集集攔河堰水工設施維護決策支援系統簡介中區水資源局

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  發刊期數:第0183期/ 發布日期:2016/07/15

集集攔河堰水工設施維護決策支援系統_pic

  臺灣地處亞熱帶地區,位於颱風路徑上,每年降雨量雖十分豐沛,但受限於分布不均及地形陡峭,必須有水庫等設施才能有效利用水資源,故如何有效率的維護與管理水庫設施為相當重要的一件事。

  集集攔河堰設施如進水口引水路、沉砂池等,設施與設備眾多,其維護管理工作量十分龐大,須採用電腦與配套系統協助進行資訊化營運管理。決策支援系統利用水工機械之歷年維修紀錄、專家經驗及使用年限統計等資料,透過統計分析、資料探勘、可靠度分析及壽命推估等方式,獲得水工機械之維修現況及趨勢評估、可靠度水準、預期壽命、易失效元件或生命週期狀態等資訊。

  系統分為資料庫、模式庫及使用者對話介面三大單元。資料庫用以存放水工機械設計與材料、維修歷史、設計圖說、操作維護規定及維修資源等資料。模式庫包含資料分析模式和可靠度分析模式,資料分析模式依據檢修資料,透過統計分析或資料探勘,以評估維修現況與趨勢。可靠度分析模式是計算系統或元件之可靠度指標或預期壽命。使用者對話介面是利用三維建築資訊模型(BIM)及環境讓使用者能直觀地進行相關系統操作。

決策支援系統模式庫

 資料庫
  本系統資料類型分為五大類:基本資訊、工程圖說、維護更新資料、操作規定失效手冊、檢查評估分析資料。

  另外為因應可靠度分析與壽命推估之需求,水工機械之維護更新資料須持續登錄在資料庫中,作為分析之用。

 模式庫
  資料分析模式主要乃依據檢修資料,透過簡單統計分析或資料探勘得到系統維修現況統計與趨勢評估資訊。分析方式主要透過韋伯分布函數而得到元件之失效機率、可靠度及失效函數。利用各水工機械使用至今之檢測維修紀錄作為輸入資訊,經由參數評估方式,估計各元件韋伯函數之比例參數與形狀參數,即可建構出對應元件之韋伯函數,進而計算可靠度。未來如有新的檢測維修資料,即可視為新的輸入資訊,依相同流程,推估比例參數及形狀參數之值,而得到新的可靠度值,如此持續疊代計算,可得元件使用期間不同時間之可靠度。

 使用者對話界面
  本系統以Design Review作為使用者介面環境,可以利用工具列快速瀏覽整個水工機械與設備之三維建築資訊模型(BIM)。同時,本系統利用整合google earth所開發的地形介面,可以3D方式直接檢視整個水庫的3D模型。
 
使用者對話界面 使用者對話界面
使用者對話界面

 結語
  此套維護決策支援系統,以Google Earth環境結合水工機械之三維建築資訊模型(BIM)為使用者介面,透過此介面,使用者可快速查詢水工機械之相關資料,並經由輸入檢查維護資訊及模式庫計算,可進行可靠度分析、壽期推估及維護成效運算,提供各類資訊做為維護作業決策之參考。

  經過測試及實際運作,上述決策支援系統之構想可行,且所開發出之系統運作及功能均能有效達到預期之目的。透過每年定期將維護管理資料輸入系統運算,可持續更新各元件之維護期程,所提供之可靠度資料將越來越精確,達到滾動式維護管理作業之目的,對於未來水庫各設施之維護管理將有相當大之幫助。

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