水電站大壩安全監測自動化的現狀和展望

摘 要：目前我國水電站大壩安全監測自動化還未實現全面監測、全自動監測、精細化監測，其監測的結果還比較粗放，監測數據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測自動化的現狀和展望問題，提出的發展趨勢可作為水電站大壩安全監測自動化建設的目標。

關鍵詞：水電站；安全監測；水利工程

我國水電站大壩安全監測自動化建設正在持續進行，它與水電站大壩建設的關系非常密切。

1 水電站大壩安全監測自動化的意義

做好水電站大壩安全監測有非常重要的意義。它決定水電站大壩建設是否具有經濟效益，如果水電站大壩建設出現安全問題，其經濟效益就會降低；它決定水電站大壩建設是否具備社會效應，水電站大壩如果出現安全問題，波及的范圍將非常廣泛，其安全事故會帶來人民生命財產安全的問題；它決定水電站大壩建設是否具備環保效率，建設水電站大壩的前提是不能破壞當地的環境，需讓水電站建設具備環保效應。目前我國應用自動化的方式進行水電站大壩安全監測作業，它的自動化發展的現狀決定水電站大壩安全監測的質量。為此，本次研究探討了水電站大壩安全監測自動化的現狀和展望問題，提出的發展趨勢可作為水電站大壩安全監測自動化建設的目標。

2 水電站大壩安全監測自動化的現狀

2.1 大壩監測內容的現狀

目前我國除了巨型水電工程能實現全程安全監測以外，其它的工作只能在部分環節開展自動化安全監測。當前我國水電站大壩安全監測的重點如下：

變形監測。變形主要分為水平變形和垂直變形兩種。以觀測大壩的某一段為例，通常監測單位會在壩頂與壩后坡設轉傳感器，監測垂直變形；在內部設置傳感器，監測水平變形和沉降變形。

滲流監測。滲流監測的重點為監測滲透壓力和滲流量這兩個參數。以監測一段大壩的滲流參數為例，監測單位通常每隔一個壩段便設置一個傳感器，傳感器能采集排水溝積水數據，中央控制系統可根據這類數據分析大壩滲流的情況。

應力監測。目前我國只有巨型的水電站才監測應力參數，中小型水電站已不再通過監測這類參數了解水電站大壩安全的情況。

2.2 大壩監測設備的現狀

我國的水電站大壩應用自動化的設備進行安全監測，其中最主要的幾項設備如下：

傳感器。目前我國已經在水電站大壩安全監測中應用了智能傳感器，這種傳感器把數據收集和信息技術處理相接合，采集的數據可成為中央集成系統數據分析的依據。現在傳感器可采集的數據范圍為水平位移、垂直位移、揚壓力和地下水位、滲流量、應力和應變等數據。

量測控制設備。它又被稱為MCU，負責水電站大壩安全監測設備的工作流程，比如它可控制傳感器、通信設備、存儲設備、電源設備、輔助設備工作等設備的作業，使每個監測環節緊密聯系，形成程序化的作業。MUC內設數據存儲芯片、自帶電源及蓄電設備、自設防雷裝置。它兼容多種通信協議，能用無線和有線的方法傳輸數據；自設人工比測模塊接口，可外接讀數設備。

其它外接設備。其它外接設備包括打印、繪圖設備、UPS設備等，它們能拓展水電站大壩安全監測系統的功能、優化監測系統的運行。

2.3 大壩監測系統的現狀

硬件設備。水電站的中央處理器應用最先進的計算機主機，服務器的運行速度快，它能實現中央集成控制、分析海量數據、完成數據管理的功能。

軟件系統。中央處理器的運作目前使用WINDOWS系列軟件，該軟件為一種系統平臺標準。水電站大壩安全監測控制軟件使用MCU自帶的軟件，數據管理系統應用OFFICE套裝系列軟件中的EXCEL軟件，它與WINDOWS系統同為微軟公司開發的軟件，兩種軟件能相互兼容，這種數據庫軟件也是目前被應用得最廣泛的軟件。

通訊系統。水電站的安全監測系統對數據傳輸的穩定性要求較高，為了提高通訊質量，目前大壩應用光纖設備作通訊設備，通訊方式以有線數據傳輸為主，無線數據傳輸為輔，通訊協議應用IP/TCP協議，網絡構成方式為穩定性較強的局域網絡。

3 水電站大壩安全監測自動化的展望

3.1 監測范圍的展望

目前，我國水電站大壩安全監測范圍的問題為局限性的問題，即水電站大壩安全監測需要哪些數據，就監測哪些數據；出于成本的考量，可以放棄一些不重要的數據監測，僅監測重要的數據。這種安全監測方法會漏掉一些監測的細節，可能會埋下安全監測的隱患。未來，人們提出水電站大壩的建設要與監測緊密結合，這是指大壩在建設的時候，就要考慮到全程監測的問題，把安全監測納入水電站大壩建設的體系。如果能實現這一構想，未來的水電站大壩就能采用以下的方法開展安全監測：全程化的安全監測，即突破目前局部監測的現狀，實現全程監測；重點化的安全監測，即對部分重點位置采取精細化的監測措施；動態化的監測，即應用數據監測優化大壩建設，讓安全監測數據為大壩建設提供科學依據。

3.2 監測設備的展望

監測系統的硬件設施未來會向以下幾個方面發展：標準化的方式發展，監測設備需要大量的電氣自動化產品，雖然在微軟公司的提議下，目前電氣自動化產品的接口已經標準化，但是電氣設備的型號、性能、參數等指標還未實現全部統一化，未來，監測系統的硬件設施會向統一化的方向發展。數字化的方向發展，水電站大壩安全監測系統如果要全面實現集成化的監控，就必須應用數字化的設備。智能化的方向發展，未來監測設備能實現智能判斷、智能控制，減少人力資源的干預。

3.3 監測系統的展望

目前人們提出了集成化、智能化、精細化監測系統的構想。以集成化來說，未來水電站大壩的中央處理系統能夠集成所有設備的運作，實現監測作業的橫向聯系；集成數據采集、分析、存儲的全面監測管理，實現數據通訊的縱向監測。未來，水電站大壩安全監測系統的作業幾乎不再需要人力資源的干預。

4 結束語

目前我國水電站大壩安全監測自動化還未實現全面監測、全自動監測、精細化監測，其監測的結果還比較粗放，監測數據的利用范圍還比較狹窄。本次研究對水電站大壩安全監測自動化現狀進行分析，在此基礎上提出了它未來發展的趨勢，相關的部門可以以本次研究提出的發展趨勢為目標，推動水電站大壩安全監測自動化的發展。

參考文獻

[1]茍曉麗.施工期大壩安全監測自動化系統的實施技術探討[J].水電自動化與大壩監測，2014（1）.

[2]張文飛.淺述水電站大壩安全監測現狀及其自動化動態[J].廣東科技，2013（10）.

[3]楊新利.淺談自動化技術在水庫大壩安全管理中的應用[J].陜西水利，2013（1）.

[4]李季，陸聲鴻，郭晨.李家峽水電站大壩安全監測自動化系統[J].水力發電，2005（6）.

[5]毛良明，沈省三，肖美蓉.物聯網時代來臨大壩安全監測技術的未來思考[J].大壩與安全，2011（1）.

作者簡介：李楊（1982，6-），男，漢，湖南省資興市人，學歷：專科。