大坝监测自动化系统智能化技术研究

　　摘要：智慧水利是水利信息化发展的高级阶段，是实现水利现代化的关键。智慧水利系统通过无线终端设备和互联网进行信息传递，以实现信息智能化识别、定位、跟踪、监控、计算、管理、模拟、预测和管理，通过物联网、无线宽带、云计算等新兴技术与水利信息系统的结合，实现水利信息共享和智能管理。大坝安全监测自动化是水利信息化的一个方向，利用布置在大坝的各类传感器、数据采集设备实现对大坝内部及外部各种物理量的感知，可为大坝安全运行精细化管理提供数据支撑，指导管理单位对大坝安全运行进行科学决策，同时逐步实现数字大坝向智慧大坝发展。

　　关键词：大坝监测;自动化系统;数据采集装置;智能化;前置

　　引言

　　水电站必须要做好大坝安全监测工作，提高监测的安全性与科学性，利用自动化监测技术进行大坝监测，及时发现问题，进而采取处理措施。但是，当前我国的大坝安全监测自动化发展不够完善，自动化水平不高，需要进一步展开研究，提高大坝监测自动化质量，确保大坝安全稳定运行。

　　1自动化系统智能感控提升技术

　　大坝安全监测自动化系统是集水工、传感器、数据采集电子装置、数据通信、软件等多专业的综合性系统，要求参与自动化系统运行的管理人员素质高、责任心强。自动化系统往往在数据缺测、通信失败等情况下，才会被运行管理人员发现，再组织人员进行维修，是一种被动、长周期、“救火”方式的运维管理。

　　用户在问题出现成为既定事实，或小问题演变为大问题造成损失之后才去排除故障，易造成数据丢失及设备不可逆损坏，因此很有必要通过提高系统本身智能化的水平改变这种情况。为有效提升大坝监测自动化系统整体的智能化水平，进一步总结自动化系统可能出现的故障类别，分析产生原因并建立故障数据库以便于及时应对，可采取以下措施：对测站环境、数据采集装置(DAU)设备本身状态进行监控，将自动化系统本身故障判别的智能化前置;加强数据采集模块对其采集到的传感器数据的智能判别及针对性应对;进一步应用软件自动对监测数据的智能分析、统计等加以应用，实现自动化、智能化的系统运维监管。

　　2大坝安全监测自动化现状分析

　　2.1自动化监测范围

　　在水电站大坝应用安全监测自动化系统时主要是为了促进监测范围的发展，从而提高水电站大坝安全自动化监测水平。从以往工作经验中可知：为了节约成本，部分水电站大坝在安全监测工作中只对必要数据加以检测，而一些看似无关紧要的数据则放弃监测，长此以往势必造成水电站大坝安全遭受监测风险。随着自动化系统的不断完善，未来水电站大坝安全监测工作将适当增扩监测范围，除了常规监测目标外，还涉及到细节监测部分。比如在监测大坝变形情况时，还可对大坝内部结构进行科学分析，从而为管理工作提供参考依据，避免因监测不到位而出现严重事故。

　　2.2监测系统

　　大坝的监测系统主要分为三部分。第一，硬件设备上，水电站中央处理器使用的计算机是最先进的，其服务器运行速度十分快，具备中央集成控制、数据分析和管理等功能。第二，软件系统上，当前中央处理器的运行使用的是Windows系统，基于此软件建立的系统平台的标准是唯一的。水电站大坝安全监测软件采用的是MCU自带软件，数据系统采用的是Excel软件，其与系统皆为同一企业所开发，彼此兼容性比较高，是当前应用最为广泛的一种数据库软件。第三，通讯系统上，水电站安全监测系统需要稳定的数据传输功能，为提高系统通讯效果，当前大坝普遍应用光纤设备，通讯方式主要采用的是有线数据传输，辅之以无线数据传输，通讯协议使用的是IP/TCP，网络使用的是局域网。

　　2.3自动化监测设备

　　在水电站大坝安全监测工作中应用自动化系统还能促使监测设备获得良性发展。随着水电站大坝自动化水平的不断提高，也需要多种多样的数字化设备作为支撑，以此满足集成化监控需求。基于此，相关人员将进一步加大数字化设备的研发力度，并在未来发展阶段出现更多高性能、经济性监测设备，削弱人为因素对水电站大坝安全监测工作的负面影响。比如智能识别设备的推广，它主要是借助感应式电子晶片、电子条码等装置对水电站大坝安全进行有效监测，且具有年限长、安全性强等优势。故而在水电站大坝安全监测自动化发展过程中值得推广。由于我国技术水平正呈现出持续上升的趋势，相信未来会有更多新技术被应用于自动化监测设备的研发项目中。

　　3大坝监测自动化系统智能化技术应用对策

　　3.1把握好大坝安全监测要点

　　在大坝安全监测自动化系统构建及应用过程中，首先应把握好大坝安全监测要点，确保系统功能的完善性。比如在大坝变形监测工作中，需要对大坝水平变形、垂直变形情况进行观测，通过在坝顶、坝后坡等区域设置传感器，自动采集大坝变形数据。目前先进的传感器设备具有一定的本地处理功能，可以对大坝水平、垂直变形信息进行预处理，然后传输给控制中心，帮助值班人员及时发现工程沉降等问题。在渗流监测的过程中，需要对渗透压力、渗流量等参数进行测试。也需要根据大坝结构条件，合理布置传感器，主要对排水沟给水数据等进行采集。然后利用中央控制系统对大坝渗流情况进行分析，制定相应的控制措施。

　　3.2智能化信息采集技术应用

　　要实现大坝监测自动化系统的更高智能化要求，大坝性态数据的采集是基础和前提，大坝渗漏、变形、沉降、温度等观测项目所使用的各类型传感器能否提供真实可靠的数据，同时配套的数据采集模块能否将数据安全可靠地传送至数据采集计算机，是系统能否发挥应有作用的决定性因素。传感器、微电子、无线通信等技术的发展从硬件上提供了高精度和高可靠的大坝安全监测信息获取的基础。针对具体的使用场合和环境，智能监测设备的测量精度在满足监测要求的前提下可以适当降低，但要求可靠性高，功耗低，造价低。

　　3.3引进先进的自动化设备

　　在大坝安全监测自动化系统的建设过程中，应不断引进先进的技术设备，完善安全监测自动化系统功能，更加快捷、准确的完成数据采集和分析工作。在现阶段的设备更新过程中，主要以提升大坝安全监测自动化系统的智能化水平为目标，通过引进智能设备和算法，进一步提升大坝安全监测的自动化水平。比如在智能传感器的应用下，不仅可以自动采集、存储相关参数信息，还能够对设备运行状态进行自动监测，及时排除故障风险，确保设备运行稳定性。在数据分析处理环节，则利用智能化算法，包括人工智能神经网络等，对大坝安全状态进行综合评价，减少数据处理环节的人工参与。在此情况下，能够避免人工分析、计算产生误差问题，进一步提高大坝安全监测结果的可靠性。

　　3.4建立相关的标准

　　我国大坝安全监测自动化标准需要进一步完善，例如单位设计资质与从业资格证，安全监测自动化设计、安装、验收、运维等工作的表现，尤其是招投标、经费等方面的标准制定。还有一些自动化系统设备和传感器温变、电磁兼容标准等方面的制定也需要进一步完善。

　　建筑论文投稿刊物：江西建材办刊目的是推动江西省建材及相关行业的生产、科研、管理、经营等活动的开展，为企业服务，为行业管理服务，为江西省建材工业的持续、稳定、协调发展作出贡献。推广与介绍新产品、新工艺、新技术是全省建材行业技术交流的平台。

　　结束语

　　随着微电子技术、低功耗技术、无线传感网络、计算机网络、云计算及大数据提取技术的发展，使硬件及软件的综合智能化程度提升成为可能，这些技术应用于大坝安全监测自动化系统，有利于提高系统对环境、故障、供电等因素的自适应能力，进而全面提升整个系统的可靠性、健壮性及智能化水平，是未来大坝安全监测自动化系统的发展方向。

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　　作者：吴万兵 张晓静 潘振