大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)軟件的應(yīng)用探討

【摘要】大壩安全監(jiān)測資料作為實現(xiàn)大壩安全管理的重要信息，同時也是大壩安全狀況進(jìn)行評價的基礎(chǔ)資料。監(jiān)測自動化不僅是監(jiān)測資料快速準(zhǔn)確獲取的有效手段，而且還是為大壩安全狀態(tài)實施評價的重要決策方式。本文通過對大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)軟件的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行梳理和總結(jié)，并對其未來各方面的發(fā)展趨勢予以探討。

【關(guān)鍵詞】大壩安全；自動化監(jiān)測系統(tǒng)；軟件應(yīng)用；現(xiàn)狀；趨勢

我國于上個世紀(jì)70年代開始對大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)軟件進(jìn)行研究，80年代得到長足發(fā)展，90年代以后現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)得到實質(zhì)性發(fā)展，尤其是通信技術(shù)、微電子技術(shù)及傳感技術(shù)的深入發(fā)展及創(chuàng)新，我國大壩安全監(jiān)測研究得到跨越式發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)伴隨著云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)處理等新興信息化技術(shù)的發(fā)展，安全監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用的實用性、可靠性、穩(wěn)定性以及實時性均得到較大提升，大壩安全監(jiān)測自動化已經(jīng)步入深入應(yīng)用時期。

1、大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)軟件應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 監(jiān)測自動化。大壩安全監(jiān)測信息是支撐大壩實現(xiàn)在線安全管理的重要信息，同時也是對大壩安全實施評價的基礎(chǔ)性資料。隨著自動化監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化監(jiān)測手段不斷被應(yīng)用在實際工程項目中。對于自動化在線監(jiān)控而言，其主要包含有三部分，分別為在線監(jiān)測、在線檢驗與在線快速安全評估。其中在線數(shù)據(jù)采集是其本質(zhì)基礎(chǔ)，而在線快速實施安全評估則為其核心。自動化監(jiān)測核心流程包括：利用布設(shè)的各類監(jiān)測傳感器、信息監(jiān)控設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸裝置構(gòu)建自動化采集硬件體系，定期或?qū)崟r采集監(jiān)測信息集中存儲，并采用各種監(jiān)控指標(biāo)與實測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比和校驗，針對所得實測值對異常方面實施快速及簡便的判斷和評估工作。

1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。當(dāng)前國內(nèi)大壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)，依據(jù)采集方式方面的不同，可大致劃分為三類，分別為混合式、分布式及集中式。數(shù)據(jù)采集單元（MCU）是大壩安全自動化采集系統(tǒng)的重要組成部分，當(dāng)前具有特色及代表性的MCU有澳大利亞的DTMCU系統(tǒng)，美國的GeoMATION2300系統(tǒng)以及國產(chǎn)的DG型系統(tǒng)及DAMS型系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在實際工程實踐當(dāng)中得到不斷完善及多元改進(jìn)，其在技術(shù)方面已經(jīng)逐漸成熟，在大壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)中相應(yīng)的可靠性、穩(wěn)定性及實時性方面均得到顯著提升。

1.3 信息管理系統(tǒng)。目前大壩安全監(jiān)測信息管理系統(tǒng)通常包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、在線監(jiān)測、信息檢索、圖形制作、統(tǒng)計模型、離線分析等功能。系統(tǒng)架構(gòu)主要采用B/S、C/S和混合模式三種架構(gòu)，信息管理利用客戶端計算機(jī)作為工作媒介，以單機(jī)應(yīng)用程序或網(wǎng)頁瀏覽的形式對外發(fā)布安全監(jiān)測信息，并對實際監(jiān)測項目中所涉及的監(jiān)測儀器、測點、設(shè)備等信息進(jìn)行集中批量化管理。中心服務(wù)器采用專業(yè)數(shù)據(jù)庫管理引擎實現(xiàn)大壩安全監(jiān)測綜合數(shù)據(jù)的集中管理，將數(shù)據(jù)原型觀測數(shù)據(jù)、整編數(shù)據(jù)以及外部數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，構(gòu)建安全監(jiān)測專題數(shù)據(jù)庫，為信息發(fā)布和資料分析提供信息支撐和數(shù)據(jù)保障。此外采用包括GIS在內(nèi)的多種先進(jìn)信息化技術(shù)，對監(jiān)測信息的圖形可視化、構(gòu)建數(shù)學(xué)模型及離線分析等方面進(jìn)行功能開發(fā)，實現(xiàn)輔助決策，提升信息管理系統(tǒng)操作的便捷性、數(shù)據(jù)的可靠性、界面的友好性。

2、大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)軟件發(fā)展趨勢

2.1 運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)、通信及計算機(jī)技術(shù)，為大壩安全監(jiān)測提供更好的安全管理服務(wù)給予實現(xiàn)。大壩安全監(jiān)測最終目標(biāo)在于，通過運(yùn)用安裝在大壩上的監(jiān)測儀器，人工巡視檢查資料，對大壩性態(tài)進(jìn)行綜合分析和評價，對大壩運(yùn)行狀態(tài)給予了解，及時發(fā)現(xiàn)隱患和問題。采取工程或非工程措施，促使大壩在安全運(yùn)行方面得以保證。也就是說為大壩安全管理提供相應(yīng)服務(wù)，并將大壩通信及安全信息功能，更加快速、準(zhǔn)確及高效的提供給各級大壩安全主管部門。對于大壩安全監(jiān)測自動化而言，在遠(yuǎn)程通信及網(wǎng)絡(luò)方面的功能必須具備，能夠幫助各級主管部門，對大壩的實際運(yùn)行狀況更加準(zhǔn)確及快速的了解。另外利用分析評價系統(tǒng)，對其實施綜合分析操作。當(dāng)大壩安全度及安全狀態(tài)完成評判后，將最終數(shù)據(jù)給領(lǐng)導(dǎo)，作為其開展調(diào)度及決策的有效依據(jù)，最終促使大壩在在線管理方面的實現(xiàn)。

2.2 智慧水利和智能推送服務(wù)的構(gòu)建。以省為單位，以各地現(xiàn)有的水利信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對信息基礎(chǔ)設(shè)施給予重點建設(shè)，初步構(gòu)建以系統(tǒng)全面融合、信息資源充分共享及服務(wù)和管理需求為導(dǎo)向的統(tǒng)一架構(gòu)，基本構(gòu)成一套對各地區(qū)水利信息資源予以覆蓋的水利綜合信息應(yīng)用平臺。首先通過運(yùn)用智能感知技術(shù)，實現(xiàn)信息采集站點建設(shè)的規(guī)模化，實時檢測諸如水土保持、水文及水質(zhì)等基礎(chǔ)信息，定位跟蹤處理災(zāi)情全過程；運(yùn)用4G等信息技術(shù)，實現(xiàn)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)的構(gòu)建，采用云計算等技術(shù)，完成水利綜合數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建工作。此外通過對業(yè)務(wù)需求進(jìn)行分析及充分調(diào)研大壩安全現(xiàn)狀，在大壩等水利設(shè)施綜合數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)框架下，對大壩相關(guān)輔助系統(tǒng)進(jìn)行重點開發(fā)和建設(shè)。最后需要對綜合信息管理平臺進(jìn)行構(gòu)建，基于水利應(yīng)用系統(tǒng)，建立統(tǒng)一的水利綜合信息管理平臺，將智慧水利目標(biāo)予以實現(xiàn)。通過構(gòu)建智慧水利和智能推送服務(wù)，促進(jìn)大壩安全監(jiān)測的有效開展。

2.3 大數(shù)據(jù)信息挖掘技術(shù)在大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用。數(shù)據(jù)挖掘是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機(jī)的數(shù)據(jù)中，提取隱含在其中的、人們事先不知道的有用信息、模式和趨勢，并指導(dǎo)于實踐。隨著大壩工程規(guī)模的日益擴(kuò)大和監(jiān)測信息的積累，大壩安全監(jiān)測信息及監(jiān)測數(shù)據(jù)具有良好的挖掘條件。在大數(shù)據(jù)時代，大數(shù)據(jù)思維令我們在宏觀層面擁有了更好的認(rèn)知能力和洞察力，有助于提高我們發(fā)現(xiàn)問題、甄別工程的判斷力。

就大數(shù)據(jù)的具體應(yīng)用而言，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、地理信息技術(shù)、三維數(shù)字化技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動通信技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)等最新成果，加快開發(fā)新一代基于云服務(wù)的可視化、專業(yè)化、智能化水電站大壩安全遠(yuǎn)程在線監(jiān)控和應(yīng)急管理信息平臺。實現(xiàn)各個運(yùn)水電站大壩日常管理和突發(fā)事件信息的報送、傳輸，促進(jìn)監(jiān)管機(jī)構(gòu)、業(yè)主、研究機(jī)構(gòu)等多層次、不同對象的大壩安全信息的互聯(lián)互通、會商決策、應(yīng)急指揮和調(diào)度，從點、線、面有效構(gòu)建大壩安全管理的大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺，切實保障水電站大壩安全。

3、結(jié)語

隨著社會科技進(jìn)步的加快，預(yù)計將有大量自動化監(jiān)測新技術(shù)和新產(chǎn)品推廣應(yīng)用，水電站大壩監(jiān)測自動化必將會在實用化的基礎(chǔ)上朝著功能更強(qiáng)大，性能更可靠，測量更準(zhǔn)確，維護(hù)更方便的智能化方向發(fā)展，大壩運(yùn)行安全信息管理水平也會邁上一個新的臺階。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉楓，張鵬等.水利領(lǐng)域云計算的現(xiàn)狀分析與思考[J].水利信息化，2014，02（1）.