淺議自動(dòng)化技術(shù)在大壩變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

王麗蕊

摘? ? 要：就目前我國(guó)水利水電事業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀來(lái)看，水利工程的建設(shè)在技術(shù)上已經(jīng)比較成熟，并且逐漸的成為人們生活以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要組成部分。大壩在水利水電工程當(dāng)中是非常重要的一部分，它具有非常重要的作用。為此，如何能夠保證壩體安全，是大壩能夠正常運(yùn)行的首要問題。隨著我國(guó)水利事業(yè)的高速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在大壩的運(yùn)行管理中將逐漸被采用，文章就自動(dòng)化技術(shù)在大壩安全監(jiān)測(cè)當(dāng)中的應(yīng)用為中心而展開討論和分析。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù);大壩變形監(jiān)測(cè);應(yīng)用研究

1? 引言

大壩在水利水電工程當(dāng)中是非常重要的一部分，因?yàn)樗哂蟹浅Ｖ匾淖饔?。大壩不僅可以攔洪蓄水，還可以進(jìn)行起到灌溉、改善航運(yùn)環(huán)境等作用，從而推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?，F(xiàn)如今，我國(guó)的水利水電事業(yè)的發(fā)展情況比較良好，大壩的種類也在逐漸的增多，但是大壩會(huì)隨著時(shí)間的推移受到自然和壩體自身原因等因素的影響而產(chǎn)生變形，給壩體安全帶來(lái)隱患。因此，為保證大壩的安全，如何做好變形監(jiān)測(cè)工作是一個(gè)非常重要的問題。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在水利工程中也逐漸被采用，大壩變形監(jiān)測(cè)自動(dòng)化程度逐漸提高。

2? 自動(dòng)化技術(shù)在大壩變形監(jiān)測(cè)的作用以及影響

大壩通常情況下會(huì)受到荷載、自然災(zāi)害等條件的影響發(fā)生一定程度的變形，嚴(yán)重了會(huì)造成潰壩，從而影響工程的安全運(yùn)行，甚至?xí)?duì)下游的人民生命財(cái)產(chǎn)造成危險(xiǎn)。因此大壩的變形監(jiān)測(cè)工作非常重要，也是非常必要的。以往的大壩變形監(jiān)測(cè)是通過水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀多人配合野外作業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)，回來(lái)后再進(jìn)行相關(guān)的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)計(jì)算，觀測(cè)精度不能保障，工作量大，而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)還在不斷的發(fā)展當(dāng)中，自動(dòng)化的程度還有待提高，但也有部分工程設(shè)施已經(jīng)將其應(yīng)用到工程的管理維護(hù)當(dāng)中，尤其是壩體變形監(jiān)測(cè)方面，不但省時(shí)省力，而且監(jiān)測(cè)精度和效果大幅提高。

3? 自動(dòng)化技術(shù)在大壩變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

3.1? 全站儀在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

用全站儀測(cè)量是在大壩變形監(jiān)測(cè)當(dāng)中非常實(shí)用的一項(xiàng)技術(shù)。全站儀是一種集光、機(jī)、電為一體的高新技術(shù)測(cè)量?jī)x器，是集水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差測(cè)量功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)。全站儀的監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性更加高一點(diǎn)，這樣的監(jiān)測(cè)技術(shù)在經(jīng)濟(jì)上的投入比較少，而且操作起來(lái)也比較簡(jiǎn)單，但是在人力上的投入比較大，耗費(fèi)的時(shí)間也比較長(zhǎng)。因此，由于耗時(shí)比較長(zhǎng)就會(huì)增加環(huán)境對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響，比如：路上的非原生石板、石塊、雜草、風(fēng)吹以及其他外界因素等都會(huì)造成影響，尤其雨后天晴不宜使用，要防日曬、防雨淋、防碰撞震動(dòng)，嚴(yán)禁儀器直接照準(zhǔn)太陽(yáng)。這樣的監(jiān)測(cè)方式只適合用于一些部分的小規(guī)模、耗時(shí)短的監(jiān)測(cè)任務(wù)。

隨著我國(guó)在科學(xué)技技術(shù)方面的不斷探索和創(chuàng)新，全站儀在智能化監(jiān)測(cè)方面也有了很大的進(jìn)步，并且這種智能的監(jiān)測(cè)技術(shù)使得精準(zhǔn)程度更高。第一是全站儀的的自動(dòng)化設(shè)計(jì)。全站儀的自動(dòng)化包括很多組成部分，比如全站儀、數(shù)據(jù)處理軟件以及棱鏡等。其中棱鏡的位置在選擇時(shí)，需要結(jié)合所處的地形和環(huán)境合理的設(shè)置其位置。第二就是機(jī)器人自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。這種監(jiān)測(cè)方法是讓機(jī)器人來(lái)進(jìn)行搜索監(jiān)測(cè)工作，這種監(jiān)測(cè)方式主要對(duì)監(jiān)測(cè)環(huán)境條件要求比較低，無(wú)論什么樣的監(jiān)測(cè)環(huán)境都可以通過機(jī)器人來(lái)完成，而且在數(shù)據(jù)的記錄上也是非常精準(zhǔn)，可以有效避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)上的誤差情況，這種監(jiān)測(cè)方式應(yīng)用于大壩的監(jiān)測(cè)工作中是非常的方便和實(shí)用。在進(jìn)行監(jiān)測(cè)的時(shí)候可以不用專門去確定點(diǎn)，隨便的兩點(diǎn)之間設(shè)置一線就可以得出控制點(diǎn)的坐標(biāo)，而且還可以測(cè)量平面監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

3.2? 三維激光掃描監(jiān)測(cè)

激光探測(cè)就是一種將激光信號(hào)轉(zhuǎn)化為一種電信號(hào)的監(jiān)測(cè)方式。電信號(hào)、回波信號(hào)會(huì)通過掃瞄鏡、聚光鏡搜集獲得。進(jìn)行測(cè)試的站點(diǎn)和被測(cè)的點(diǎn)之間的距離是用激光方式來(lái)進(jìn)行測(cè)量的，通過激光發(fā)射的時(shí)間和最后反折回來(lái)接收的時(shí)間計(jì)算出來(lái)，其中也會(huì)涉及到速度的計(jì)算。在進(jìn)行搜集的過程當(dāng)中用到的坐標(biāo)是儀器坐標(biāo)，通過一系列的計(jì)算之后才得出三維的坐標(biāo)。

隨著三維激光掃描的技術(shù)不斷的發(fā)展，目前這項(xiàng)監(jiān)測(cè)技術(shù)還在不斷的發(fā)展當(dāng)中。國(guó)外發(fā)明了一種掃描儀，這種掃描儀掃描的點(diǎn)密度會(huì)更大一點(diǎn)，甚至可以輕松的達(dá)到微米的級(jí)別，而且是不需要網(wǎng)格化的，但是這種監(jiān)測(cè)方式也有一定問題存在，比如說，這種監(jiān)測(cè)就需要大量的數(shù)據(jù)模型，因此，只是適合用在小型的建筑上。技術(shù)原理是通過掃描建筑得到一定的數(shù)據(jù)和信息，該監(jiān)測(cè)方式主要是應(yīng)用在一些地質(zhì)災(zāi)害上的監(jiān)測(cè)。在大壩的監(jiān)測(cè)工作當(dāng)中，如果是對(duì)整體進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)，由于工程較大，數(shù)據(jù)量太大，不太適用。

3.3? GPS監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

GPS監(jiān)測(cè)的方式一般是應(yīng)用在比較復(fù)雜一點(diǎn)的地質(zhì)環(huán)境當(dāng)中，這種監(jiān)測(cè)方式主要是用衛(wèi)星信號(hào)來(lái)監(jiān)測(cè)位置，不會(huì)被通信的條件而影響，在這種的監(jiān)測(cè)方式當(dāng)中只要可以使用無(wú)線的通信技術(shù)就可以達(dá)到監(jiān)測(cè)的目的。這項(xiàng)技術(shù)將自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)、通訊以及信息技術(shù)結(jié)合在了一起，在數(shù)據(jù)的收集方面做的很好，而且可以快速將數(shù)據(jù)進(jìn)行整合計(jì)算出來(lái)。其中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一個(gè)非常關(guān)鍵的組成部分，因?yàn)樗B接終端以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，這部分的主要功能是接收數(shù)據(jù)并且將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為之前設(shè)定好的格式并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，這些數(shù)據(jù)將作為之后進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和分析的依據(jù)。在大壩安全監(jiān)測(cè)當(dāng)中應(yīng)用非常方便，現(xiàn)在也比較多的被應(yīng)用于壩體變形監(jiān)測(cè)當(dāng)中。

3.4? 光纖變形監(jiān)測(cè)

在大壩的變形監(jiān)測(cè)當(dāng)中最常用的監(jiān)測(cè)方式就是光纖變形監(jiān)測(cè)，并且這項(xiàng)技術(shù)非常方便而且抗干擾能力比較強(qiáng)，監(jiān)測(cè)的形式主要是通過光的參數(shù)的變化來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)量。這種監(jiān)測(cè)技術(shù)中最重要的就是光纖，它在這項(xiàng)技術(shù)當(dāng)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。在大壩的變形監(jiān)測(cè)過程當(dāng)中主要是通過光纖的反射來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的搜集。光纖變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)就是感應(yīng)能力非常強(qiáng)，兼容分布式測(cè)量。光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)在我國(guó)的大壩建設(shè)當(dāng)中應(yīng)用的已經(jīng)比較普遍，但是技術(shù)還不完善，還需要不斷進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。

3.5? 計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)

自動(dòng)化的技術(shù)一般情況下都離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持，因此，自動(dòng)化技術(shù)通常是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)條件進(jìn)行工作展開的。自動(dòng)化主要是將不同的數(shù)據(jù)搜集的方式進(jìn)行了綜合，然后通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，從而得出最終想要的結(jié)果。就我國(guó)目前的自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)發(fā)展的情況來(lái)看，數(shù)據(jù)搜集的方式逐漸變多，其中主要是在三維的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，然后得出對(duì)大壩變形的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。還有一種方式是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的配合可以將大壩的具體狀態(tài)以模型的方式呈現(xiàn)出來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于大壩的監(jiān)測(cè)來(lái)說是有非常大幫助的，管理人員對(duì)大壩的情況就可以更近一步的掌握，從而得出對(duì)工程更加合適和更科學(xué)的運(yùn)行管理、維護(hù)手段。

4? 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著自動(dòng)化技術(shù)不斷的發(fā)展和創(chuàng)新，在大壩變形監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用會(huì)更加的便利。但是，就目前的應(yīng)用情況來(lái)看，這些自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)技術(shù)還是需要不斷地進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，也需要積極的進(jìn)行宣傳和推廣，讓相關(guān)的工作人員更加清晰的了解應(yīng)用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)的好處，并將其應(yīng)用于水庫(kù)大壩的管理運(yùn)行中，達(dá)到更安全、精確、快捷地監(jiān)測(cè)壩體的變形情況，掌握其變形規(guī)律，保證大壩的安全運(yùn)行的目的。

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