水利水電工程中高新測控技術(shù)應(yīng)用探討

　　數(shù)據(jù)采集裝置主要負(fù)責(zé)將傳感器搜集到的各種物理量轉(zhuǎn)化成量化指標(biāo)，以供數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)能夠很好的存儲，為計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行分析工作提供標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，大大提高數(shù)據(jù)存儲、分析和傳輸效率。數(shù)據(jù)采集裝置能夠有效避免因傳感距離過大導(dǎo)致傳感信息傳輸效率降低的情況發(fā)生，利用其轉(zhuǎn)化成為數(shù)據(jù)格式，可以大大延長傳感距離，保證傳輸信息的完整性和可靠性。

　　摘要：目前國內(nèi)已建設(shè)大小堤壩八萬余座，其中高度超過15m的堤壩有1.85萬座，總堤長超過25萬km。上述水利水電設(shè)施在泄洪、發(fā)電和水運(yùn)等方面發(fā)揮了巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，有力促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。由于年久失修、工作環(huán)境復(fù)雜，許多堤壩都存在各種不同質(zhì)量程度的安全隱患，嚴(yán)重威脅社會(huì)安全生產(chǎn)和人民生命財(cái)產(chǎn)。因此，如何提高對水利水電工程質(zhì)量的監(jiān)控水平，保證堤壩安全運(yùn)轉(zhuǎn)，是當(dāng)前水利水電工程管理的一個(gè)重要問題。文章介紹了高新檢測控技術(shù)在水電工程質(zhì)量管理工作中的應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：水利水電工程,高新測控技術(shù),應(yīng)用

　　1高新測控技術(shù)的基本要素及其功能

　　將現(xiàn)代化測控技術(shù)應(yīng)用到水利工程安全監(jiān)控中，通過依靠其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)搜集和分析功能，將水利工程工作狀態(tài)和質(zhì)量水平通過各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)體現(xiàn)出來，可以讓管理人員及時(shí)掌握水利工程運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，制定預(yù)防措施。當(dāng)前，許多國家水利工程行業(yè)運(yùn)用到的高新測控技術(shù)，主要包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和分析評價(jià)系統(tǒng)及其計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)支撐等。

　　1.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要依靠測控單元來搜集大壩工作數(shù)據(jù)，主要做法是將傳感器埋入到大壩不同部位，再將數(shù)據(jù)線將其與微機(jī)系統(tǒng)連接起來，即時(shí)監(jiān)控大壩工作數(shù)據(jù)參數(shù)變化情況，主要搜集的數(shù)據(jù)有水流量、流速、溫度、濕度、應(yīng)力變化等，計(jì)算機(jī)軟件將上述數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和處理，形成可靠的監(jiān)控報(bào)告。

　　1.2數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

　　通過傳感器搜集到的數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)軟件處理后，再存入到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，以供分析人員隨時(shí)調(diào)取。數(shù)據(jù)庫可以為技術(shù)人員提供不同數(shù)據(jù)檢索服務(wù)，可以根據(jù)研究需要有針對性的提取大壩運(yùn)行參數(shù)和數(shù)據(jù)，從而有效提高數(shù)據(jù)調(diào)用效率。

　　1.3分析評價(jià)系統(tǒng)

　　分析評價(jià)系統(tǒng)主要是利用已收集到的大壩運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用正確的分析方法來開展分析工作，以建立各種動(dòng)態(tài)和靜態(tài)預(yù)測模型，找到大壩運(yùn)行規(guī)律和特點(diǎn)；技術(shù)人員將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)有序的編輯成各種報(bào)告，以供專家成員開展各種分析工作，為提高大壩工作安全管理工作提供可靠的分析報(bào)告和建議。

　　2高新測控技術(shù)體系建立與應(yīng)用

　　2.1數(shù)據(jù)采集裝置

　　從當(dāng)前水電工程采用的數(shù)據(jù)采集裝置大都可以分為以下兩種：

　　①自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集裝置。這種采集裝置主要在一些發(fā)達(dá)國家被廣泛使用，例如美國、加拿大、英國等國的水電行業(yè)都裝備了上述采集裝置，主要產(chǎn)品有美國生產(chǎn)的2300系統(tǒng)、IDA系統(tǒng)；由臺灣科學(xué)家研發(fā)的ADAM4000和ADAM5000系統(tǒng)也具有很廣泛的應(yīng)用；我國自行研發(fā)的FWC-1系統(tǒng)也與上述國家的采集裝置技術(shù)十分接近。

　　②人工或半自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集裝置。通過利用人工或半自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集儀，技術(shù)人員能夠在大壩現(xiàn)場即時(shí)提取傳感器采集到的信息，當(dāng)前人工或半自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集裝置主要產(chǎn)品類型有：SQ-2型數(shù)字電橋、XJ型數(shù)字式電阻比檢測儀、ZJ型數(shù)字式和PSM-R型電阻比檢測儀。主要在許多發(fā)展中國家被廣泛使用。

　　2.2數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

　　對于大型水利水電大壩來說，必須要成千上萬個(gè)傳感器同時(shí)工作才能夠全面采集大壩工作信息，國內(nèi)最大的水利工程：三峽大壩就需要埋設(shè)15000多個(gè)傳感器才能夠保證信息采集全面性，每年由上述傳感器采集到的數(shù)據(jù)以百萬來計(jì)，一年復(fù)一年，傳感器搜集到的信息可以用海量來形容。因此，如何科學(xué)管理這些海量數(shù)據(jù)，是技術(shù)人員必須認(rèn)真解決的技術(shù)問題，這就需要用到數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)來完成這項(xiàng)艱巨的工作。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的核心是數(shù)據(jù)管理軟件和應(yīng)用軟件。

　　2.2.1數(shù)據(jù)庫管理軟件平臺

　　在當(dāng)前國內(nèi)使用最多的數(shù)據(jù)管理軟件主要有Oracle，Sybase，Informix以及SQLServer等4大類。其中Oracle、Sybase這兩種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。二者當(dāng)中又屬Sybase數(shù)據(jù)庫性能更為突出，本文就是采用了Sybase數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)來研究七個(gè)水利工程大壩運(yùn)行情況。

　　2.2.2數(shù)據(jù)庫邏輯模型

　　①工程檔案分庫。該分庫主要負(fù)責(zé)存儲和管理工程預(yù)算、工程安全以及施工質(zhì)量管理方面的數(shù)據(jù)資料。

　�、谠�始數(shù)據(jù)分庫。該分庫主要負(fù)責(zé)搜集和存儲傳感器搜集到的各種物理量，同時(shí)將它們準(zhǔn)確、完整的傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

　�、壅�編數(shù)據(jù)分庫。整編數(shù)據(jù)分庫主要負(fù)責(zé)處理傳感器搜集的原始數(shù)據(jù)信息，將它們轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式：例如根據(jù)分析系統(tǒng)分析需要將原始變量轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，例如整理成各類統(tǒng)計(jì)表和直觀圖、確定最大、小參數(shù)；統(tǒng)計(jì)不同時(shí)期數(shù)據(jù)參數(shù)的變化情況等。

　�、苌�成數(shù)據(jù)分庫。生成數(shù)據(jù)分庫主要對搜集到的大壩運(yùn)行資料進(jìn)行系統(tǒng)分析，綜合運(yùn)用定性和定量分析法來實(shí)現(xiàn)，對工程安全進(jìn)行全方位的分析，以提供科學(xué)準(zhǔn)確的分析報(bào)告，為決策人員提供可靠的參考信息。其主要工作目標(biāo)是對大壩內(nèi)部應(yīng)力變化、外部受力變化、主體結(jié)構(gòu)變量、流體力參數(shù)、壩基位移、壩體變形系數(shù)、壩體內(nèi)部含水量、過去大壩最大險(xiǎn)情等。

　　2.2.3應(yīng)用軟件

　　主要根據(jù)大壩安全數(shù)據(jù)分析需要，利用軟件開發(fā)技術(shù)，開發(fā)一款能夠幫助研發(fā)人員有效處理數(shù)據(jù)的工具，該應(yīng)用軟件主要包括以下幾種：

　�、佘浖�菜單編程。主要為技術(shù)人員在使用應(yīng)用軟件時(shí)，能夠很好的與軟件進(jìn)行溝通，通過菜單現(xiàn)實(shí)的各種操作功能，實(shí)現(xiàn)人機(jī)完美結(jié)合。②原始數(shù)據(jù)管理軟件。該軟件主要用來協(xié)調(diào)不同信息系統(tǒng)之間的工作對接；將傳感器采集到的各種原始信息整理成分析系統(tǒng)對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式；將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)編制成各種直觀示意圖等。

　　2.3分析評價(jià)系統(tǒng)

　　搜集水利工程運(yùn)行信息和數(shù)據(jù)的主要目的是為了利用科學(xué)方法來綜合評估大壩安全等級。而分析評價(jià)系統(tǒng)就是負(fù)責(zé)完成這方面工作。它主要工作內(nèi)容有：將傳感器采集到的各種大壩運(yùn)行參數(shù)例如流量、溫度、應(yīng)力、滲流量等制成標(biāo)準(zhǔn)化分析報(bào)告；利用大壩安全評估方法對大壩進(jìn)行整體性安全評估，找出安全隱患；提出整改建議等。

　　2.3.1資料評價(jià)

　　資料評價(jià)模塊主要根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)、物理定律、流體力學(xué)、監(jiān)測指標(biāo)、動(dòng)態(tài)巡查等判斷標(biāo)準(zhǔn)，對大壩安全現(xiàn)狀開展分析評估，找出各種潛在安全隱患。

　　2.3.2檢查分析

　　主要針對傳感器搜集到的異常參數(shù)進(jìn)行深入分析，從中找出引起這些異常情況的背后原因。例如判斷水流速率指標(biāo)的變化是否是傳感器失常工作導(dǎo)致，還是傳輸過程中出現(xiàn)異常等。

　　2.3.3觀測檢查

　　主要負(fù)責(zé)檢查各種觀測值的異常情況，分析其背后存在的各種原因。主要操作過程：先是列出各種異常觀測值，再從采集系統(tǒng)中將異常觀測值剔除，及時(shí)找出導(dǎo)致觀測值異常的原因，并進(jìn)行整改，使其盡快恢復(fù)正常狀態(tài)。

　　2.3.4專家綜合診斷

　　對于一些專業(yè)軟件難以分析的疑難雜癥，可以組織專家進(jìn)行綜合會(huì)診，由大家發(fā)表各種意見和解決方法，找出問題所在并提出有效的解決方案。

　　2.3.5輔助決策

　　主要根據(jù)異常情況的風(fēng)險(xiǎn)大小，發(fā)出不同的報(bào)警提示，然后采用不同的應(yīng)對方法；通常將報(bào)警提示分成三種，即一般警情、中等警情和高級警情。通過輔助決策報(bào)警提示，能夠?yàn)楣芾砣藛T采取何種應(yīng)對措施提供可靠提示。

　　2.4計(jì)算機(jī)及通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

　　對于單個(gè)大壩工程的安全監(jiān)測和分析，可以采用局域網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)，利用通信光纜、微波通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信；對于區(qū)域內(nèi)全部大小水利工程的安全監(jiān)測和分析，可以通過建立廣域網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)。

　　3結(jié)語

　　①現(xiàn)代化大壩安全運(yùn)行測控技術(shù)包含多種功能，例如原始信息搜集、數(shù)據(jù)處理、分析評價(jià)等，同時(shí)還包括提供這些技術(shù)服務(wù)的各種軟硬件環(huán)境。

　�、跀�(shù)據(jù)采集工作主要由傳感系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)完成，以保證現(xiàn)場監(jiān)測信息能夠及時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

　　③信息管理系統(tǒng)具有采集原始信息、數(shù)據(jù)傳輸和存儲等功能，能夠?yàn)榧夹g(shù)人員提供強(qiáng)大的信息數(shù)據(jù)處理功能，以提高大壩安全分析工作效率。

　�、芊治鲈u價(jià)系統(tǒng)主要對各種異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出其背后的原因，并提供決策參考。

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