關于大壩安全監測信息系統網絡技術開發應用的探討

閆娜娜（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南長沙410000）

關于大壩安全監測信息系統網絡技術開發應用的探討

閆娜娜（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南長沙410000）

由于水庫管理內容較為繁雜，其運行和人們的生產生活息息相關，因此，為保證其運行穩定和安全，要對水庫大壩進行安全監測。本文主要對水庫大壩安全監測信息系統網絡技術的開發以及具體應用進行了分析，希望對有關人士有所幫助。

水庫大壩；安全監測；自動化技術

1 引言

為了保證相關工作人員對大壩安全信息進行管理與解讀工作的方便、順利進行，必須要整理與匯編大壩安全監測資料，為了使大壩性態異常能夠及時地被分析人員發現，需要對安全監測資料進行充分地利用以此來對數學模型進行建立并對其進行一定的解釋。在此過程中，對計算機信息數據處理系統軟件的研究與開發力度進行加強，并將已開發出的軟件應用于大壩安全監測信息系統中，能夠使觀測資料的作用得以最大限度的發揮，不斷提高大壩信息系統的安全性。

2 大壩安全監測信息系統開發

2.1 大壩安全分析和評價預報系統

首先，需要結合水庫大壩的實際情況建立安全評價預警系統，該系統一定要具有通用性、可以移植性的特征。然后因為水庫大壩的自動化監測技術包括數據采集、數據管理等系統，所以要不斷地優化采集數據的效率，還應該有效地維護和管理監測的動態數據，并且還要深入研究壩體變形和滲流安全分析模型理論。最后要建立具備壩體安全評價體系、模糊綜合評價模型等功能的分析評價預報系統，只有這樣才能確保水庫大壩安全的運行，從而保證水利工程的順利實施和進行。

2.2 數據庫的選取

以網絡系統為基礎的B/S信息系統的開發，主要是在遠程訪問進行建立的前提下來實現的數據訪問。在開發B/S結構的過程中，需要對數據庫的響應速度、容量大小以及其可擴展性進行注意。目前，SQLServer數據庫、Oracle數據庫與Sybase是B/S信息監測系統中用得比較多的數據庫。在選擇數據庫的過程中，在上述三種數據庫中，其中SQLServer數據庫最能夠滿足網絡系統的相關要求，一般情況下這種數據庫的維修處理也比其他的簡單方便，所以，大多數系統都會選擇它。

2.3 系統開發工具的選取

現如今，隨著網絡系統在生活中運用愈加廣泛，在具體的生活操作中隨處可見，根據不斷的研究創新，當前我國的網絡系統的開發主要基于B/S結構，比較注重其網絡功能，因為系統開發工具的選擇必須考慮到現如今強盛龐大的網絡編程功能。例如當前的網絡系統中Visual Interdev 6.0是一種支持32位Windows網絡編程的軟件開發工具。與此同時，因為Visual Interdev 6.0開發出的應用程序可以在實際操作過程中能夠快速地脫離開發環境在擁有Explorer單獨運行，除此之外，其訪問數據庫的接口比其它任何一款同類產品更簡單快速，同時這個應用程序被操作人員編譯成本機代碼后運行速度更快。所以，系統采用了一系列的Windows產品，比如在采用了中文Windows2007作為開發平臺后再以Windows2003/Windows2007為運行平臺，最后還采用了Visual Interdev 6.0作為系統開發工具，與此同時還結合了Microsoft Excel 2007開發報表程序，而數據庫則采用了SQLServer。

2.4 系統初步測試和試運行

一般而言，隨著科學技術的進步，就有了更高效的工作氛圍，所以當系統初步開發完成后，就可以馬上對剛完成的系統進行測試，總的來說，這些測試主要分為兩大類等：①系統邊界條件測試，主要采用的測試手法是通過模擬的測試程序處理系統在實際操作中處理邊緣情況時是否正確；②系統因果條件測試，通過使用模擬的系統因果條件測試系統響應判斷系統的正確性；通常情況下，通過以上測試之后，在及時改變系統中存在的錯誤后，與此同時，還需要將提供的全部歷史數據整理導入數據庫，然后作模擬運行，如果在模擬測試中發現其中的不足，及時發現并對系統進行調整，從而在根本上避免不必要的犯錯。通常情況下，在系統經過反復的調試后，在實際操作中系統就會運行正常，數據庫也會經過完善處理，操作系統的界面友好。

3 實例分析大壩安全監測信息系統網絡技術的應用

3.1 工程實例概述

某水庫樞紐工程，水庫多年平均流量為1.14億m3，其防洪設計標準50年一遇洪水為220m3/s，校核標準是前年一遇洪水480m3/s，水庫總庫容是3900萬m3，興利庫容為3500萬m3。攔河壩、引水泄洪洞、溢洪道及壩后電站共同組成了該水庫樞紐工程，水庫功能以灌溉為主，以防洪、發電、城市供水及生態保護等為輔進行水庫的綜合利用，是一個中型水庫。水庫大壩的0+000～0+100m是粘土心墻壩，其中的 0+100～0+ 565.4m是混凝土面板堆石壩，最大壩高度為61.5m，其壩長為565.4m，大壩的上游坡比是1：1.5，下游坡比是1：1.4。

3.2 技術應用

自動化安全監測系統方案組成使用的是二級三層布置形式，其中的二級又分為現場監控級與遠程控制級，根據具體管理運行要求，確保各個監測系統都能較好地承擔自己的運行管理職能，自動化安全監測系統設計時，還要合理布局、選擇，使系統設計能夠很好地適應水庫大壩安全項目的施工、初始運行要求以及后續的自動化發展需要，大壩安全自動化監測系統結構框圖如圖1所示。水庫大壩安全監測工作的順利開展也需要預警系統的協助，因此應在大壩安全自動化監測系統中加入預警系統。

3.2.1 位移監測子系統

圖1 大壩安全自動化監測系統結構框圖

Damsafety.net是一個大壩安全監測與注冊系統，其穩定性指標由最新的、最為可靠的技術來監測。因特網用戶界面及Oracle數據庫的使用確保了被監測的數據很方便地被用戶獲取，并確保了系統的穩定性和可量測性。系統可以用來維護和觀測與土工結構相關的所有基本資料。網頁界面使系統比較容易接近，管理局內部所有的局域網用戶均可以使用該系統，且多個用戶可以同時進入該系統。用戶可以使用基于網頁上的地圖界面瀏覽監測信息。點擊地圖上的某個區域就可以啟動報告應用程序。報告應用程序會顯示與所選擇區域有關的所有報告。與測量結果有關的地點數據可以儲存到多維數據庫里，多維數據庫可以用來生成各式各樣的監測結果報告。系統數據模型包括光纖熱傳感器、沉降、沉降柱、繞壩滲流水井、揚壓力計、水位、霜凍表、檢視井、湯姆森井及安全監視說明和保養日歷。系統可以用來處理從多個大壩匯集而來的不斷更新的監測數據。監測數據將按預先設定的監測順序保存到數據庫里。用戶可以通過網頁界面增加和更新所有監測數據。現行的系統內，用戶可以增加和更新沉降、沉降柱、繞壩滲流、揚壓力計、水位、霜凍表、檢視井和湯姆森井等監測數據。如果自動的測量數據超過極限值，就會報警。如果背離這些極限值，圖表便會給出可視的警告。該系統是基于Windows服務器里面的普通Java平臺開發出來的。服務器通過用戶賬號及其等級防止未經授權者進入。用戶與服務器之間的所有網絡通信都是加密的，加密的方法是SSL加密，具有高達128字節的密碼保護。

3.2.2 滲流監測子系統

大壩共布置揚壓力測壓管89支，系統改造主要將原有傳感器更換為可靠、穩定的傳感器，實現揚壓力監測自動化，常見壩體滲流壓力觀測布置如圖2所示，并在設備安裝上對38個有壓測壓管采用密封方式，48個無壓測壓管采用懸掛方式。在7個量水堰上安裝新的傳感器，實現分區滲流量監測自動化。同時為了實現集水井自動控制和數據采集，對5個集水井安裝專用測控裝置和傳感器，實現分區總滲流量監測和控制自動化。對28個繞壩滲流測壓管中已堵的12個孔進行掃孔處理，全部安裝滲壓計，實現監測自動化，并對測壓管管口加設保護箱。壩體滲壓觀測儀器只布設在10號基面201.00m和220.50m基面內，共13支SZ-4型滲壓計。F8斷層滲壓觀測儀器分別埋設在23號和24號壩段內，采用185mm鉆孔，把滲壓計埋設在F8斷層破碎帶內，23號壩段2支滲壓計設在帷幕前，為SZ-8型，24號壩段2支滲壓計設在帷幕后，為SZ-4型。為擋水壩段，又為河床和右岸的轉彎壩段，壩高為64.0m。在10號觀測基面內190.50m高程截面上下游方向布置5組應變計，每組5支TY-25型貼片式應變計，1支無應力計（布置在距應變計組1.5m處）。為了解基巖應變情況，在10號、22號基面內沿上下游各布置3支單向應變計，42號基面內設2支應變計，應變計均為DI-25B型。為了解壩趾混凝土應力，在10號和22號壩趾處各有2支WL-60型應力計，分垂直和水平方向埋設。

3.3 系統運行情況評析

該大壩安全自動化監測系統一共接入了168個有效測點、測控單元16個，CCD垂線坐標儀2套，并設置了4個環境監測測點，工程建設部門還安排了專人負責水庫大壩的運行與管理，使得大壩嚴格按照系統操作規程建設使用，目前改造后的水庫大壩系統運行狀況較好，監測中心的系統通信呼叫也正常，沒有出現過系統異常、測值不穩定或者是測點不正常等情況。安全監測自動化技術在水庫大壩建設中的應用，取得了較好的效果，這種新技術主要分為數據采集子系統、信息管理及評價預報子系統，能夠實現對數據庫進行效率優化、動態維護管理監測數據，分析監測到的數據整體變化比較平穩。

4 結束語

總而言之，隨著科學技術的不斷發展，信息技術水平的不斷提高，也在很大程度上促進了計算機模式的更新，因而大壩安全監測信息系統的網絡技術也得到了快速的發展與進步。未來的大壩安全監測信息系統開發中應該與C/S和B/S網絡技術各自的特點相結合，對兩種開發方式結合的監測信息管理系統進行開發，從而不斷地開發出全新的監測信息管理系統。

[1]黎清松，覃江峰.信息管理系統的開發與應用——在大壩安全監測資料分析整編中的應用[J].企業科技與發展，2011（18）：85～86.

[2]李國斌，常春波.基于無線傳感網的水庫大壩安全監測系統[J].中國防汛抗旱，2014（1）：79～80.

[3]李志剛.ZigBee技術在大壩安全監測系統中的應用[J].科技創新與生產力，2011（3）：90～92.

圖2 常見壩體滲流壓力觀測布置示意圖

3.2.3 內觀監測子系統

根據該水庫地質情況和工程布置，設計選擇了10號、22號和42號壩段作為內部觀測儀器觀測基面：10號壩段為擋水壩段，壩高80.0m，位于左岸河床內；22號壩段為溢流壩段，壩高71.2m，壩基下有F8斷層通過，地質構造復雜；42號壩段

TV698.1

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2095-2066（2016）24-0047-02

2016-8-10

閆娜娜（1983-），女，工程師，本科，主要從事大壩監測工作。