大坝安全监测自动化系统的干扰与抗干扰

大坝安全监测自动化系统的干扰与抗干扰

邓中海范家园

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610000）

摘要：随着现代新技术的出现，信息时代背景下各行各业在发展过程中也逐渐借助信息技术加强自动化智能化管理，以期不断提升管理效能。针对大坝安全监测工作，常规的管理模式已经不能适应新时期大坝安全管理的需求，在大坝运行的过程中涉及到的点位多，影响因素复杂，需要加强各个环节的隐患排查才能不断提升抗干扰水平，减少运行风险。本文首先阐述了加强大坝安全监测自动化系统抗干扰性体系建设的意义，然后针对当前大坝安全监测自动化系统运行环境和干扰源的产生，提出了具体的抗干扰对策，以供参考。

关键词：大坝安全监测；自动化；抗干扰；对策

大坝是城市建设发展过程中重要的安全防护设施，加强大坝安全监测，并不断借助现代技术等引入自动化控制系统，可以及时排查大坝运行过程中可能存在的干扰因素，最大限度减少风险或者隐患的产生，提升大坝安全防护水平。由于大坝安全监测是一个复杂的技术体系，涉及到很多的环节，且影响因素难以全面预测和控制，所以增加了监测难度。只有加强大坝运行全过程要素研究和风险隐患排查，才能及时排除干扰因素，保障大坝的稳定运行。加强大坝安全监测自动化系统的干扰与抗干扰课题研究意义重大。

一、加强大坝安全监测自动化系统抗干扰体系建设的重要性

对于大坝而言承担着重要的安全防护职能，大坝系统的运行是一个复杂的系统工程，在运行过程中涉及点位比较多，设施复杂，且运行环境难以全面预测，所以需要对其进行全方位的安全监测自动化防护，最大限度地将可能的影响或者干扰因素进行剔除或者及时防范，才能全面保证大坝的正常功能的有效发挥，为保障民生、促进经济社会稳定发展等提供强大的保障作用。大坝安全监测自动化系统抗干扰体系建设需要充分结合大坝运行的职能、现场实际情况以及可能遇到的突发情况等进行全面调度，还需要不断总结国内外在大坝抗干扰方面的经验和做法，才能提高系统化处理和应对效能。

二、大坝安全监测自动化系统运行环境及干扰来源分析

大坝安全监测自动化系统的运行处于一个整体的环境中，主要系统构成包括相应设施配置的传感器、测控设备、中央控制主机、系统管理网络等。在大坝的各个运行环节通常都需要配置相应的传感器，借助其可以实现物理量向电信号的有效转化。测控设备与传感器之间具有紧密的联系，主要是为了驱动传感器，从而实现测量功能和信号的预处理以及存储，此外还可以实现信号的数字化处理，进而让中央控制主机进行深度处理。中央控制主机主要是为了更好地实现人机互动而配置的相应的信息采集与编辑处理系统，它既可以实现数据的采集和编辑，还可以实现通信以及越限报警等作用。此外信息管理网络主要是进行信息的综合处置分析，随时掌握大坝运行参数以供技术人员参考进行处理，为系统的安全稳定运行等奠定基础。

大坝安全监测自动化系统运行是一个复杂的工程，涉及点位比较多，且需要测量的物理量任务比较重，大坝长期处于外部环境中进行运行，相应的自动化系统运行环境比较复杂，需要面对雨雪风霜和日晒等，加上每日遇到的空气湿度、温度以及通风情况不同，突发雷电灾害等影响将会影响信号的传输和系统的安全稳定运行。

大坝安全监测自动化系统干扰是指对系统测试等可能产生障碍或者影响的非相关信号等。导致出现干扰的因素比较多，主要与相关的设施配置等相关，具体干扰来源有：

1.传感设备自身及相应电缆等。在大坝安全监测自动化系统运行中传感设备发挥的功能非常重要，不仅需要传感设备进行各个点源的布置，还需要安装相应的电缆等辅助设施。传感设备有不同的类型，不同的型号的输出信号方式也千差万别，加上大坝传感设备分布在大坝各个系统中，仪器方面受到外界环境以及自身结构、性能等影响容易增加系统的运行障碍，电缆容易受到潮湿环境等影响导致其电阻、电容等发生变化，此外如果传感设备出现个别故障还会由于接地、绝缘等因素影响给其他系统带来干扰。

2.测控设备。测控设备通常由单片微机系统以及其他辅助设施组成，在信号的采集和预处理过程中容易受到电路影响导致信号传输受到问题，此外其他设备在转接、雷电等电磁脉冲干扰、相关线路处理不当等也会引起线路故障或者信号中断等。

3.总线、电源等干扰——整体系统通信和电源系统也是重要的组成部分，受到外界强电磁场以及变化、测控设备故障、生物因素破坏、雷电等影响，系统也会受到很多的不良干扰。

4.其他干扰源分析。除了系统设备等方面由于质量、故障、性能等方面存在问题可能会对大坝安全监测自动化系统产生干扰以外，还容易受到环境、内部以及生物等干扰源影响会对整体系统产生不良作用。比如环境方面主要有雷电、温度、湿度以及外部震动、磁场等干扰。内部干扰源主要包括内部系统电路上电压、电流等方面存在异常影响其他电路正常运行的干扰情况。生物干扰源主要是指受到昆虫等生物对线路、设施等可能导致的影响。

可见，引起大坝安全监测自动化系统运行的故障很多，既有外界的干扰源，也有内部系统结构、性能等方面带来的不良影响导致的干扰障碍等，所以需要结合具体的干扰来源进行全方位的分析，进而最大限度提升抗干扰水平。

三、大坝安全监测自动化系统抗干扰对策研究

为了有效提升大坝安全监测自动化系统抗干扰水平，建议从以下几个方面进行实施或者探索：

1.提高对大坝安全监测自动化系统抗干扰工作的重视程度，并加强技术探索。在大坝安全监测自动化系统运行过程中要提高技术和管理人员对大坝系统运行的重视度，并结合大坝安全监测自动化系统的运行情况进行全面分析，查找相关的影响因素，细致分析每一个运行环节可能存在的干扰源、干扰因素等，加强重点点位的全面排查和分析，切实形成完善的信号监控网络，不断提升大坝安全监测自动化监测系统化水平，夯实管理基础。同时还应当加强技术创新，积极引入现代化监测设备，深入研究先进的设计原理，提升设备设施保障运行性能等，这样才能提升系统的整体抗干扰水平。

2.加强大坝安全监测自动化系统抗干扰精细化管理水平。通过对监测自动化系统的分析可以看到干扰因素比较多，来源也比较广泛，所以应当加强全过程精细化管理。在传感器及电缆抗干扰因素分析方面要不断引进先进仪器设备，加强电缆性能测试以及相应的辅助设施配置功能检测，做好电缆全方位防护，减少屏蔽等干扰。在测控仪器方面需要加强测量控制原理的分析研究并对相应的测量等工作进行全过程的监督，比如针对蓄电池抗干扰可以通过直流电源进线端辅助增加耦滤波电路来降低影响，针对信号源功率输出可能导致信号源内阻和测量电路输入抗阻不匹配的情形通过阻抗变换来减少影响。还应当加强防雷、光隔措施的研究，加强系统布局的测试，待符合标准要求后方可进行下一步操作。针对总线配置方面，一方面需要探索差动平衡驱动模式等在抗干扰方面的积极作用，另一方面需要做好其他路径的安全保障，避免一个环节出现问题影响整体功能的发挥。

总结：

此外针对电源防护方面需要做好供电线路保障，加强集中供电保障措施研究，注重专用电路供电技术的升级维护。在防雷防护方面，需要增加先进的防雷装置，不断提升电缆抗绝缘性，同时还应当建议增加避雷器分流系统等等。这就需要加强技术人员的培训，引导他们系统掌握大坝安全运行及监测方面的理论和技术，结合实际做好经验总结，切实提升大坝安全防护水平。

参考文献：

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