摘要：在水库大坝中，安全监测具有重要的意义。本文主要介绍了大坝安全监测工作的目的、意义和国内发展现状，指出了大坝作为低空空域的重要经济目标是目标防护的重点和安全监测信息化应用在目标防护中的重要性，明确了大坝安全监测信息化管理的主要工作内容，根据安全监测信息化管理目标和监测业务确定了功能需求，分析了大坝安全监测信息化应用的多种技术手段和成果需求，阐述了大坝安全监测信息化综合应用中的快速反应机制的技术特点、技术路线、实现方案及实例应用，总结了现阶段我国大坝安全监测信息化管理的前景。
关键词：安全监测；自动化；分析评价；数据库；预测预警；快速反应机制；目标防护
引言
大坝安全监测是指对水库大坝在施工和运行过程中进行的现场巡视检查和采用仪器设备所做的观测工作，通常包括数据采集、成果管理、分析预警3个阶段性内容。大坝安全监测工作的目的是了解大坝坝体及基础的实际工作状况，对大坝的运行性态进行综合分析，寻找大坝安全隐患，以保障大坝安全及高效运行、提高大坝安全现代化管理水平和工作效率。
1大坝安全监测信息化管理内容
大坝安全管理信息内容包括：大坝安全法规、大坝安全技术标准、水库大坝基础信息、水库运行管理、雨水情、大坝安全监测、闸门监控、视频监视、大坝安全分析、大坝安全预警、大坝风险、洪水预报和水库调度等。大坝安全管理信息内容涉及面广，内容多而复杂，不同的管理部门，关注点不尽相同。合理划分大坝安全管理领域内各类信息之间界线，有利于大坝安全管理信息化逐步完成。大坝安全管理信息内容，按信息层次可分为基础类、测控类和成果类，按专业方向可分为水利工程管理、岩土工程与水力学、水资源、自动控制和视频监视，按信息使用范围可分为全国范围和水库范围，按信息类型可分为数值、字符、图片、视频等。
2大坝安全监测信息化管理功能构成
2.1设计成果管理
数据包括大坝建设、运行管理阶段阶段的各类设计资料、设计变更资料、地质资料、报告等。建设的系统中要实现的功能包含文档资料（ＣＡＤ、ＰＤＦ、Ｗｏｒｄ和Ｅｘｃｅｌ等）的输入、调用、查询、下载各阶段设计资料和实施阶段监测设计资料、结构设计资料、地质情况和工程量等。
2.2监测实施管理
建设的系统中要实现的功能包含文档资料（ＣＡＤ、ＰＤＦ、Ｗｏｒｄ和Ｅｘｃｅｌ等）的输入、调用、查询、下载设备各安全监测实施全过程的资料，通过一览表可以实现查询监测仪器实施全过程的信息。
2.3监测数据管理
建设的系统中要实现的功能包含监测数据采集（人工数据采集和自动化数据采集）、数据审核、数据入库、数据整编和成果输出（图、表、成果统计和自动生成文档报告等）等功能。
2.4环境信息管理
数据包括各部位开挖、支护信息、混凝土浇筑信息、水文气象信息、地震信息等内容。建设的系统中要实现的功能包含可以调用、查询各部位开挖、支护信息、混凝土浇筑信息、水文气象信息、地震信息等内容。
2.5系统集成管理
系统包括内、外观监测数据自动化采集子系统、ＯＡ办公软件子系统、强震动监测子系统、视频监控子系统、监测信息发布子系统、业主自主（委托）研发的其他子系统等。建设的系统中要实现的功能包含集成各子系统的底层数据、实现系统和子系统的双向数据交流。
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3大坝安全监测信息化应用
3.1构成监测成果展示
虚拟现实主要是通过三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨率显示等技术，生成三维逼真的虚拟环境，并综合利用计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中。近年来三维可视化和虚拟现实越来越广泛的应用于工程设计、施工管理、国土资源管理、地理信息系统、环境仿真、数字城市等领域。其带来的各种效果，可满足用户的视觉感受，为用户提供良好的体验。
3.2分析评价及预警
结合巡视检查结果，按监测项目、监测部位、物理过程等对监测量进行综合分析，对大坝工作性态进行自动评估，分析结果自动生成包含丰富的图形、图像、表格数据的安全预测分析报告，并将预警信息及时发送给相关单位和人员，实现自动预警和信息发布，有效防范大坝安全事故的发生。
3.3综合应用———快速反应机制
3.3.1技术特点
由于必须多系统无缝集成，快速反应，整个功能的特点是多系统高度集成、实时监控、即时响应，尤其是即时响应这一点至关重要，因为大坝在受到破坏发生安全隐患事件后，必须及时获得安全监测数据，据此进行综合分析大坝是否受影响及采取后续对应措施。
3.3.2工作流程
1）大坝坝区现场安装多台强震仪组成大坝强震观测结构台阵，形成强震动监测子系统；2）强震动监测子系统全天候监控坝区强震动事件，把产生的数据送入共享服务器；3）实时提取共享服务器的数据并跟预警指标进行校对，发现超过设定的预警指标值，马上启动前端监测数据自动化采集子系统并把强震动数据写入安全监测数据库；4）监测数据自动化采集子系统在接收到自动采集数据指令后即时加载预设的数据采集方案，根据该方案启动自动巡测功能采集监测数据，并即时把数据推送到安全监测数据库；5）调用专业数据模型、监控指标、视频图像等对新入库的安全监测数据进行分析评价，预测存在的安全隐患，自动生成安全预测分析报告为决策层提供第一手资料的必要支持。6）安全预测分析报告出来后，第一时间以短信或邮件形式把最重要的结论及时通知相关负责人。
3.3.3方案设计
1）水工建筑物强震动安全监测的主要目的是利用强震加速度仪（简称强震仪）来监测强震时地面运动的全过程及在其作用下水工建筑物的地震反应。它不仅为确定地震烈度和抗震设计提供定量数据，而且能通过强震记录的实时处理发出预警，作出震害评估，根据预警等级自动生成应急预案，按应急预案采取有效的应急措施，可防止水工震害的进一步扩展和次生水灾的发生。强震仪与普通的地震仪不同，强震仪并不连续记录所有时刻的震动时程，其平时处于待触发状态，一旦有强烈的强震动发生，仪器触发并且及时记录下完整的强震动时程。当强震动消失时，仪器停止记录，并且重新处于待触发状态。2）视频监控子系统是安全防范技术体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统，它可以通过摄像机及其辅助设备（镜头等）直接观看被监视场所的情况，能及时发现事故和事件的隐患，预防破坏和避免造成不好影响；同时可以把被监视场所的图像全部或部分的记录下来，这样就为日后对某些事件的处理提供了方便条件及重要依据。摄像部分是视频监控系统的前沿部分，是整个系统的“眼睛”，应采用360°无死角的红外球形摄像机，将其安装布置在主要路口、重点建筑物和视野开阔的位置，使其视场角能覆盖整个坝区。因为坝区监视场所面积较大，为了节省摄像机所用的数量、简化传输系统及控制与显示系统，在摄像机上加装适当的镜头，使摄像机所能观察的场景更清楚。
结语
综上所述，目前大坝安全监测信息化管理和应用已经利用了信息技术发展的部分成果，在对海量安全监测数据进行云平台搭建、大数据的深层次数据挖掘分析、大坝安全快速反应、安全预警、虚拟现实与三维可视化等方面也做了大量的工作，应用前景十分广泛，但是随着社会的进步，信息技术的日新月异，还是有许多工作需要我们继续努力去完善和发展。
参考文献
［1］沈嗣元，马能武，葛培清，等．超高心墙堆石坝安全监测工程的创新技术探讨［Ｊ］．人民长江，2010，41（20）：5－8，11．
［2］高永红，郑颖，薛凡喜．面向对象的经济目标防护策略浅探［Ｊ］．防护工程，2012（6）：67－70．
论文作者:范均勇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/28
标签：大坝论文; 数据论文; 子系统论文; 信息论文; 强震论文; 系统论文; 功能论文; 《基层建设》2019年第11期论文;