大壩及邊坡觀測(cè)點(diǎn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

趙鵬云

摘 要：本文就大壩及邊坡觀測(cè)點(diǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用狀況做以闡述，從中挖掘幾項(xiàng)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中所滋生出來(lái)的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決處理方案，以期為實(shí)踐提供有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：大壩及邊坡；觀測(cè)點(diǎn)；自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；應(yīng)用

1、淺析大壩及邊坡觀測(cè)點(diǎn)所應(yīng)用的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1.1自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其發(fā)展沿革

我國(guó)從二十世紀(jì)末就開(kāi)始實(shí)施對(duì)境內(nèi)的水電站大壩的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)工作。該項(xiàng)工作所應(yīng)用的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)⒋髩渭斑吰驴赡馨l(fā)生的險(xiǎn)情及時(shí)報(bào)送給監(jiān)測(cè)站的工作人員，以便工作人員迅速采取行動(dòng)來(lái)維護(hù)大壩水庫(kù)的正常運(yùn)行，以及保障人民的財(cái)產(chǎn)及生命安全。

（1）大壩及邊坡觀測(cè)點(diǎn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成

大壩及邊坡觀測(cè)點(diǎn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中不僅包括系統(tǒng)監(jiān)測(cè)所依托的監(jiān)測(cè)儀、管線等各類硬件設(shè)施，還需要數(shù)據(jù)采集卡等系統(tǒng)軟件來(lái)維護(hù)，可見(jiàn)，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)較為復(fù)雜，該系統(tǒng)是多項(xiàng)技術(shù)及管理手段的總和。

（2）大壩及邊坡觀測(cè)點(diǎn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法及發(fā)展變革

自動(dòng)化系統(tǒng)的常規(guī)監(jiān)測(cè)方法是在大壩及邊坡周邊每間隔一段距離就布置自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，通過(guò)布設(shè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)及GPS衛(wèi)星定位技術(shù)、全站儀等設(shè)備對(duì)大壩的環(huán)境進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測(cè)。在以往，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段是在壩體周邊布設(shè)各類儀器來(lái)實(shí)施監(jiān)測(cè)的，而且，該項(xiàng)策略所依托的簡(jiǎn)易觀測(cè)法所收集的數(shù)據(jù)信息需要經(jīng)過(guò)后期篩選及處理，才能提煉出有效數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而做出決策。這樣一來(lái)，不僅增加了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)管理的時(shí)間，而且由于壩面的監(jiān)測(cè)環(huán)境隨時(shí)可能出現(xiàn)狀況，也增加了監(jiān)測(cè)工作的風(fēng)險(xiǎn)性。所以，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法應(yīng)運(yùn)而生，通過(guò)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)跟蹤、數(shù)據(jù)分析等一系列智能化的手段的集合，將大壩及邊坡各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)每日的實(shí)時(shí)狀況傳輸給監(jiān)測(cè)站，以便維護(hù)壩體周邊環(huán)境的安全。

1.2大壩及邊坡觀測(cè)點(diǎn)所應(yīng)用的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作機(jī)理

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行靠一定的硬件設(shè)備做支撐，包括數(shù)據(jù)采集部件、實(shí)時(shí)時(shí)鐘裝置、串行數(shù)據(jù)端口、自動(dòng)診斷部件等等，這些硬件裝置共同組成了監(jiān)測(cè)儀器，再通過(guò)數(shù)百只儀器設(shè)備的投放來(lái)構(gòu)建整體的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不同的測(cè)點(diǎn)所采集到的數(shù)據(jù)不盡相同。大壩及邊坡觀測(cè)點(diǎn)所應(yīng)用的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作機(jī)理較為簡(jiǎn)單，采集數(shù)據(jù)的過(guò)程就靠自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊來(lái)完成，并將系統(tǒng)信息傳輸給觀測(cè)站的工作人員進(jìn)行處理，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)查詢、調(diào)用數(shù)據(jù)的功能，以備后期核查處理。另外，大壩及邊坡觀測(cè)點(diǎn)所應(yīng)用的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還需要各項(xiàng)現(xiàn)代化信息軟件來(lái)進(jìn)一步完善系統(tǒng)功能，例如：數(shù)據(jù)采集軟件、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等軟件，這些軟件的支撐將自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體性能提升上來(lái)，不僅可以完成數(shù)據(jù)在各終端的共享，而且可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)與換算，提升了水電站壩體自動(dòng)化監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)的工作效率。

2、大壩及邊坡觀測(cè)點(diǎn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1大壩及邊坡觀測(cè)點(diǎn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中所產(chǎn)生的問(wèn)題

（1）自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)已缺乏真實(shí)性。由于自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中所配置的監(jiān)測(cè)儀器長(zhǎng)期暴露在潮濕環(huán)境當(dāng)中，受到大風(fēng)、水體沖刷等自然狀況的侵襲，長(zhǎng)此以往，設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)了外部破損等現(xiàn)象，就可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)故障，因此，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)失真情況時(shí)有發(fā)生。（2）自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)施不夠美觀，影響水電站外圍環(huán)境。我國(guó)絕大部分大壩及邊坡觀測(cè)點(diǎn)所設(shè)置的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)儀都是在上個(gè)世紀(jì)末所配置的，長(zhǎng)期以來(lái)，并沒(méi)有實(shí)施大批量的更換工作。由于水電站的壩體已經(jīng)過(guò)了多次整改及改良，壩體周邊環(huán)境較為整潔、美觀，于是就將這些傳統(tǒng)的、陳舊的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備突顯出來(lái)，與環(huán)境極不協(xié)調(diào)，在一定程度上影響了水電站壩體環(huán)境的美觀。所以，急需更換一批新型自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備，采用新型施工技術(shù)，同時(shí)能夠?qū)⑺娬緣误w外圍環(huán)境進(jìn)行美化。

2.2大壩及邊坡觀測(cè)點(diǎn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)化策略

（1）外觀監(jiān)測(cè)點(diǎn)表面修復(fù)。首先用人工對(duì)外觀監(jiān)測(cè)點(diǎn)表面進(jìn)行清理，鑿除表面固結(jié)物、淤泥等雜物，采用刷乳膠漆（白色）進(jìn)行保護(hù)，并重新標(biāo)識(shí)測(cè)點(diǎn)編號(hào)、安全警示標(biāo)識(shí)等，標(biāo)識(shí)測(cè)點(diǎn)編號(hào)、安全警示標(biāo)識(shí)采用刻字用自噴漆（紅色）噴字進(jìn)行標(biāo)識(shí)。（2）水位孔及測(cè)斜孔保護(hù)蓋板修復(fù)和改造。損壞的保護(hù)蓋板按原蓋板加工恢復(fù)，安裝了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的保護(hù)蓋板根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況加工保護(hù)蓋板，保護(hù)蓋板刷防銹漆保護(hù)。（3）引張線系統(tǒng)修復(fù)和改造。引張線支墩采用縲紋鋼在廊道墻面或引張線溝邊打孔深入250mm灌水泥漿固定，角鋼焊接在縲紋鋼上，安裝時(shí)支墩架要在同一水平面上；支架采用縲紋鋼打孔深入250mm灌水泥漿固定，同樣，安裝時(shí)支架要在同一水平面上；縲紋鋼、角鋼刷防銹漆；保護(hù)管采用鍍鋅管保護(hù)，鍍鋅管接頭刷防銹漆。（4）靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)改造。靜力水準(zhǔn)連通管保護(hù)設(shè)施，采用橋架設(shè)施進(jìn)行保護(hù)，安裝時(shí)保證橋架整體水平度，靜力水準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)內(nèi)加入變壓器油防止連通管內(nèi)液體蒸發(fā)。（5）正垂線防水罩改造。正垂線防水罩是保護(hù)監(jiān)測(cè)儀設(shè)備完好的輔助裝置。在具體的施工改造過(guò)程中，防水罩一般采用不銹鋼鐵皮進(jìn)行加工。（6）測(cè)壓管修復(fù)和改造。更換已損壞的儀器，原有的壓力表量程偏大，為保證壓力表測(cè)量精度，保證壓力表彈性元件能在彈性變形的安全范圍內(nèi)可靠地工作，壓力表量程的選擇不僅要根據(jù)被測(cè)壓力的大小，而且還應(yīng)考慮被測(cè)壓力變化的速度，其量程需留有足夠的余地。使用壓力表測(cè)量穩(wěn)定壓力時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)量程的三分之二。（7）監(jiān)測(cè)道路的修整。針對(duì)監(jiān)測(cè)道路的修整也是維護(hù)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，需采用敷設(shè)混凝土及鋼爬梯通往各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)路面進(jìn)行重新施工，進(jìn)而掃清監(jiān)測(cè)障礙。

3、大壩及邊坡觀測(cè)點(diǎn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用前瞻

從現(xiàn)階段我國(guó)各區(qū)域水電站大壩及邊坡觀測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況來(lái)看，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用基本能夠支撐現(xiàn)代水利水電監(jiān)測(cè)工作的有效實(shí)施。對(duì)于云南省景洪水電站大壩、邊坡外部變形監(jiān)測(cè)儀器的改造過(guò)程而言，該系統(tǒng)的優(yōu)化策略具備一定的可行性，經(jīng)優(yōu)化的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在投入使用后，可將水電站外圍及系統(tǒng)內(nèi)部的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的采集與處理，以便于大壩監(jiān)測(cè)人員實(shí)時(shí)掌控大壩及邊坡外圍環(huán)境的變化，以此來(lái)應(yīng)對(duì)可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。目前，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)我國(guó)水電站的日常管理工作的順利進(jìn)行不可或缺。現(xiàn)階段的工作目標(biāo)是，在原有基礎(chǔ)上應(yīng)對(duì)大壩及邊坡觀測(cè)點(diǎn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用實(shí)施優(yōu)化改革，從而提升系統(tǒng)的整體能效，美化大壩周邊環(huán)境，以期能夠符合現(xiàn)代社會(huì)對(duì)水電站壩體環(huán)境及針對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)施智能化管理的要求。

結(jié)束語(yǔ)：

通過(guò)對(duì)水電站大壩所應(yīng)用的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的深入研究，邊坡外部變形監(jiān)測(cè)儀器實(shí)際應(yīng)用狀況進(jìn)行分析，了解到我國(guó)水電站大壩所使用的傳統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要做出適當(dāng)?shù)母脑欤员惴袭?dāng)前水電站安全監(jiān)測(cè)對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備的實(shí)際要求。大壩及邊坡觀測(cè)點(diǎn)所應(yīng)用的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)項(xiàng)目實(shí)施后，保證了安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性，同時(shí)使得安全監(jiān)測(cè)設(shè)施與壩區(qū)整體統(tǒng)一協(xié)調(diào)，美化電站環(huán)境，符合水電站對(duì)環(huán)境的要求，有極佳的社會(huì)效益。

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