水利工程中的自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)研究

劉玉帥 金波

摘 要：在水利工程中，自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)可以跟蹤施工進度，及時反饋施工過程遇到的問題，并向管理層發(fā)送相關(guān)信息，以保障節(jié)水工程的順利施工，確保節(jié)水工程安全和施工質(zhì)量。本文詳細分析了自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)在水利工程安全檢查中的具體應用，以供參考。

關(guān)鍵詞：水利工程;自動化安全監(jiān)測系統(tǒng);數(shù)據(jù)采集單元

中圖分類號：TV698.1文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）35-0077-03

Abstract： In water conservancy projects， the automated safety monitoring system can track the construction progress， promptly feedback the problems encountered during the construction process， and send relevant information to the management to ensure the smooth construction of water-saving projects， and ensure the safety and construction quality of water-saving projects. This paper analyzed in detail the specific application of the automated safety monitoring system in the safety inspection of water conservancy projects for reference.

Keywords： water conservancy projects;automatic safety monitoring system;data acquisition unit

技術(shù)安全是節(jié)水工程運行的重要指標，目前，自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)廣泛應用在水壩、水庫、水管和輸水結(jié)構(gòu)的安全管理中，也應用于節(jié)水項目。自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)合了當前先進的工程監(jiān)測成果和經(jīng)驗，具有可靠、通用、復雜的特點，可以對水壩、水庫等進行實時監(jiān)控，能夠準確描述水利項目總體情況，從而實現(xiàn)有效且準確的決策。

1 確定自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)的測量點

通常，在確定自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)的測量點時，人們要充分考慮是否可以采用自動化監(jiān)控系統(tǒng)，明確其實際規(guī)模。一般而言，自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)的測量點確定有兩種方案。方案一是將應變監(jiān)測器和滲透控制器安裝在自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)中。方案二是安裝所有能夠執(zhí)行監(jiān)測功能的設備（如滲透監(jiān)測器）并與自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)相連[1]。

2 比較選擇接入自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)的測量點

2.1 方案一

方案一能顯示項目重要部分的測量點，其主要優(yōu)勢為便于控制自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)的大小。在方案一中，通常，測量點的數(shù)量不會太多，測量點可以實現(xiàn)有效集中。利用方案一進行自動化監(jiān)控，監(jiān)控穩(wěn)定性好，前期投入較低，監(jiān)控效果良好。但是，方案一也有一定的局限性。比如，監(jiān)測人員測量任務量相當繁重，其間需要輸入大量數(shù)據(jù)，這加大了監(jiān)測人員的工作壓力，可能會影響測量數(shù)據(jù)的精確性[2]。

2.2 方案二

方案二適用于需要設置大量測量點的項目，可以提高監(jiān)測速度，但是監(jiān)測人員的測量任務比較簡單。方案二明顯減少了監(jiān)測人員的工作壓力和任務量，有助于提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確性。不過，方案二的局限性是，項目前期必須投入大量資金和人力資源，若企業(yè)經(jīng)營資源不足，則必將會對其建設成果造成不利影響。不僅如此，方案二的實施也有一定的復雜性，所以應用范圍相對較小[3]。

3 比較選擇自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集單元

自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)可以分為集中式自動監(jiān)測系統(tǒng)和分布式自動監(jiān)測系統(tǒng)。集中式自動監(jiān)測系統(tǒng)用于項目的原始自動化監(jiān)測，如今，分布式自動監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)普及。若采用集中式自動監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測時必須施加很多模擬信號，容易造成很多噪聲。不僅如此，集中式自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測精度不高，信號傳輸距離很短，工作范圍受到極大的限制。相比之下，分布式自動監(jiān)測系統(tǒng)主要發(fā)送數(shù)字信號，可以直接將其傳入數(shù)據(jù)采集的智能單元。不僅如此，分布式自動監(jiān)測系統(tǒng)可以獨立進行更新，直接對節(jié)點進行控制。一般來說，自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)需要設定很多監(jiān)控測量點，測量總線很長，而分布式自動監(jiān)測系統(tǒng)更能與其相適應，因此應用范圍逐漸擴大。當前，人們要根據(jù)實際情況，選擇最佳的自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)。數(shù)據(jù)收集單元確定過程必須考慮以下因素：一是對環(huán)境有所響應的自我診斷功能，防雷系統(tǒng)具有有效性;二是確保運行準確、可靠;三是保證系統(tǒng)質(zhì)量，檢查接口位置的完好性[3]。

4 比較選擇自動化監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方案

4.1 網(wǎng)絡信息接口特征及其分布

人們要認真研究實際施工特點，了解監(jiān)控點的分布和實際施工狀況，對項目的網(wǎng)絡接口進行科學規(guī)劃。通常，接口位于排水口內(nèi)。

4.2 網(wǎng)絡信息的有關(guān)介質(zhì)比選

電話線、雙絞線、光纜和同軸電纜是數(shù)據(jù)收集單元的主要通信介質(zhì)。在選擇通信媒體時，要仔細考慮實際特性，讓所選擇的通信媒體可以滿足系統(tǒng)應用要求。

4.2.1 電話線。作為一種通信媒介，電話線具有較高的數(shù)據(jù)和信號傳輸速度，傳輸距離較遠。但是，這種通信媒介的缺點也很明顯。若以電話線為介質(zhì)，則通常必須使用電話線相關(guān)設備，而且電話線傳輸數(shù)據(jù)的精度低，應用成本高。

4.2.2 同軸電纜。同軸電纜的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其抗干擾能力強，數(shù)據(jù)傳輸速度快，信息精度高。但是，如果以同軸電纜作為通信媒介，使用成本較高，通常在初期就限制了投資，其對預算有限的企業(yè)并不適用[4]。

4.2.3 光纜。這種介質(zhì)具有較強的抗干擾能力，信息傳播速度快，經(jīng)常應用在長距離信號和數(shù)據(jù)傳輸中，但是應用成本高，通常在初期就限制了投資。

4.2.4 雙絞線。雙絞線的結(jié)構(gòu)如圖2所示，這種通信媒介的應用不需要在初期進行巨大投資。雙絞線具有高精度和高傳輸速度的優(yōu)勢，應該置于中繼器的中央，提高信息傳輸?shù)臏蚀_性。

4.3 選擇網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)

4.3.1 總線拓撲結(jié)構(gòu)。這種拓撲結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集單元用一條線連接，即數(shù)據(jù)收集單元在傳輸介質(zhì)上以一定間隔連接，而且數(shù)據(jù)介質(zhì)和收集單元通過T接頭連接，使得不同的數(shù)據(jù)收集單元直接實現(xiàn)可靠連接并實現(xiàn)收集功能?？偩€拓撲結(jié)構(gòu)具有介質(zhì)少、結(jié)構(gòu)緊湊、建設投資少的優(yōu)勢，適用于低容量的小型水力發(fā)電廠。但是，總線拓撲結(jié)構(gòu)的缺陷在于中斷會嚴重破壞整個網(wǎng)絡，維護費用較高，維護工具準確度要求高。另外，數(shù)據(jù)的傳輸量會隨著網(wǎng)絡節(jié)點的增加而減少。

4.3.2 星型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。這種拓撲結(jié)構(gòu)完全不同于總線拓撲結(jié)構(gòu)，而是將采集單元直接和監(jiān)測管理站連接，形成圍繞監(jiān)測管理站旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)收集單元呈星形放射狀。星型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)抵抗外部干擾的能力較強，數(shù)據(jù)收集單元故障不會影響整個網(wǎng)絡運行，數(shù)據(jù)傳輸速度很高。但其主要缺點表現(xiàn)為需要大量的傳輸媒體來構(gòu)建拓撲結(jié)構(gòu)。星形網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)不僅適用于節(jié)水項目，也適用于數(shù)據(jù)不能向中控室直接發(fā)送而且采集單元較少的工程。

4.4 選擇網(wǎng)絡方案

人們要根據(jù)實際情況，選擇最佳的網(wǎng)絡規(guī)劃，并根據(jù)傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，綜合考慮各種因素，通過分析對最合適的通信方式進行比較和選擇。比如，節(jié)水項目通常處于復雜環(huán)境，需要建立自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)，充分考慮各種情況，主要傳輸介質(zhì)選擇光纜，雙絞線用作分支傳輸介質(zhì)，支撐控制單元應使用總線。其需要與光纖收發(fā)器總線連接，這種方案中，環(huán)形網(wǎng)絡或輔助線路的斷開與否基本不受網(wǎng)絡操作影響，提升了系統(tǒng)操作的可靠性。該方案使用的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)比較簡單，數(shù)據(jù)傳輸速度較高，使用材料較少，非常靈活。該方案還適用于圖像傳輸，在使用過程中不局限于數(shù)據(jù)傳輸，信息傳輸?shù)男屎唾|(zhì)量得到有效提高。雖然此方案可以以靈活的方式訪問輔助線路，而且輔助線路的數(shù)量可以適當增加，但是部署期間必須嚴格遵守數(shù)據(jù)采集單元的實際要求。

5 加強對水利工程的軟件管理和安全監(jiān)測

人們要合理運用信息管理軟件，加強對水利工程項目的軟件管理和安全監(jiān)控。信息管理軟件具有檢查功能，可以全面收集、處理和驗證數(shù)據(jù)信息，并將其輸入數(shù)據(jù)庫中。通常，其允許管理員在驗證信息的過程中從整個系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)。節(jié)水項目的評估和決策不僅涉及建筑物安全性和穩(wěn)定性診斷，而且涉及數(shù)學模型的建立和定量分析。所以，要想保證水利工程順利實施，人們必須做好信息檢查。

6 結(jié)語

當前，社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，水利工程數(shù)量持續(xù)增加。本文從多個角度入手，分析了自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)在水利工程中的應用，以期保障水利工程安全穩(wěn)定運行。未來，水利工程要合理運用自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)，加強安全監(jiān)測，提升建設質(zhì)量，保證自身的穩(wěn)定性和安全性。

參考文獻：

[1]李謙.水利工程中安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)的應用方法[J].四川建材，2019（11）：137.

[2]劉宏.淺談西藏滿拉水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)改造工程項目建設管理[J].西藏科技，2019（3）：78-80.

[3]郝治霞.安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)在水利工程中的應用[C]//建筑科技與管理學術(shù)交流會.2018.

[4]李佳宇.水利工程安全監(jiān)測項目的自動化系統(tǒng)應用[J].黑龍江水利科技，2017（4）：45-47.