關于水庫大壩安全監測自動化技術的探討

李積強　高世宇　祁維青　張永強

摘 要

隨著我國經濟的發展，水庫大壩對工業和農業的影響日增月益。水庫大壩的安全問題與我國的民生問題之間的聯系越來越緊密。我國建筑的水庫大壩數量眾多，在安全管理方面也有相對完整的措施體系，但缺乏一定的自動化技術指導。下文就如何提高水庫大壩安全監測自動化技術問題，談談看法。

關鍵詞

水庫大壩;安全;自動化

中圖分類號： TV698.1 ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.04.67

0 前言

當今是人工智能時代，各行各業都在順應時代潮流，積極改革。水庫大壩安全監測也應該順應科學化時代的發展要求，采取自動化技術進行安全監測，提高對水庫大壩安全監測的科學性與準確性。用自動化的技術對水庫大壩進行安全監測能夠有效減少風險，是確保水庫大壩安全運行的重要舉措。

1 水庫大壩安全監測自動化的意義

以自動化的方式實現對水庫大壩的安全監測，無論是對水庫大壩所在的地區，還是整個國家都有不同程度的積極影響。首先對于水庫大壩工作人員來說，實現對水庫大壩的自動化安全監測，能夠極大地減輕水庫大壩工作人員的工作量。讓他們有更多的時間去對水庫大壩的其他方面進行監測。其次，最后，對于國家來說，水庫大壩的安全問題已經與國家的民生問題息息相關了，如果我們對水電大壩的監測實現自動化，他的監測性能定會得到很大程度的提高，監測到的結果勢必會更加科學，也會更加準確。例如，在龍羊峽水電站大壩就建立了自動化監測技術，建立之后整個大壩的運轉更加高效，并且監測數據也更加準確，實現了現代化設備自動監測技術的優化運用。

2 水庫大壩安全監測自動化技術

2.1 智能監測結構，確保大壩穩定

水庫大壩在修筑的過程中，對大壩的整個結構、內在構造要求很嚴格，在最后的安全驗收階段，也會對水庫大壩的內在構造進行重點驗收。由此可見，在水庫大壩正式投入使用之后，也應該對大壩的結構是否變形、內在構造是否損懷等問題進行相應的安全監測。水庫大壩的工作人員可以利用自動化的技術，在水庫修筑之初就將自動化監測系統安裝到整個大壩結構之中。特別是對最容易變形的地方，以及最不容易被安全人員監測到的地方，進行監測設備的重點安裝。安裝時，主要是針對水電大壩垂直和水平兩個方向上進行安裝監測。工作人員在對投入運行后的水庫大壩進行監測時，主要是通過分析水庫大壩橫向和縱向兩個方向上的數據來判斷，是否存在有位置移動的問題。目前，我國90%以上的水庫大壩都是采用混凝土的結構，因此需要監測的預備點有很多，但是對于水庫大壩是否有位置移動問題的監測，還沒有全面推廣。這是一些小型的水庫大壩在實際運行過程中，發生了位置移動卻不被安全人員所知，最終造成相應的損失的很重要的原因。因此，建議每一個水庫大壩都每隔四十米或者六十米設置一個監測點。讓整個水庫大壩的整體結構和內在構造都處在實時監測之中，方便安全監測人員找出問題，從而保證水庫大壩的穩定運作。此外，企業主管人員應該結合人工智能趨勢，將自動化的滲流監測裝置與人工智能的數據分析系統結合起來。畢竟，自動化在應用過程中會存在大數據分析誤差等問題，對于實際預測問題的行為力較差。但是，將自動化的滲漏監測器的數據系統，匯集到人工智能的數據庫中，利用人工智能系統進行分析與監測，能夠更大程度的提高水庫大壩的安全性能。

2.2 自動測試滲透，增強安全性能

對于水電大壩的安全監測，除了最重要的結構監測之外，就是對水電大壩的實時滲透情況是否有監測。由于各個水庫實際經濟情況不同，不同滲流器對每分鐘水庫大壩的滲流量和滲透壓力都做出的統計精確度是不同的。因此，國家或者當地政府可以適當的幫扶“較困難”企業購買精準度高的滲流器。使其對每天每個時間段，水庫大壩的滲流量，做出精確的統計，方便相關人員做記錄。這樣一方面能夠降低滲流量測試員的工作量，另一方面也能夠提升各個地區滲流量的科學監測性。并且，工作人員通過及時的分析數據也能夠很快地監測到地下水的流量情況。設置流量的監測點，可以安排在基礎廊道以及大壩本體的不同地段，讓自動監測儀器盡量結合水庫排水渠中的積水、排水情況來做出分析。由于滲透壓力方面的監測，需要將儀器安裝到大壩的底部或者水渠之中，因此對儀器的質量和它的精細度要求很高。在購買過程中應該盡量購買更適合自己水庫大壩的監測儀器，選擇更具信賴的商家。

2.3 選擇智能傳感，降低風險概率

目前在水庫大壩的智能傳感設備中，最主要運用的是位置移動傳感、地下水位監測傳感、中央控制傳感等幾個設備。位置移動傳感在之前已經說過，它主要是對大壩是否有進行位置移動進行監測，以方便安全監測人員對大壩的使用壽命進行評估。但是通常位置移動的智能傳感設備在對數據進行監測時，獲取監測結果比較慢。雖然，它對實際監測的環境要求不嚴格，但很容易導致對監測位置的偏移，使監測結果不準確。對于中央控制傳感設備而言，它是由整個電源設備控制設備、顯示設備和任務主機輔助構成的。在信息化技術不斷發展的今天。中央控制傳感設備是對水庫大壩形成了一個全網絡覆蓋式的監測系統。通過對這個系統的記錄與運作，可以保證大壩的有效運行。并且中央控制傳感設備有它獨特的優點，，監測數據也較精確，后期的維修成本較低。在所有的這些智能傳感設備中，對要求最嚴格以及操作最復雜的，就要數地下水位智能監測設備了。由于它采用的是激光懸漿，雖然它很耐用，也不易受到大氣壓的影響，但是他所監測出的數據不是很準確，并且為了保持滲壓器其內部的干燥性，它也需要增設輔助氣壓計，這也造成了它的成本較高，許多小型水庫無法承擔。

2.4 及時培訓人員，提高工作效率

對水庫大壩的安全監測實現自動化，并不代表就不需要相關的安全人員對水庫大壩進行監測了。實現自動化只是從操作層面減少安全監測人員的工作量。而原來需要對水庫大壩做實地分析的安全監測員，只需要留下很少的一部分，另外一部分需要讓他們投入到對自動化以后收集到的水庫大壩信息和數據的相關分析與處理中去。因此，首先要對這部分人員進行相應的智能化和信息化、自動化的技術培訓。目前我們的水庫大壩工作人員需要掌握的自動化技術有智能傳感器、地下水位監測裝置、中央控制設備和位置移動傳感器這幾種。這些設備的運營，肯定需要專業人員。因此，水庫需要派遣本就具有這方面知識的專業人員外出培訓，進行更專業的學習，回來之后擔任總技術與總監控的任務。而抽調回來的那部分原有的負責每天實地采集的人員，主要是要去教他們，如何對數據進行簡單的處理，對儀器進行簡單的啟動與故障處理。同時，水庫還需要培訓相應的專業人員，對采集出來的數據，以及經過電腦控制分析之后的數據，進行最后的匯總與分析，盡量通過這些可視化數據，對水庫的使用壽命，和它會遇到的問題做出良好的預估與評判。這樣，一方面不至于利用自動化技術后水庫工作人員失業，另一方面也提高了水庫安全監測中的工作效率。最重要的是，它對水庫現在的運行情況，以及未來會出現的運行問題，都作了十分有效，并且科學的分析，十分有利于準確防范水庫安全問題。

2.5 加入人工智能，促進自動化進程

當前是人工智能高速發展的是時代，而現行的水庫大壩自動化技術所選擇的智能傳感這一技術，其實是可以與人工智能技術相結合的。因為水庫大壩的智能傳感是通過三個主要的傳感器組成的，那么在進行傳感之后必然要涉及到數據的分析，而人工智能其實在這方面有著天然的優勢。故而，如果今后水庫大壩的自動化技術與人工智能建立了相應的聯系，將會更利于水電大壩的自動化進程。并且人工智能技術與水電大壩的自動化技術相結合之后，其實對于水庫大壩的發展來說是更為有利的，首先它能夠更大程度上節約水庫大壩的人工成本，因為人工智能它有非常豐富的數據庫以及很強悍的分析能力，人工智能可以實現對水庫大壩底部的結構進行更精確的監測，它對數據的處理分析以及對一些可能存在問題的預測能大于實際人工的預判。

3 結束語

各個地區的水庫大壩主要負責人員，通過積極的采用智能監測大壩結構、自動測試滲透設備、選擇智能傳感器、培訓更專業的自動化技術人員、并且定時維修相關設備等方式，來確保大壩的穩定運行，降低大壩的風險概率，促進大壩的安全性能，從而提高大壩工作人員的效率，推動水庫大壩的自動化進程。

參考文獻

[1]盧萬友.梅山水庫大壩安全監測自動化系統及運行管理[J].江淮水利科技.