大壩安全信息管理系統(tǒng)改進(jìn)與應(yīng)用探討

■劉錦芳 ■福建水口發(fā)電集團(tuán)有限公司，福建 福州 350004

經(jīng)緯度測(cè)定儀(全站儀)以及水準(zhǔn)儀是測(cè)量大壩變性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變形點(diǎn)的水平位移和垂直位移的，其中水平位移測(cè)量的方式包括邊角交會(huì)，極坐標(biāo)和前方交會(huì)等，垂直位移的測(cè)量方法常常包括復(fù)合水準(zhǔn)路線和閉合路線等。測(cè)量所得的數(shù)據(jù)將會(huì)保存在儀器當(dāng)中，當(dāng)結(jié)束測(cè)量后，還需要將儀器和計(jì)算機(jī)連接，并用專(zhuān)門(mén)的軟件讀取測(cè)量所得數(shù)據(jù)。在讀取數(shù)據(jù)過(guò)程中，軟件的使用對(duì)于保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整正確具有重要意義。本文就將來(lái)探討一下變性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理存在的問(wèn)題，并針對(duì)這些問(wèn)題，提出一些關(guān)于改進(jìn)，應(yīng)用大壩安全信息管理系統(tǒng)的措施。

1 變形測(cè)量數(shù)據(jù)存在的問(wèn)題

1.1 不能有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)管理

目前許多水電站使用專(zhuān)門(mén)的測(cè)量軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)量計(jì)算，專(zhuān)門(mén)的軟件讀取數(shù)據(jù)，但是每次測(cè)量所得的數(shù)據(jù)都是用文件的形式去保存。這樣做的弊端便是很難進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理，且更新數(shù)據(jù)的過(guò)程較為繁瑣。眾所周知，現(xiàn)代是個(gè)信息化爆炸的時(shí)代，上一秒的數(shù)據(jù)和下一秒的數(shù)據(jù)或許都會(huì)不同，測(cè)量出的數(shù)據(jù)如果不能夠進(jìn)行管理，并且得到及時(shí)的更新，對(duì)于使用者的影響是巨大的。尤其是關(guān)乎安全性的數(shù)據(jù)，更需要及時(shí)反饋到管理者的手中，才能幫助其做出正確的決斷。因此當(dāng)前的變形測(cè)量數(shù)據(jù)存在管理方面的問(wèn)題。

1.2 計(jì)算結(jié)果有偏差

在使用測(cè)量計(jì)算軟件的時(shí)候，有些軟件需要事先計(jì)算方向的測(cè)回平均值，對(duì)邊角進(jìn)行改正計(jì)算，然后再將計(jì)算測(cè)量值輸入軟件當(dāng)中進(jìn)行平差計(jì)算，有些測(cè)量軟件是直接讀取原始文件數(shù)據(jù)，并同時(shí)計(jì)算測(cè)回平均值，邊角改正值和平差值。在邊角交會(huì)值計(jì)算過(guò)程中，軟件系統(tǒng)一般不會(huì)提示閉合差的情況，導(dǎo)致粗差分析出現(xiàn)偏頗，如在閉合差最大時(shí)最小二乘法平差結(jié)果會(huì)出現(xiàn)偏差。因而當(dāng)前的變形測(cè)量數(shù)據(jù)還存在計(jì)算結(jié)果處理不精準(zhǔn)的問(wèn)題。

2 大壩安全信息管理系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)想

2.1 對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)管理問(wèn)題的改進(jìn)

以往的大壩安全信息測(cè)量數(shù)據(jù)都是通過(guò)軟件讀取數(shù)據(jù)，改進(jìn)后的大壩安全信息數(shù)據(jù)是通過(guò)專(zhuān)門(mén)的測(cè)量?jī)x測(cè)量數(shù)據(jù)并采取人工輸入的方式處理數(shù)據(jù)。通過(guò)建立專(zhuān)門(mén)的安全信息數(shù)據(jù)庫(kù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，在數(shù)據(jù)庫(kù)里，所有的原始記錄數(shù)據(jù)都能夠得到很好地存放，而計(jì)算各類(lèi)數(shù)據(jù)的各個(gè)參數(shù)，例如邊長(zhǎng)的加常數(shù)，乘常數(shù)和水準(zhǔn)尺的每米直長(zhǎng)改正等，以及工作基點(diǎn)的坐標(biāo)和高程等，也將在數(shù)據(jù)庫(kù)得到存放，從而幫助管理人員進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算得出的變形數(shù)據(jù)可以同其他的測(cè)量數(shù)據(jù)一樣在存儲(chǔ)庫(kù)里進(jìn)行查詢(xún)，報(bào)表制作，過(guò)程線繪測(cè)等操作。

通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的改進(jìn)，可以避免數(shù)據(jù)的丟失，重復(fù)累贅。而且相對(duì)于文件形式的保存管理，改進(jìn)后的管理系統(tǒng)管理起來(lái)更方便，管理人員的專(zhuān)業(yè)性要求也較之以往更低，對(duì)特定人員的依賴(lài)也更小，因此在交接工作的時(shí)候可以避免工作連續(xù)性中斷的問(wèn)題。再者，對(duì)于測(cè)量處理的數(shù)據(jù)有所疑問(wèn)的時(shí)候，運(yùn)用新的信息存儲(chǔ)處理系統(tǒng)可以很方便地進(jìn)行查詢(xún)，瀏覽以往的原始數(shù)據(jù)，并且對(duì)測(cè)量的過(guò)程進(jìn)行查看，如果發(fā)現(xiàn)測(cè)量值確實(shí)存在偏僻，還可以重新進(jìn)行計(jì)算，并且將改正結(jié)果輸入數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更正。最后，改進(jìn)后的測(cè)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)讓變形量和其他數(shù)據(jù)一起在數(shù)據(jù)庫(kù)里進(jìn)行查詢(xún)，報(bào)表制作，過(guò)程線測(cè)繪的目的，使用者可以根據(jù)所繪制的過(guò)程線圖對(duì)數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行觀測(cè)，從而對(duì)數(shù)據(jù)的變化情況有一個(gè)大體了解。

2.2 對(duì)測(cè)量計(jì)算結(jié)果處理等的改進(jìn)設(shè)想

人工計(jì)算測(cè)量的原始數(shù)據(jù)存在著許多的問(wèn)題，例如測(cè)量精準(zhǔn)度不高，出現(xiàn)錯(cuò)亂，錯(cuò)漏等現(xiàn)象，或是計(jì)算用時(shí)較長(zhǎng)，難以進(jìn)行驗(yàn)算等。因此要改進(jìn)測(cè)量計(jì)算結(jié)果，則需要將測(cè)量的計(jì)算方式由人工計(jì)算改為機(jī)算，使用機(jī)器計(jì)算的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。首先，測(cè)量所得的原始數(shù)據(jù)和測(cè)量方式，所需要參考的參數(shù)，計(jì)算公式都在計(jì)算機(jī)里，計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速率比人高，而且計(jì)算機(jī)的出錯(cuò)率低，精準(zhǔn)度高，最后，計(jì)算機(jī)可以同時(shí)處理大量的數(shù)據(jù)，大大提高計(jì)算的效率。

目前，常用的平面監(jiān)測(cè)方法中前方交會(huì)法，邊角交會(huì)法，極坐標(biāo)法。其中極坐標(biāo)法沒(méi)有多余的測(cè)量值，不存在閉合差，平差，因而不需要再進(jìn)一步進(jìn)行計(jì)算，大大保證了計(jì)算的準(zhǔn)確率。邊角交會(huì)法則有兩個(gè)多余的測(cè)量值，可以直觀地按照極坐標(biāo)法測(cè)量位移點(diǎn)的坐標(biāo)閉合差，同時(shí)校核工作基點(diǎn)間的邊長(zhǎng)變化情況，這樣在檢測(cè)觀測(cè)精度的同時(shí)，可檢測(cè)工作基點(diǎn)的穩(wěn)定情況。

對(duì)測(cè)量計(jì)算結(jié)果處理系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)之后，在進(jìn)行邊角交會(huì)值的計(jì)算時(shí)，可以為其提供坐標(biāo)閉合差的結(jié)果，還可以用工具對(duì)基點(diǎn)間的邊長(zhǎng)和工作基點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算的邊長(zhǎng)值進(jìn)行比較，從而計(jì)算出坐標(biāo)的閉合差。而在閉合差趨于極限的時(shí)候，運(yùn)用小二乘法進(jìn)行平差計(jì)算得出的結(jié)果會(huì)出現(xiàn)偏頗，因此需要在計(jì)算之前先進(jìn)行粗差分析。

3 大壩安全信息管理系統(tǒng)的改進(jìn)應(yīng)用

3.1 關(guān)于數(shù)據(jù)管理的應(yīng)用

原始數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是依靠文件進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，存在著一定的管理問(wèn)題，比如難以對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施管理，很難保證數(shù)據(jù)的及時(shí)更新等，改進(jìn)之后的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)增設(shè)了變形數(shù)據(jù)管理模塊，從而能夠完成從數(shù)據(jù)入庫(kù)到計(jì)算處理的整個(gè)過(guò)程，并可以向用戶(hù)提供更為專(zhuān)業(yè)的精度分析，粗差定位分析，通過(guò)多種可能組合進(jìn)行查詢(xún)統(tǒng)計(jì)，使得用戶(hù)能夠變形測(cè)量結(jié)果進(jìn)行觀測(cè)分析。通過(guò)改進(jìn)，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中原始數(shù)據(jù)可以通過(guò)人工錄入或者是文件導(dǎo)入的方式，錄入或者導(dǎo)入庫(kù)中，并在原始數(shù)據(jù)庫(kù)中按照測(cè)量線路和測(cè)量周期進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存，從而方便了之后對(duì)數(shù)據(jù)的查閱和更正。

3.2 關(guān)于數(shù)據(jù)計(jì)算的改進(jìn)應(yīng)用

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)計(jì)算存在著數(shù)據(jù)計(jì)算精準(zhǔn)度低，對(duì)于一些存在多與測(cè)量值計(jì)算且該測(cè)量值會(huì)影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，該測(cè)量值的計(jì)算更加重要。比如在閉合差過(guò)大的時(shí)候，運(yùn)用小二乘法計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)就會(huì)有所偏頗。對(duì)計(jì)算機(jī)或是其他的計(jì)算機(jī)器進(jìn)行初始的配置之后，軟件能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行大量精準(zhǔn)計(jì)算，不僅節(jié)省了人力物力，還能夠考慮到測(cè)量的方方面面，從而確保數(shù)據(jù)的完整正確性。其中進(jìn)行測(cè)量的數(shù)據(jù)包括各個(gè)測(cè)回值的平均值，邊長(zhǎng)的氣象改正值，常數(shù)改正值，改平值，投影以及水準(zhǔn)尺長(zhǎng)改正，邊角交會(huì)的X 坐標(biāo)，Y 坐標(biāo)，工作基點(diǎn)和三個(gè)閉合差等。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所計(jì)算處理的數(shù)據(jù)還能得到改正，使用者也能根據(jù)此對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行前后對(duì)比，對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，其中重點(diǎn)數(shù)據(jù)還能使用不同顏色的方框，數(shù)字為使用者進(jìn)行標(biāo)注，從而方便其更好地發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中存在的差別，并根據(jù)此進(jìn)行誤差分析等數(shù)據(jù)分析。

3.3 關(guān)于數(shù)據(jù)查詢(xún)改進(jìn)應(yīng)用

由于所有的數(shù)據(jù)都保存在數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，可以很方便地對(duì)數(shù)據(jù)的歷史記錄和測(cè)量過(guò)程等信息進(jìn)行查閱，追溯以往數(shù)據(jù)錄入記錄，可以很方便地對(duì)數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行檢查，并對(duì)其進(jìn)行重新計(jì)算。其中查詢(xún)數(shù)據(jù)有兩種方式，其一是以觀測(cè)點(diǎn)為主線查詢(xún)各次的觀測(cè)值，坐標(biāo)以及閉合差，其二是以觀測(cè)的方法為主線查詢(xún)?cè)嫉挠^測(cè)數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)查詢(xún)的改進(jìn)，數(shù)據(jù)丟失的問(wèn)題將能夠得到極大的改善，數(shù)據(jù)的正確性也能夠得到保證。

總而言之，變形測(cè)量的特殊性決定了總會(huì)有一定比例的數(shù)據(jù)會(huì)超出精準(zhǔn)度的要求，導(dǎo)致數(shù)據(jù)計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間出現(xiàn)偏差，因此返回去查詢(xún)計(jì)算是提高數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度的一個(gè)重要途徑。大壩安全信息管理系統(tǒng)改進(jìn)就是要改進(jìn)其數(shù)據(jù)管理儲(chǔ)存庫(kù)，使得數(shù)據(jù)的保存管理，查詢(xún)，計(jì)算處理等各個(gè)環(huán)節(jié)的方便性，精準(zhǔn)度都有所提高。再者，由于變形測(cè)量數(shù)據(jù)的專(zhuān)業(yè)性質(zhì)，軟件能夠提供更多的專(zhuān)業(yè)性的幫助，從而使得技術(shù)人員能夠更加方便地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量評(píng)估，大大提高了應(yīng)用效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，大壩信息安全管理對(duì)于維護(hù)大壩安全具有重要的意義，通過(guò)改進(jìn)大壩安全信息管理系統(tǒng)，可以完成從數(shù)據(jù)入庫(kù)到對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)處理的各個(gè)環(huán)節(jié)。改進(jìn)要點(diǎn)就是要增設(shè)變形數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，將傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的文件儲(chǔ)存方式改為文件導(dǎo)入或者人工錄入的方式，從而提高對(duì)數(shù)據(jù)錄入中更新，改正，查詢(xún)等各方面管理的效率。再者，還要提高對(duì)數(shù)據(jù)處理改正的效率，提高存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的正確性，比如對(duì)邊角交會(huì)值的測(cè)定及改正，各類(lèi)測(cè)量方式多余測(cè)量值的改正等，從而讓數(shù)據(jù)的使用者用得放心，用得安心。

［1］趙斌.大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)整編模塊［J］.水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2002，26(4):45 -47，51.

［2］錢(qián)小剛，蔣波，陳健等.大壩安全信息管理系統(tǒng)改進(jìn)與應(yīng)用［J］.水力發(fā)電，2014，40(8):25 -27.