摘要：智慧水利是水利信息化發(fā)展的高級(jí)階段，是實(shí)現(xiàn)水利現(xiàn)代化的關(guān)鍵。智慧水利系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線終端設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息傳遞，以實(shí)現(xiàn)信息智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控、計(jì)算、管理、模擬、預(yù)測(cè)和管理，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線寬帶、云計(jì)算等新興技術(shù)與水利信息系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水利信息共享和智能管理。大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化是水利信息化的一個(gè)方向，利用布置在大壩的各類傳感器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩內(nèi)部及外部各種物理量的感知，可為大壩安全運(yùn)行精細(xì)化管理提供數(shù)據(jù)支撐，指導(dǎo)管理單位對(duì)大壩安全運(yùn)行進(jìn)行科學(xué)決策，同時(shí)逐步實(shí)現(xiàn)數(shù)字大壩向智慧大壩發(fā)展。

　　關(guān)鍵詞：大壩監(jiān)測(cè);自動(dòng)化系統(tǒng);數(shù)據(jù)采集裝置;智能化;前置

　　引言

　　水電站必須要做好大壩安全監(jiān)測(cè)工作，提高監(jiān)測(cè)的安全性與科學(xué)性，利用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行大壩監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)而采取處理措施。但是，當(dāng)前我國(guó)的大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化發(fā)展不夠完善，自動(dòng)化水平不高，需要進(jìn)一步展開(kāi)研究，提高大壩監(jiān)測(cè)自動(dòng)化質(zhì)量，確保大壩安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　1自動(dòng)化系統(tǒng)智能感控提升技術(shù)

　　大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)是集水工、傳感器、數(shù)據(jù)采集電子裝置、數(shù)據(jù)通信、軟件等多專業(yè)的綜合性系統(tǒng)，要求參與自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的管理人員素質(zhì)高、責(zé)任心強(qiáng)。自動(dòng)化系統(tǒng)往往在數(shù)據(jù)缺測(cè)、通信失敗等情況下，才會(huì)被運(yùn)行管理人員發(fā)現(xiàn)，再組織人員進(jìn)行維修，是一種被動(dòng)、長(zhǎng)周期、“救火”方式的運(yùn)維管理。

　　用戶在問(wèn)題出現(xiàn)成為既定事實(shí)，或小問(wèn)題演變?yōu)榇髥?wèn)題造成損失之后才去排除故障，易造成數(shù)據(jù)丟失及設(shè)備不可逆損壞，因此很有必要通過(guò)提高系統(tǒng)本身智能化的水平改變這種情況。為有效提升大壩監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)整體的智能化水平，進(jìn)一步總結(jié)自動(dòng)化系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障類別，分析產(chǎn)生原因并建立故障數(shù)據(jù)庫(kù)以便于及時(shí)應(yīng)對(duì)，可采取以下措施：對(duì)測(cè)站環(huán)境、數(shù)據(jù)采集裝置(DAU)設(shè)備本身狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，將自動(dòng)化系統(tǒng)本身故障判別的智能化前置;加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)其采集到的傳感器數(shù)據(jù)的智能判別及針對(duì)性應(yīng)對(duì);進(jìn)一步應(yīng)用軟件自動(dòng)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的智能分析、統(tǒng)計(jì)等加以應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的系統(tǒng)運(yùn)維監(jiān)管。

　　2大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化現(xiàn)狀分析

　　2.1自動(dòng)化監(jiān)測(cè)范圍

　　在水電站大壩應(yīng)用安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)主要是為了促進(jìn)監(jiān)測(cè)范圍的發(fā)展，從而提高水電站大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)水平。從以往工作經(jīng)驗(yàn)中可知：為了節(jié)約成本，部分水電站大壩在安全監(jiān)測(cè)工作中只對(duì)必要數(shù)據(jù)加以檢測(cè)，而一些看似無(wú)關(guān)緊要的數(shù)據(jù)則放棄監(jiān)測(cè)，長(zhǎng)此以往勢(shì)必造成水電站大壩安全遭受監(jiān)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)。隨著自動(dòng)化系統(tǒng)的不斷完善，未來(lái)水電站大壩安全監(jiān)測(cè)工作將適當(dāng)增擴(kuò)監(jiān)測(cè)范圍，除了常規(guī)監(jiān)測(cè)目標(biāo)外，還涉及到細(xì)節(jié)監(jiān)測(cè)部分。比如在監(jiān)測(cè)大壩變形情況時(shí)，還可對(duì)大壩內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)分析，從而為管理工作提供參考依據(jù)，避免因監(jiān)測(cè)不到位而出現(xiàn)嚴(yán)重事故。

　　2.2監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

　　大壩的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要分為三部分。第一，硬件設(shè)備上，水電站中央處理器使用的計(jì)算機(jī)是最先進(jìn)的，其服務(wù)器運(yùn)行速度十分快，具備中央集成控制、數(shù)據(jù)分析和管理等功能。第二，軟件系統(tǒng)上，當(dāng)前中央處理器的運(yùn)行使用的是Windows系統(tǒng)，基于此軟件建立的系統(tǒng)平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)是唯一的。水電站大壩安全監(jiān)測(cè)軟件采用的是MCU自帶軟件，數(shù)據(jù)系統(tǒng)采用的是Excel軟件，其與系統(tǒng)皆為同一企業(yè)所開(kāi)發(fā)，彼此兼容性比較高，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一種數(shù)據(jù)庫(kù)軟件。第三，通訊系統(tǒng)上，水電站安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸功能，為提高系統(tǒng)通訊效果，當(dāng)前大壩普遍應(yīng)用光纖設(shè)備，通訊方式主要采用的是有線數(shù)據(jù)傳輸，輔之以無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，通訊協(xié)議使用的是IP/TCP，網(wǎng)絡(luò)使用的是局域網(wǎng)。

　　2.3自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備

　　在水電站大壩安全監(jiān)測(cè)工作中應(yīng)用自動(dòng)化系統(tǒng)還能促使監(jiān)測(cè)設(shè)備獲得良性發(fā)展。隨著水電站大壩自動(dòng)化水平的不斷提高，也需要多種多樣的數(shù)字化設(shè)備作為支撐，以此滿足集成化監(jiān)控需求。基于此，相關(guān)人員將進(jìn)一步加大數(shù)字化設(shè)備的研發(fā)力度，并在未來(lái)發(fā)展階段出現(xiàn)更多高性能、經(jīng)濟(jì)性監(jiān)測(cè)設(shè)備，削弱人為因素對(duì)水電站大壩安全監(jiān)測(cè)工作的負(fù)面影響。比如智能識(shí)別設(shè)備的推廣，它主要是借助感應(yīng)式電子晶片、電子條碼等裝置對(duì)水電站大壩安全進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，且具有年限長(zhǎng)、安全性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。故而在水電站大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中值得推廣。由于我國(guó)技術(shù)水平正呈現(xiàn)出持續(xù)上升的趨勢(shì)，相信未來(lái)會(huì)有更多新技術(shù)被應(yīng)用于自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備的研發(fā)項(xiàng)目中。

　　3大壩監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)智能化技術(shù)應(yīng)用對(duì)策

　　3.1把握好大壩安全監(jiān)測(cè)要點(diǎn)

　　在大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)建及應(yīng)用過(guò)程中，首先應(yīng)把握好大壩安全監(jiān)測(cè)要點(diǎn)，確保系統(tǒng)功能的完善性。比如在大壩變形監(jiān)測(cè)工作中，需要對(duì)大壩水平變形、垂直變形情況進(jìn)行觀測(cè)，通過(guò)在壩頂、壩后坡等區(qū)域設(shè)置傳感器，自動(dòng)采集大壩變形數(shù)據(jù)。目前先進(jìn)的傳感器設(shè)備具有一定的本地處理功能，可以對(duì)大壩水平、垂直變形信息進(jìn)行預(yù)處理，然后傳輸給控制中心，幫助值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程沉降等問(wèn)題。在滲流監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，需要對(duì)滲透壓力、滲流量等參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。也需要根據(jù)大壩結(jié)構(gòu)條件，合理布置傳感器，主要對(duì)排水溝給水?dāng)?shù)據(jù)等進(jìn)行采集。然后利用中央控制系統(tǒng)對(duì)大壩滲流情況進(jìn)行分析，制定相應(yīng)的控制措施。

　　3.2智能化信息采集技術(shù)應(yīng)用

　　要實(shí)現(xiàn)大壩監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)的更高智能化要求，大壩性態(tài)數(shù)據(jù)的采集是基礎(chǔ)和前提，大壩滲漏、變形、沉降、溫度等觀測(cè)項(xiàng)目所使用的各類型傳感器能否提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)，同時(shí)配套的數(shù)據(jù)采集模塊能否將數(shù)據(jù)安全可靠地傳送至數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)，是系統(tǒng)能否發(fā)揮應(yīng)有作用的決定性因素。傳感器、微電子、無(wú)線通信等技術(shù)的發(fā)展從硬件上提供了高精度和高可靠的大壩安全監(jiān)測(cè)信息獲取的基礎(chǔ)。針對(duì)具體的使用場(chǎng)合和環(huán)境，智能監(jiān)測(cè)設(shè)備的測(cè)量精度在滿足監(jiān)測(cè)要求的前提下可以適當(dāng)降低，但要求可靠性高，功耗低，造價(jià)低。

　　3.3引進(jìn)先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備

　　在大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)不斷引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，完善安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)功能，更加快捷、準(zhǔn)確的完成數(shù)據(jù)采集和分析工作。在現(xiàn)階段的設(shè)備更新過(guò)程中，主要以提升大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化水平為目標(biāo)，通過(guò)引進(jìn)智能設(shè)備和算法，進(jìn)一步提升大壩安全監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化水平。比如在智能傳感器的應(yīng)用下，不僅可以自動(dòng)采集、存儲(chǔ)相關(guān)參數(shù)信息，還能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)排除故障風(fēng)險(xiǎn)，確保設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。在數(shù)據(jù)分析處理環(huán)節(jié)，則利用智能化算法，包括人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，對(duì)大壩安全狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，減少數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)的人工參與。在此情況下，能夠避免人工分析、計(jì)算產(chǎn)生誤差問(wèn)題，進(jìn)一步提高大壩安全監(jiān)測(cè)結(jié)果的可靠性。

　　3.4建立相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)

　　我國(guó)大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)需要進(jìn)一步完善，例如單位設(shè)計(jì)資質(zhì)與從業(yè)資格證，安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)、安裝、驗(yàn)收、運(yùn)維等工作的表現(xiàn)，尤其是招投標(biāo)、經(jīng)費(fèi)等方面的標(biāo)準(zhǔn)制定。還有一些自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備和傳感器溫變、電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)等方面的制定也需要進(jìn)一步完善。

　　建筑論文投稿刊物：江西建材辦刊目的是推動(dòng)江西省建材及相關(guān)行業(yè)的生產(chǎn)、科研、管理、經(jīng)營(yíng)等活動(dòng)的開(kāi)展，為企業(yè)服務(wù)，為行業(yè)管理服務(wù)，為江西省建材工業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。推廣與介紹新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)是全省建材行業(yè)技術(shù)交流的平臺(tái)。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　隨著微電子技術(shù)、低功耗技術(shù)、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算及大數(shù)據(jù)提取技術(shù)的發(fā)展，使硬件及軟件的綜合智能化程度提升成為可能，這些技術(shù)應(yīng)用于大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)，有利于提高系統(tǒng)對(duì)環(huán)境、故障、供電等因素的自適應(yīng)能力，進(jìn)而全面提升整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、健壯性及智能化水平，是未來(lái)大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向。

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　　作者：吳萬(wàn)兵 張曉靜 潘振