水利工程大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

水利工程大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)分析摘要：對(duì)大壩進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)可以了解大壩的運(yùn)行情況，及時(shí)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(cè)的全過(guò)程包括:通過(guò)對(duì)采集大壩的各類(lèi)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理，校準(zhǔn)大壩的各類(lèi)參數(shù)，對(duì)大壩的安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定壩體的安全程度。大壩的安全監(jiān)測(cè)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(yíng)。關(guān)鍵詞：大壩；安全監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)技術(shù)刖言大壩安全監(jiān)測(cè)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(cè)的主要內(nèi)容，對(duì)大壩運(yùn)營(yíng)期的安全監(jiān)測(cè)一一自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究，并對(duì)幾種先進(jìn)的大壩自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了理論分析和應(yīng)用情況說(shuō)明。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)傳輸、多用戶(hù)移動(dòng)端數(shù)據(jù)查閱和壩體風(fēng)險(xiǎn)的智能預(yù)警。本文的研究對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展具有十分重要的意義。1大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)大壩安全生產(chǎn)事故多發(fā)生于整個(gè)生命周期內(nèi)的運(yùn)營(yíng)期,因其周期最長(zhǎng)，受影響的因素最多，變化也最大。本文即對(duì)大壩運(yùn)營(yíng)期的安全監(jiān)測(cè)一一自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)展開(kāi)研究。1.1監(jiān)測(cè)項(xiàng)目大壩自動(dòng)化監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包括變形監(jiān)測(cè)和滲流監(jiān)測(cè)。變形監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)任務(wù)是監(jiān)測(cè)大壩的水平位移和垂直位移，一般每個(gè)壩段需至少布設(shè)一個(gè)觀(guān)測(cè)點(diǎn)，整個(gè)壩體的觀(guān)測(cè)點(diǎn)不少于三個(gè)。滲流監(jiān)測(cè)主要監(jiān)測(cè)壩體的滲透壓力和滲流量,除在壩體上設(shè)置觀(guān)測(cè)點(diǎn)外,還在大壩兩側(cè)的山體上布設(shè)觀(guān)測(cè)點(diǎn)，主要觀(guān)測(cè)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(dòng)化安全監(jiān)測(cè)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(gè)系統(tǒng)組合而成，主要包括現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)、數(shù)據(jù)采集、信息處理、安全評(píng)價(jià)、結(jié)果輸出、危險(xiǎn)預(yù)警等幾個(gè)具體的實(shí)施過(guò)程。為拓展系統(tǒng)功能、優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行，部分監(jiān)測(cè)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(duì)大壩滲透壓力和地下水位的觀(guān)測(cè)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(dòng)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(dòng)化安全監(jiān)測(cè)技術(shù)2.1基于無(wú)線(xiàn)傳感設(shè)備的大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)傳統(tǒng)的傳感監(jiān)控系統(tǒng)是有線(xiàn)傳輸，在安裝時(shí)需要長(zhǎng)距離布設(shè)數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)路，損耗較大、維修困難。采用無(wú)線(xiàn)傳感設(shè)備，無(wú)需布設(shè)傳輸線(xiàn)路，便于安裝、維修和更換，大大降低了安全監(jiān)測(cè)的投入。2.1.1系統(tǒng)組成和運(yùn)行原理基于無(wú)線(xiàn)傳感設(shè)備的大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)分析三個(gè)部分。無(wú)線(xiàn)傳感設(shè)備作為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的前端,主要實(shí)現(xiàn)壩體監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)的采集和傳輸工作,監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后端的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析,數(shù)據(jù)傳輸回來(lái)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果對(duì)照評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，然后輸出評(píng)價(jià)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(wú)線(xiàn)傳感設(shè)備安裝使用時(shí)無(wú)需鋪設(shè)輸電線(xiàn)，從而最大限度的拓寬了無(wú)線(xiàn)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(xiàn)的隱蔽地方都可以安裝無(wú)線(xiàn)傳感設(shè)備。多個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感設(shè)備交織成無(wú)線(xiàn)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，使安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全方位的壩體安全性監(jiān)控。（2） 長(zhǎng)距離有線(xiàn)傳輸會(huì)因某一處的線(xiàn)路損壞影響傳輸結(jié)果。無(wú)線(xiàn)傳感設(shè)備是無(wú)線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)，能影響傳輸過(guò)程的因素較少，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)傳輸。（3） 無(wú)線(xiàn)傳感設(shè)備易于安裝,不受水、風(fēng)、雷、電的影響,損壞時(shí)可直接更換,戶(hù)外使用時(shí)還能利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔能源提供動(dòng)力，運(yùn)行成本較低，能實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。2.2基于云端的大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)將云技術(shù)運(yùn)用到大壩安全監(jiān)測(cè)中,建設(shè)基于云端的大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)充分利用了網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)多用戶(hù)的移動(dòng)端監(jiān)測(cè)，有效降低監(jiān)測(cè)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(cè)系統(tǒng)由在云端的數(shù)據(jù)庫(kù)、服務(wù)器和客戶(hù)端組成。整個(gè)系統(tǒng)的核心是在云端的服務(wù)器，負(fù)責(zé)接收來(lái)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(chǔ)于在云端的數(shù)據(jù)庫(kù)中,由客戶(hù)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(hù)端操作輸出大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)可以是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),也可以歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析結(jié)果。（2） 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，按客戶(hù)端操作要求輸出監(jiān)測(cè)點(diǎn)位一定周期（年、月、周）內(nèi)的發(fā)展變化過(guò)程圖，并預(yù)測(cè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，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(chǔ)大壩其他相關(guān)信息供客戶(hù)端查閱，如大壩建設(shè)情況、安全監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置情況、建設(shè)單位及運(yùn)營(yíng)單位信息、大壩管理人員信息等。（4） 實(shí)現(xiàn)多個(gè)客戶(hù)端輸出，操作人員可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)登陸安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理頁(yè)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?hù)端可以電腦、平板、手機(jī)等各種數(shù)據(jù)輸出設(shè)備,移動(dòng)客戶(hù)端的使用拓寬了大壩安全監(jiān)測(cè)的工作范圍，在任何地方的操作人員都可以通過(guò)登陸系統(tǒng)查看數(shù)據(jù),這也給大壩安全監(jiān)測(cè)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(cè)技術(shù)基于智能預(yù)警設(shè)備的大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要通過(guò)對(duì)比監(jiān)測(cè)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(píng)價(jià)等,預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)不只針對(duì)某個(gè)單項(xiàng)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行檢查，而是對(duì)各點(diǎn)位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位的統(tǒng)計(jì)、分析和對(duì)比。通過(guò)系統(tǒng)中建立標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)模型，對(duì)比各項(xiàng)監(jiān)測(cè)結(jié)果，在結(jié)果異常時(shí)進(jìn)行警示。智能預(yù)警系統(tǒng)還可以對(duì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)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(shí)就發(fā)出警告，讓操作者及時(shí)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(gè)預(yù)警級(jí)別一一正常、基本正常、異常、重大異常，以區(qū)分對(duì)待，系統(tǒng)操作者可以根據(jù)壩體的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別和緊急程度調(diào)動(dòng)各方資源消除安全隱患。結(jié)語(yǔ)大壩安全監(jiān)測(cè)對(duì)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(yíng)期的安全監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括變形監(jiān)測(cè)、滲壓滲流監(jiān)測(cè)、應(yīng)力監(jiān)測(cè)等，主要采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)，包括基于無(wú)線(xiàn)傳感設(shè)備的大壩監(jiān)測(cè)技術(shù)、基于云端的大壩監(jiān)測(cè)技術(shù)、基于智能預(yù)警設(shè)備的大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)等。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)傳輸、多用戶(hù)移動(dòng)端數(shù)據(jù)查閱和壩體風(fēng)險(xiǎn)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(cè)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(cè)及突發(fā)事件監(jiān)測(cè)預(yù)警與應(yīng)急處置[J].中國(guó)環(huán)境管理，2017，9（05）：105-106.陳仁良，張樂(lè)文.水利工程大壩填筑的施工管