淺談高新測控技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用

孫世威

（遼寧省水資源管理集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 117200）

水利水電工程建設(shè)中，數(shù)據(jù)的收集、管理等關(guān)系著工程建設(shè)是否能夠順利進(jìn)行。對與工程相關(guān)數(shù)據(jù)的分析有利于施工單位更好地掌握水利水電工程的安全狀況，及時采取有效措施對施工過程中存在的風(fēng)險進(jìn)行防控，以確保工程施工質(zhì)量。本文主要針對高新測控技術(shù)的結(jié)構(gòu)原理和在水利水電工程中的應(yīng)用特點進(jìn)行分析探索。

1 高新測控技術(shù)結(jié)構(gòu)及原理

1.1 數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)是高新測控技術(shù)中最基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)，利用其中的測控單元，能夠?qū)⑴c堤堰有關(guān)的數(shù)據(jù)收集起來。將收集數(shù)據(jù)的傳感設(shè)備埋設(shè)在堤堰的各個地段，利用數(shù)據(jù)線將傳感設(shè)備與計算機(jī)連接起來。計算機(jī)可通過傳感設(shè)備對圍堰進(jìn)行實時監(jiān)控，收集與堤堰有關(guān)的數(shù)據(jù)，包括水流速度、水的溫度，以及流量等[1]。并利用專業(yè)的軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，將處理結(jié)果形成相應(yīng)的報告，以便水利水電工程施工單位全面掌握堤堰情況，提高施工針對性。

1.2 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

通過傳感設(shè)備采集到堤堰數(shù)據(jù)將自動儲存到計算機(jī)數(shù)據(jù)庫中，通過數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)將電容、電感、電壓等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，用位移、揚壓力、裂縫開合度等表述堤堰相關(guān)情況。同時，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)還能自動識別其中存在的誤差，并對誤差進(jìn)行處理。根據(jù)相關(guān)監(jiān)測規(guī)范，將監(jiān)測量進(jìn)行整編，對其進(jìn)行初步分析，編制月度報表和年度報表。水利水電工程數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫如表1、表2 所示：

表1 工程概況數(shù)據(jù)庫（GCGCK.DBF）庫數(shù)據(jù)

表2 工程單價數(shù)據(jù)庫（UPTT.DBF）庫結(jié)構(gòu)

1.3 分析評價系統(tǒng)

分析評價系統(tǒng)的主要功能是對監(jiān)測過程中所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和反分析，根據(jù)分析結(jié)果建立相應(yīng)的監(jiān)控模型，形成對應(yīng)的監(jiān)控技術(shù)指標(biāo)[2]。對于與水利水電工程有關(guān)的設(shè)計規(guī)范、施工規(guī)范，以及相關(guān)法律法規(guī)等進(jìn)行編輯，從而形成分析、評價知識庫，輔助施工單位制定水利水電工程施工決策。

2 高新測控技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用

2.1 傳感技術(shù)的應(yīng)用

利用高新測控技術(shù)收集水利水電工程數(shù)據(jù)信息時會涉及到各類傳感設(shè)備。例如：

（1）振弦式傳感器。這類傳感器中最為核心的元件是一根鋼弦：將其一端固定好，另一端固定在受壓膜片或者測量端塊等測量元件上。在其受力以后，鋼弦的長度會發(fā)生一定的變化，雖然比較微小，但卻能使固定頻率發(fā)生變化，根據(jù)其變化情況，可以進(jìn)行相關(guān)物理量的數(shù)值測量工作[3]。

（2）步進(jìn)馬達(dá)式傳感器。利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動光電探頭，其光照準(zhǔn)器會先對準(zhǔn)基桿，再對準(zhǔn)垂線鋼絲，接著返回原點。此過程中會獲得三個數(shù)據(jù)：探頭前進(jìn)基準(zhǔn)點；返回基準(zhǔn)點；垂線鋼絲脈沖數(shù)。通過對這三個數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，獲得實際的位移量。

此外，還會涉及差動電阻式傳感器、差動電容式傳感器、差動電感式傳感器等。利用傳感器所測得的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，也能提高水利水電工程數(shù)據(jù)收集的全面性。

2.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的應(yīng)用

在一些規(guī)模較大的水利水電工程數(shù)據(jù)管理中，最為重要的 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 系 統(tǒng) 有 四 類：（1）Oracle；（2）Sybase；（3）Informix；（4）SQLServer。其中，Oracle 和Sybase 兩種數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用最廣泛。Sybase 屬于單進(jìn)程、多線索結(jié)構(gòu)。通過Sybase 單進(jìn)程的多重通路為用戶提供服務(wù)，可有效提高內(nèi)存的使用率，還能方便施工單位進(jìn)行優(yōu)先程序的查詢。無論是從總體結(jié)構(gòu)來看，還是從功能和特性方面來看，Sybase 都能體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。

2.3 數(shù)據(jù)庫邏輯模型的應(yīng)用

數(shù)據(jù)庫邏輯模型的主要功能是對水利水電工程的安全狀況進(jìn)行分析和評價，數(shù)據(jù)庫邏輯模型由四個分庫組成：工程檔案、原始數(shù)據(jù)、整編數(shù)據(jù)、生成數(shù)據(jù)。

（1）工程檔案分庫。主要負(fù)責(zé)對水利水電的基本情況進(jìn)行管理，對工程安全性進(jìn)行設(shè)計，對工程的相關(guān)施工資料進(jìn)行管理。

(2)原始數(shù)據(jù)分庫。對監(jiān)測資料的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，這些原始數(shù)據(jù)分為電阻、電容等物理量；變形、滲流量等監(jiān)測效應(yīng)量兩類。在對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行管理時，要確保其真實性和完整性。

(3)整編數(shù)據(jù)庫。根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，識別出原始數(shù)據(jù)中存在的誤差，并對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。同時，其戶根據(jù)結(jié)構(gòu)單元和實際的監(jiān)測項目，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整編，形成測值統(tǒng)計表、過程線圖，并將最大值、最小值、環(huán)境量等進(jìn)行初步的分析[4]。分析過程中識別出其異常值，并對其進(jìn)行復(fù)測，編制出日報、月度報告，以及年度報告。

(4)生成數(shù)據(jù)分庫。此數(shù)據(jù)的主要功能是對監(jiān)測資料分析，并對分析中獲得的成果進(jìn)行管理。在對工程的安全性進(jìn)行評估時為其提供相應(yīng)的參考依據(jù)[5]。比如，壩體溫度場、位移及揚壓力力學(xué)規(guī)律計算值、歷次異?；螂U情的分析評價成果等，在工程安全評估中，生成數(shù)據(jù)分庫能為其提供以上有用信息，從而確保水利水電工程安全評估的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)語

高新測控技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用越來越廣泛，包括各類傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫邏輯模型、分析評價技術(shù)、計算機(jī)及通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等,能夠有效收集水利水電工程中的數(shù)據(jù)信息，并對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行高效處理，為水利水電工程的順利實施創(chuàng)造條件。