关键词：水利工程；自动化监测系统；数据采集单元
引言
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。现在以南水北调中线工程为例介绍安全监测系统的应用.
1 自动化监测系统中的数据采集单元比选
初始监测项目的自动化系统为集中式自动化监测系统，后经过变革，成为了分布式自动化监测系统。集中式自动化监测系统在应用过程中因为需要应用到较多的模拟信号，所以会产生较大的噪音。另外，该模式的监测系统监测精度较低，信号传输距离较短，使用范围也相对较小 。经过转变，后来的分布式自动化监测系统主要传输的内容为数字信号，可以在智能数据采集单元直接完成输入，以此为基础完成数据的传输和转换。另外，分布式自动化监测系统还可以自行完成更新，使得其运行可以直接依靠节点进行驱动 。对比两种模式可以发现，集中式自动化监测系统运行速度较慢，稳定性较差，而分布式自动化监测系统恰恰相反。通常来说，自动化监测系统需要设置的测点较多，面临的测量总线长度较大，分布式自动化监测系统更符合这些情况，所以分布式自动化监测系统适用范围更广。应该结合实际情况选择最合适的自动化监测系统，另外在选择和确定数据采集单元的过程中，还需要考虑： ① 系统的避雷效果以及环境使用能力是否符合系统自我诊断的功能； ② 系统在运行过程中是否具有开放性、可靠性以及准确性； ③ 检查接口以及度数接口的位置是否良好。只有保证质量，才能在系统发生故障的时候更好地完成工作。
2自动化监测系统的数据传输方案比选
2.1比较选择网络信息的有关介质
数据采集单元主要的通信介质为光缆、电话线以及双绞线等，在选择通信介质的时候必须充分考虑所选择介质的实际特点，保证所选择的介质最符合系统应用需求。１）电话线。电话线充当介质具有较好的抗干扰能力，传输距离较远，数据和信号传输的速度也较高。但是该介质也有一定的缺点，就是准确性较低。电话线介质的应用通常需要和其他设备配合使用，介质使用成本明显提高。２）同轴电缆。该介质具有传输速度快、抗干扰能力强以及准确度高等特点，但是应用该介质在初期一般需要投入较多的资金，所以不适用于资金成本有限的企业。３）光缆。该介质的优点为抗干扰能力较强，可以适用于距离较远的数据和信号的传输，应用该介质时，在前期一般不需要投入过多的资金。４）双绞线。应用该介质在前期一般不需要投入较多的资金。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该介质具有传输速度快、准确度较高的特点，如果数据传输的距离较远，那么中间必须设置中继器，以提高正确率。
2.2操作功能
在管理终端上可实现多种操作功能：（１）监视操作、输人／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报警；（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。
2.3外部观测
水利工程大坝的外部观测主要就是观察水利工程大坝的外形是否发生变化，水利工程大坝外部观测方法有：一是大地测量，二是垂线，三是准直法，四是静力水准。水利工程大坝外部观测仪器有：一是水准仪，二是经纬仪，三是测距仪，四是全站仪，五是垂线坐标仪，六是引张线，七是激光准直系统，八是GPS，九是雷达干涉技术。其中，经纬仪和水准仪是比较原始的水利工程大坝外部观测仪器，从1950年开始，测绘仪开始不断完善。全站仪被人们称之为“机器人”，全站仪取代了人为站岗，实现了水利工程大坝的无人值守，而且全站仪的操作十分简单，自动化程度比较高，适应能力强，可以在恶劣的环境下使用。测量仪的观测精度非常高，无论是全站仪还是水准仪都是利用了光反射的原理。随着社会的快速发展，水利工程大坝安全监测技术也在不断完善，GPS就是随着科技的迅猛发展而产生的，属于比较先进的定位仪器，美国在1973年就开始了GPS的研究和制作，GPS是以卫星为应用基础，由以下几个部分组成：一是空间星座部分，二是地面监控部分，三是用户设备。GPS定位的原理就是利用地面和卫星的距离来确定地面物体的准确位置。GPS具有以下特点：一是全天候，二是连续性，三是实时性。但是，GPS的应用对外部环境的要求比较高，只有在环境符合卫星定位的条件下才能使用。垂线法主要是监测水利工程大坝外部变形情况，测量水利工程大坝的水平位移，垂线法有以下几种：一是正垂线法，二是倒垂线法，正垂线法主要用来测量水利工程大坝的相对位移，倒垂线法主要用来测量水利工程大坝的绝对位移，测量人员需要人为的把垂线放置在水利工程大坝基岩处，倒垂线法是比较常用的垂线法。倒垂线法还可以与以下监测方法结合在一起：一是坐标法，二是引张线法。如今，垂线坐标仪已经发展为全自动化，感应式的垂线坐标仪已经广泛应用于水利工程大坝安全监测中，感应式垂线坐标仪具有以下应用优势：一是精准度高，二是长期稳定性好，三是自动化程度高，四是结构简单，五是防水性能好，六是应用成本低。正垂线法不经常使用的原因就是正垂线需要设置在水利工程大坝的孔洞内，应用难度比较大，对环境的要求比较高，而且应用成本较高。引张线法主要用来监测水利工程大坝的水平位移，引张线法测量仪有以下几种：一是电容感应式，二是电磁感应式，三是光电跟踪式。
结语
为了满足现阶段水利大坝安全监测工作的要求，进行大坝安全监测理论体系的健全是必要的，这需要引起相关工作管理人员的重视，做好水利大坝工程的安全监测工作，实现大坝安全监测体系的健全，确保其内部工作模块的协调。
参考文献
[1]叶慧聪.大坝安全监测系统数据采集与分析及其实现[D].湖南大学,2010.
[2]张民.哈达山水利枢纽工程大坝安全监测技术研究[D].吉林大学,2011.
[3]李佳宇.水利工程大坝的安全监测技术与发展[J].河南水利与南水北调,2015,(4):12-13.
[4]赵志仁,徐锐.国内外大坝安全监测技术发展现状与展望[J].水电自动化与大坝监测,2010,(5):52-57.
论文作者:魏晓
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 19期
论文发表时间:2020/3/16
标签：大坝论文; 垂线论文; 水利工程论文; 监测系统论文; 介质论文; 一是论文; 较高论文; 《当代电力文化》2019年 19期论文;