水利工程大壩安全監(jiān)測技術(shù)分析

水利工程大壩安全監(jiān)測技術(shù)分析摘要：對大壩進(jìn)行安全監(jiān)測可以了解大壩的運(yùn)行情況，及時發(fā)現(xiàn)壩體存在的安全隱患，將安全生產(chǎn)事故消滅在萌芽狀態(tài)。大壩安全監(jiān)測的全過程包括:通過對采集大壩的各類信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理，校準(zhǔn)大壩的各類參數(shù)，對大壩的安全性進(jìn)行評價，確定壩體的安全程度。大壩的安全監(jiān)測有助于全面了解壩體的安全現(xiàn)狀，有助于分析總結(jié)壩體的變化規(guī)律，有助于改進(jìn)設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工和督促運(yùn)營。關(guān)鍵詞：大壩；安全監(jiān)測；監(jiān)測技術(shù)刖言大壩安全監(jiān)測是了解壩體的安全狀況，避免安全事故的有效措施。本文介紹了大壩安全監(jiān)測的主要內(nèi)容，對大壩運(yùn)營期的安全監(jiān)測一一自動化監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了研究，并對幾種先進(jìn)的大壩自動化安全監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了理論分析和應(yīng)用情況說明。自動化監(jiān)測技術(shù)能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的無線傳輸、多用戶移動端數(shù)據(jù)查閱和壩體風(fēng)險的智能預(yù)警。本文的研究對大壩安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展具有十分重要的意義。1大壩安全監(jiān)測技術(shù)大壩安全生產(chǎn)事故多發(fā)生于整個生命周期內(nèi)的運(yùn)營期,因其周期最長，受影響的因素最多，變化也最大。本文即對大壩運(yùn)營期的安全監(jiān)測一一自動化監(jiān)測技術(shù)展開研究。1.1監(jiān)測項(xiàng)目大壩自動化監(jiān)測項(xiàng)目主要包括變形監(jiān)測和滲流監(jiān)測。變形監(jiān)測的監(jiān)測任務(wù)是監(jiān)測大壩的水平位移和垂直位移，一般每個壩段需至少布設(shè)一個觀測點(diǎn)，整個壩體的觀測點(diǎn)不少于三個。滲流監(jiān)測主要監(jiān)測壩體的滲透壓力和滲流量,除在壩體上設(shè)置觀測點(diǎn)外,還在大壩兩側(cè)的山體上布設(shè)觀測點(diǎn)，主要觀測點(diǎn)位的地下水狀況,以了解壩體是否產(chǎn)生了繞壩滲流。1.2系統(tǒng)組成大壩自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)由水利設(shè)施系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等多個系統(tǒng)組合而成，主要包括現(xiàn)場量測、數(shù)據(jù)采集、信息處理、安全評價、結(jié)果輸出、危險預(yù)警等幾個具體的實(shí)施過程。為拓展系統(tǒng)功能、優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行，部分監(jiān)測系統(tǒng)還增加了一些外接設(shè)備，如打印機(jī)、繪圖儀、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等,使數(shù)據(jù)輸出更直接、精確。1.3傳感器對大壩滲透壓力和地下水位的觀測一般采用滲壓計(jì),如弦式滲壓計(jì)、壓阻式滲壓計(jì)等。隨著自動化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，智能傳感器得到了較為普遍的應(yīng)用。智能傳感器可以將前端數(shù)據(jù)和信息直接傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，具有靈敏度高、數(shù)據(jù)精確、布置方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)。2先進(jìn)的大壩自動化安全監(jiān)測技術(shù)2.1基于無線傳感設(shè)備的大壩安全監(jiān)測技術(shù)傳統(tǒng)的傳感監(jiān)控系統(tǒng)是有線傳輸，在安裝時需要長距離布設(shè)數(shù)據(jù)傳輸線路，損耗較大、維修困難。采用無線傳感設(shè)備，無需布設(shè)傳輸線路，便于安裝、維修和更換，大大降低了安全監(jiān)測的投入。2.1.1系統(tǒng)組成和運(yùn)行原理基于無線傳感設(shè)備的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)分析三個部分。無線傳感設(shè)備作為監(jiān)測系統(tǒng)的前端,主要實(shí)現(xiàn)壩體監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)的采集和傳輸工作,監(jiān)測系統(tǒng)后端的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和分析,數(shù)據(jù)傳輸回來存儲在計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫中，計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)分析軟件對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果對照評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價，然后輸出評價結(jié)果供操作者查閱。2.1.2系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能應(yīng)用（1） 無線傳感設(shè)備安裝使用時無需鋪設(shè)輸電線，從而最大限度的拓寬了無線傳感設(shè)備的使用范圍，壩體上一些不便于安裝設(shè)備和鋪設(shè)電線的隱蔽地方都可以安裝無線傳感設(shè)備。多個無線傳感設(shè)備交織成無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，使安全監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全方位的壩體安全性監(jiān)控。（2） 長距離有線傳輸會因某一處的線路損壞影響傳輸結(jié)果。無線傳感設(shè)備是無線傳輸數(shù)據(jù)，能影響傳輸過程的因素較少，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)傳輸。（3） 無線傳感設(shè)備易于安裝,不受水、風(fēng)、雷、電的影響,損壞時可直接更換,戶外使用時還能利用太陽能、風(fēng)能等清潔能源提供動力，運(yùn)行成本較低，能實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。2.2基于云端的大壩安全監(jiān)測技術(shù)將云技術(shù)運(yùn)用到大壩安全監(jiān)測中,建設(shè)基于云端的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，該監(jiān)測系統(tǒng)充分利用了網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)多用戶的移動端監(jiān)測，有效降低監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行成本，提高資源利用率。2.2.1系統(tǒng)組成和運(yùn)行原理基于云端的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)由在云端的數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器和客戶端組成。整個系統(tǒng)的核心是在云端的服務(wù)器，負(fù)責(zé)接收來自壩體傳感器的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析、計(jì)算，這些數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果均存儲于在云端的數(shù)據(jù)庫中,由客戶端根據(jù)操作者的要求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)用和輸出。2.2.2系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能應(yīng)用（1） 按照客戶端操作輸出大壩監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)可以是數(shù)據(jù)信息、圖形信息或視頻信息，監(jiān)測數(shù)據(jù)可以是實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù),也可以歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析結(jié)果。（2） 對數(shù)據(jù)庫歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，按客戶端操作要求輸出監(jiān)測點(diǎn)位一定周期（年、月、周）內(nèi)的發(fā)展變化過程圖，并預(yù)測未來的發(fā)展趨勢，為大壩安全事故預(yù)警和變化規(guī)律的總結(jié)分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。（3） 存儲大壩其他相關(guān)信息供客戶端查閱，如大壩建設(shè)情況、安全監(jiān)測點(diǎn)位布置情況、建設(shè)單位及運(yùn)營單位信息、大壩管理人員信息等。（4） 實(shí)現(xiàn)多個客戶端輸出，操作人員可以通過互聯(lián)網(wǎng)登陸安全監(jiān)測系統(tǒng)管理頁面進(jìn)入系統(tǒng)查看數(shù)據(jù)。為保證數(shù)據(jù)的安全有效，可以設(shè)置操作權(quán)限，管理員可以修改數(shù)據(jù)，其他人員只能查看數(shù)據(jù)?？蛻舳丝梢噪娔X、平板、手機(jī)等各種數(shù)據(jù)輸出設(shè)備,移動客戶端的使用拓寬了大壩安全監(jiān)測的工作范圍，在任何地方的操作人員都可以通過登陸系統(tǒng)查看數(shù)據(jù),這也給大壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)的保密工作提出了更高要求。2.3基于智能預(yù)警設(shè)備的大壩安全監(jiān)測技術(shù)基于智能預(yù)警設(shè)備的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)主要通過對比監(jiān)測數(shù)據(jù)和預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，在出現(xiàn)異常的情況下發(fā)出警報(bào)提示操作人員。預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)可以是具體的量化數(shù)據(jù)指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)模型分析或綜合統(tǒng)計(jì)評價等,預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)不只針對某個單項(xiàng)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行檢查，而是對各點(diǎn)位監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位的統(tǒng)計(jì)、分析和對比。通過系統(tǒng)中建立標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)模型，對比各項(xiàng)監(jiān)測結(jié)果，在結(jié)果異常時進(jìn)行警示。智能預(yù)警系統(tǒng)還可以對未來發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測分析,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常的提前預(yù)警,在將要發(fā)生異常時就發(fā)出警告，讓操作者及時發(fā)現(xiàn)壩體的異常情況和安全隱患，將安全事故消滅在萌芽狀態(tài)。智能預(yù)警系統(tǒng)一般分為四個預(yù)警級別一一正常、基本正常、異常、重大異常，以區(qū)分對待，系統(tǒng)操作者可以根據(jù)壩體的風(fēng)險級別和緊急程度調(diào)動各方資源消除安全隱患。結(jié)語大壩安全監(jiān)測對大壩的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義。大壩運(yùn)營期的安全監(jiān)測內(nèi)容主要包括變形監(jiān)測、滲壓滲流監(jiān)測、應(yīng)力監(jiān)測等，主要采用自動化監(jiān)測技術(shù)，包括基于無線傳感設(shè)備的大壩監(jiān)測技術(shù)、基于云端的大壩監(jiān)測技術(shù)、基于智能預(yù)警設(shè)備的大壩安全監(jiān)測技術(shù)等。自動化監(jiān)測技術(shù)能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的無線傳輸、多用戶移動端數(shù)據(jù)查閱和壩體風(fēng)險的智能預(yù)警。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大壩安全監(jiān)測技術(shù)必將朝著更加經(jīng)濟(jì)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展，以保證大壩的安全有效運(yùn)行。參考文獻(xiàn)蔡躍波，盛金保，向衍.重大水利工程大壩深水檢測及突發(fā)事件監(jiān)測預(yù)警與應(yīng)急處置[J].中國環(huán)境管理，2017，9（05）：105-106.陳仁良，張樂文.水利工程大壩填筑的施工管