水電站大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的現(xiàn)狀和展望

摘 要：目前我國(guó)水電站大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化還未實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)測(cè)、全自動(dòng)監(jiān)測(cè)、精細(xì)化監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)的結(jié)果還比較粗放，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的利用范圍還比較狹窄。本次研究探討了水電站大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的現(xiàn)狀和展望問(wèn)題，提出的發(fā)展趨勢(shì)可作為水電站大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化建設(shè)的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：水電站；安全監(jiān)測(cè)；水利工程

我國(guó)水電站大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化建設(shè)正在持續(xù)進(jìn)行，它與水電站大壩建設(shè)的關(guān)系非常密切。

1 水電站大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的意義

做好水電站大壩安全監(jiān)測(cè)有非常重要的意義。它決定水電站大壩建設(shè)是否具有經(jīng)濟(jì)效益，如果水電站大壩建設(shè)出現(xiàn)安全問(wèn)題，其經(jīng)濟(jì)效益就會(huì)降低；它決定水電站大壩建設(shè)是否具備社會(huì)效應(yīng)，水電站大壩如果出現(xiàn)安全問(wèn)題，波及的范圍將非常廣泛，其安全事故會(huì)帶來(lái)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的問(wèn)題；它決定水電站大壩建設(shè)是否具備環(huán)保效率，建設(shè)水電站大壩的前提是不能破壞當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，需讓水電站建設(shè)具備環(huán)保效應(yīng)。目前我國(guó)應(yīng)用自動(dòng)化的方式進(jìn)行水電站大壩安全監(jiān)測(cè)作業(yè)，它的自動(dòng)化發(fā)展的現(xiàn)狀決定水電站大壩安全監(jiān)測(cè)的質(zhì)量。為此，本次研究探討了水電站大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的現(xiàn)狀和展望問(wèn)題，提出的發(fā)展趨勢(shì)可作為水電站大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化建設(shè)的目標(biāo)。

2 水電站大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的現(xiàn)狀

2.1 大壩監(jiān)測(cè)內(nèi)容的現(xiàn)狀

目前我國(guó)除了巨型水電工程能實(shí)現(xiàn)全程安全監(jiān)測(cè)以外，其它的工作只能在部分環(huán)節(jié)開(kāi)展自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)。當(dāng)前我國(guó)水電站大壩安全監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)如下：

變形監(jiān)測(cè)。變形主要分為水平變形和垂直變形兩種。以觀測(cè)大壩的某一段為例，通常監(jiān)測(cè)單位會(huì)在壩頂與壩后坡設(shè)轉(zhuǎn)傳感器，監(jiān)測(cè)垂直變形；在內(nèi)部設(shè)置傳感器，監(jiān)測(cè)水平變形和沉降變形。

滲流監(jiān)測(cè)。滲流監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)為監(jiān)測(cè)滲透壓力和滲流量這兩個(gè)參數(shù)。以監(jiān)測(cè)一段大壩的滲流參數(shù)為例，監(jiān)測(cè)單位通常每隔一個(gè)壩段便設(shè)置一個(gè)傳感器，傳感器能采集排水溝積水?dāng)?shù)據(jù)，中央控制系統(tǒng)可根據(jù)這類數(shù)據(jù)分析大壩滲流的情況。

應(yīng)力監(jiān)測(cè)。目前我國(guó)只有巨型的水電站才監(jiān)測(cè)應(yīng)力參數(shù)，中小型水電站已不再通過(guò)監(jiān)測(cè)這類參數(shù)了解水電站大壩安全的情況。

2.2 大壩監(jiān)測(cè)設(shè)備的現(xiàn)狀

我國(guó)的水電站大壩應(yīng)用自動(dòng)化的設(shè)備進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，其中最主要的幾項(xiàng)設(shè)備如下：

傳感器。目前我國(guó)已經(jīng)在水電站大壩安全監(jiān)測(cè)中應(yīng)用了智能傳感器，這種傳感器把數(shù)據(jù)收集和信息技術(shù)處理相接合，采集的數(shù)據(jù)可成為中央集成系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的依據(jù)。現(xiàn)在傳感器可采集的數(shù)據(jù)范圍為水平位移、垂直位移、揚(yáng)壓力和地下水位、滲流量、應(yīng)力和應(yīng)變等數(shù)據(jù)。

量測(cè)控制設(shè)備。它又被稱為MCU，負(fù)責(zé)水電站大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)備的工作流程，比如它可控制傳感器、通信設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、電源設(shè)備、輔助設(shè)備工作等設(shè)備的作業(yè)，使每個(gè)監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系，形成程序化的作業(yè)。MUC內(nèi)設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片、自帶電源及蓄電設(shè)備、自設(shè)防雷裝置。它兼容多種通信協(xié)議，能用無(wú)線和有線的方法傳輸數(shù)據(jù)；自設(shè)人工比測(cè)模塊接口，可外接讀數(shù)設(shè)備。

其它外接設(shè)備。其它外接設(shè)備包括打印、繪圖設(shè)備、UPS設(shè)備等，它們能拓展水電站大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能、優(yōu)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

2.3 大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)狀

硬件設(shè)備。水電站的中央處理器應(yīng)用最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)主機(jī)，服務(wù)器的運(yùn)行速度快，它能實(shí)現(xiàn)中央集成控制、分析海量數(shù)據(jù)、完成數(shù)據(jù)管理的功能。

軟件系統(tǒng)。中央處理器的運(yùn)作目前使用WINDOWS系列軟件，該軟件為一種系統(tǒng)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)。水電站大壩安全監(jiān)測(cè)控制軟件使用MCU自帶的軟件，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)應(yīng)用OFFICE套裝系列軟件中的EXCEL軟件，它與WINDOWS系統(tǒng)同為微軟公司開(kāi)發(fā)的軟件，兩種軟件能相互兼容，這種數(shù)據(jù)庫(kù)軟件也是目前被應(yīng)用得最廣泛的軟件。

通訊系統(tǒng)。水電站的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性要求較高，為了提高通訊質(zhì)量，目前大壩應(yīng)用光纖設(shè)備作通訊設(shè)備，通訊方式以有線數(shù)據(jù)傳輸為主，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸為輔，通訊協(xié)議應(yīng)用IP/TCP協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成方式為穩(wěn)定性較強(qiáng)的局域網(wǎng)絡(luò)。

3 水電站大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的展望

3.1 監(jiān)測(cè)范圍的展望

目前，我國(guó)水電站大壩安全監(jiān)測(cè)范圍的問(wèn)題為局限性的問(wèn)題，即水電站大壩安全監(jiān)測(cè)需要哪些數(shù)據(jù)，就監(jiān)測(cè)哪些數(shù)據(jù)；出于成本的考量，可以放棄一些不重要的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，僅監(jiān)測(cè)重要的數(shù)據(jù)。這種安全監(jiān)測(cè)方法會(huì)漏掉一些監(jiān)測(cè)的細(xì)節(jié)，可能會(huì)埋下安全監(jiān)測(cè)的隱患。未來(lái)，人們提出水電站大壩的建設(shè)要與監(jiān)測(cè)緊密結(jié)合，這是指大壩在建設(shè)的時(shí)候，就要考慮到全程監(jiān)測(cè)的問(wèn)題，把安全監(jiān)測(cè)納入水電站大壩建設(shè)的體系。如果能實(shí)現(xiàn)這一構(gòu)想，未來(lái)的水電站大壩就能采用以下的方法開(kāi)展安全監(jiān)測(cè)：全程化的安全監(jiān)測(cè)，即突破目前局部監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)測(cè)；重點(diǎn)化的安全監(jiān)測(cè)，即對(duì)部分重點(diǎn)位置采取精細(xì)化的監(jiān)測(cè)措施；動(dòng)態(tài)化的監(jiān)測(cè)，即應(yīng)用數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)優(yōu)化大壩建設(shè)，讓安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為大壩建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

3.2 監(jiān)測(cè)設(shè)備的展望

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)施未來(lái)會(huì)向以下幾個(gè)方面發(fā)展：標(biāo)準(zhǔn)化的方式發(fā)展，監(jiān)測(cè)設(shè)備需要大量的電氣自動(dòng)化產(chǎn)品，雖然在微軟公司的提議下，目前電氣自動(dòng)化產(chǎn)品的接口已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，但是電氣設(shè)備的型號(hào)、性能、參數(shù)等指標(biāo)還未實(shí)現(xiàn)全部統(tǒng)一化，未來(lái)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)施會(huì)向統(tǒng)一化的方向發(fā)展。數(shù)字化的方向發(fā)展，水電站大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如果要全面實(shí)現(xiàn)集成化的監(jiān)控，就必須應(yīng)用數(shù)字化的設(shè)備。智能化的方向發(fā)展，未來(lái)監(jiān)測(cè)設(shè)備能實(shí)現(xiàn)智能判斷、智能控制，減少人力資源的干預(yù)。

3.3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的展望

目前人們提出了集成化、智能化、精細(xì)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)想。以集成化來(lái)說(shuō)，未來(lái)水電站大壩的中央處理系統(tǒng)能夠集成所有設(shè)備的運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)作業(yè)的橫向聯(lián)系；集成數(shù)據(jù)采集、分析、存儲(chǔ)的全面監(jiān)測(cè)管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊的縱向監(jiān)測(cè)。未來(lái)，水電站大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作業(yè)幾乎不再需要人力資源的干預(yù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前我國(guó)水電站大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化還未實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)測(cè)、全自動(dòng)監(jiān)測(cè)、精細(xì)化監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)的結(jié)果還比較粗放，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的利用范圍還比較狹窄。本次研究對(duì)水電站大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化現(xiàn)狀進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上提出了它未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，相關(guān)的部門(mén)可以以本次研究提出的發(fā)展趨勢(shì)為目標(biāo)，推動(dòng)水電站大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：李楊（1982，6-），男，漢，湖南省資興市人，學(xué)歷：?？啤?/p>