（山东省胶东调水局滨州分局，山东，滨州，256600）
【摘 要】为确保水利工程安全运行，自动安全监测技术在水库大坝、输水渠道、建筑物中的应用越来越广泛。本文通过对自动安全监测系统的介绍，提高工程人员对安全监测的认识和管理水平。
【关键词】安全监测；系统结构；数据传输；网络；接口
水利工程在运行中，工程安全是运行的关键指标，尤其是水库大坝、输水渠道、输水建筑物等的安全。近年来，自动安全监测系统在水利工程中逐渐得到了推广应用。自动安全监测系统充分利用当前先进的计算机技术、结合先进的工程监测成果和经验，组成一套具有先进性、可靠性、通用性、和可扩充性的工程安全监测系统，实现对大坝、渠道、建筑物的自动监测、对监测到的实时数据和人工观测的数据实现自动分析，准确地描述工程的整体状况，对安全监测实现采集数据的保存、检验、整编、分析、和辅助决策，实时监测工程运行状况，做出准确而高效的评判及决策。现在以大坝为例介绍安全监测系统的应用。
自动监测系统按采集方式分为集中式、分布式合混合式三种结构模式，可结合水利工程的规模、监测距离的远近来进行选择。
一、监测项目
水利工程自动安全监测的监测项目有：变形监测、渗流监测、应力监测，还包括水文观测、气象观测等。
1、变形监测项目主要包括：（1）坝体外部变形监测；（2）坝体内部变形监测；（3）坝体肩心墙与岸坡砼垫层间相对位移监测；（4）坝体断层位移监测。
2、渗流监测：（1）坝体渗流监测；（2）坝基渗流监测；（3）心墙与混凝土垫层间渗流监测；（4）绕坝渗流监测;（5）渗流量监测。
3、应力监测:（1）坝体内部压力；（2）心墙土压力变化监测。
4、水文监测：（1）水位；（2）流量；（3）流速。
5、气象监测：（1）降水；（2）降雪；（3）水温；
二、水利工程安全监测系统结构框图
自动化监测系统结构简图
水利工程自动化监测系统的数据采集使用安全监测自动化系统，针对水库大坝、水利渠道、建筑物等埋设的各种类型传感器实现自动化数据采集，对工程运行中各部位应力、应变、位移、变形、渗流等各种物理量进行自动监测，并将结果以报表或图形方式输出。
三、数据传输
1、网络系统：（1）标准网络节点：32个，可扩充为128个；（2)标准通信距离：1200m，最大通信距离13.2km；（3）最大数据通信波特率：10Mbps；（4) RS-485通信标准协议，半双工双绞线通信传输方式。
2、I/O接口信号：（1）电桥（恒流或恒压驱动）信号；（2）4－20mA，0－5V标准工业信号；（3）TTL电平信号；（4）钢弦式激振信号。
3、A/D模数转换器：16位Bit
4、平均数据采集时间：小于3秒/次/测点
5、系统精度：0.5％
6、从站传感器负载能力：（1）标准接口可接32个传感器；（2） 扩充接口最多可接192个传感器。
四、系统功能
1、监测功能
包括对各类传感器的实测数据进行自动采集和对实测的信号作出越限报警，为满足工程管理对安全监测的各种不同的管理要求，有五种不同的监测数据采集方式：
（1）定时测量方式（即无人值班方式）。根据监控主机所设定的测量时间，能自动定时地进行选测和巡测。该方式主要用于日常常规测量。
（2）人工干预测量方式。必要时，大坝安全管理人员可通过监控主机任意进行测量。该测量方式的优先权高于其它任何方式，主要用于在特殊情况下（如大洪水、地震等）可任意加密测次及对重点监测部位实施任意频次的测量。
（3）网络化测量方式。系统具备网络化的管理功能，当监控中心需要时，在增添一些计算机终端等设备后，有关人员可从相关部门的计算机终端上实施数据采集。
（4）远程控制测量方式。当大坝安全管理人员远离工地现场办公但又必须随时了解大坝的安全状态和系统的运行情况，或上级管理部门希望经常了解大坝的安全状况时，本系统提供了远程控制测量功能，通过远方办公室的计算机，管理人员可在遥远的后方自如地实现数据采集和通信。
（5）人工测量方式。作为一种后备方式，当测控装置发生故障不能测量时，在恢复自动测量之前采用便携式测量仪表通过预留的专用接口实施人工数据采集。
2、显示功能
显示建筑物及监测系统的总貌、各监测子系统概貌、监测布置图、过程曲线、分布图、相关图及报警状态显示窗口等。
3、操作功能
在现场监控工业PC机或管理微机上可实现多种操作功能：（1）监视操作、输入／输出、显示打印、报告现在测值状态、调用历史数据、评估运行状态等；（2）根据程序执行状况或系统工作状况发出相应的音响；（3）进行整个系统的运行管理：包括系统调度、过程信息文件的形成、进库、通讯等；（4）利用键盘调度各级显示画面及修改相应的参数等；（5）修改系统配置、进行系统测试、系统维护等。
4、数据存储和通讯功能
各测控单元具有存储器和掉电保护模块，能暂存监测采集来的数据，并在突然断电的情况下不丢失数据，数据通信包括现场级和管理级的数据通讯。（1）现场级通讯为测控单元与监控主机之间的双向数据通讯；（2）管理级通讯为监控主机与管理主机及上级主管部门微机之间的双向数据通讯。
5、综合信息管理功能
包括在线监测、大坝性态的离线分析、预测预报、报表制作、图文资料管理、数据库管理及安全评估等。
6、系统自检功能
系统具有自检功能，能在管理主机上显示故障部位及类型，为及时维修提供方便。
7、工程安全管理功能
自动安全监测系统具备功能强大、界面友好、操作方便的系统软件。该软件包括在线监测、离线分析、安全管理、系统管理、数据库管理等部分。包括数据的人工/自动采集、测值的离线性态分析、工程文档资料、测值及图图象管理、报表制作、图形制作、帮助系统等日常大坝安全管理的全部内容。
参考文献：
[1]王金花，《水库大坝安全监测实用手册》，宁夏大地出版社，2005
论文作者:贾振波
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年2月供稿
论文发表时间:2016/5/26
标签：大坝论文; 测量论文; 方式论文; 监测系统论文; 系统论文; 水利工程论文; 功能论文; 《工程建设标准化》2016年2月供稿论文;