资源)对变电构架结构质量进行综合评判.另外,系统还具有历史评判结果查询功能,可以比较变电构架在逐年使用过程中结构质量的变化规律,为技术主管部门的进一步工作提供技术依据.第 3 期孙增寿等:基于 Internet/Intranet 的已有变电构架结构质量管理系统研究3574 变电构架结构质量管理系统的应用河南省电力系统下辖 18 个供电区,其中包括 7 个 500kV 变电站,73 个 220kV 变电站和一大批110kV 以下变电站,从基层变电站,电厂到地方电力主管部门以及省电力公司各部门,都已经建立了专门的网络系统,具有良好的工作基础.因此,我们在河南省电力系统对变电构架结构质量管理系统进行了研究和应用.通过该系统的运行,大大方便了管理部门对变电构架结构质量的实时管理和监督,为制定输变电系统的加固和改造计划提供了技术依据.下面以新乡变电站 220kV 变电构架为例具体说明其结构质量管理程序.

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