浅述水电站大坝安全监测现状及其自动化动态

浅述水电站大坝安全监测现状及其自动化动态

吴辉 郭谨亮

宁夏黄河水电青铜峡发电有限公司 宁夏 青铜峡市 751601

摘要：随着社会的不断发展和进步，推动了我国各个行业的进步，目前，水电站大坝安全监测质量直接影响着安全管理水平，故而需有效应用安全监测自动化系统，确保水电站大坝处于可控范围内。在此之上，本文简要分析了水电站大坝应用安全监测自动化系统的主要方向，并通过充分应用虚拟化集成技术、注重自动化监测系统运行效果、有效改善自动化监测系统环境、加强水电站大坝信息化建设等措施，以此实现水电站大坝安全监测的一体化管理目标。

关键词：水电站；大坝；安全监测；自动化

引言

水电站必须要做好大坝安全监测工作，提高监测的安全性与科学性，利用自动化监测技术进行大坝监测，及时发现问题，进而采取处理措施。但是，当前我国的大坝安全监测自动化发展不够完善，自动化水平不高，需要进一步展开研究，提高大坝监测自动化质量，确保大坝安全稳定运行。

1监测设备监控基本原则

针对大坝安全监测设备管理遇到的常见问题，结合现阶段技术发展水平，本着实用性的基本原则，对于已建水电工程，在尽量不增加（或少增加）传感器、监控设备等硬件的条件下，充分利用现有监测设备、监测软件和其他资源条件，先行先试，开展必要的升级改进，构建大坝安全监测设备状态监控体系，推进设备在线监控和状态诊断，提高大坝安全监测设备的可靠性和稳定性，促进大坝安全监测行业发展。

对于新建水电工程，在大坝监测自动化系统或信息管理系统设计、招标时，业主提出需求计划，包括系统建设目标、硬件设备性能、软件需要实现的功能及相关技术要求等，在系统建设时一并实施。

2大坝安全监测自动化现状分析

2.1监测内容

现阶段，我国只有巨型水利水电工程才具备全程自动化安全监测装置，其他的水电工程只有部分是自动安全监测。我国水电站大坝安全监测主要针对的是大坝的变形、应力以及渗流等方面的监测。对于大坝的变形监测，大坝可能会发生水平和垂直两种变形，一般监测单位会将传感器设置在坝顶和坝后部位，以对大坝垂直变形情况进行监测。同时，通过在内部设置传感器来对大坝的沉降和水平变形情况进行监测。针对大坝的应力监测，现阶段，只有我国巨型水电站会对应力参数进行监测，其他中小型水电站已经不对水电站大坝安全进行参数监测。针对大坝的渗流监测，其关键就在于监测渗流量及其压力，监测单位一般会隔两个坝段安装一个传感器，收集大坝的排水沟积水信息，之后利用中央控制系统进行数据分析，判断大坝渗流情况。

2.2自动化监测设备

在水电站大坝安全监测工作中应用自动化系统还能促使监测设备获得良性发展。随着水电站大坝自动化水平的不断提高，也需要多种多样的数字化设备作为支撑，以此满足集成化监控需求。基于此，相关人员将进一步加大数字化设备的研发力度，并在未来发展阶段出现更多高性能、经济性监测设备，削弱人为因素对水电站大坝安全监测工作的负面影响。比如智能识别设备的推广，它主要是借助感应式电子晶片、电子条码等装置对水电站大坝安全进行有效监测，且具有年限长、安全性强等优势。故而在水电站大坝安全监测自动化发展过程中值得推广。由于我国技术水平正呈现出持续上升的趋势，相信未来会有更多新技术被应用于自动化监测设备的研发项目中。

3大坝安全监测自动化完善措施

3.1注重自动化监测系统运行效果

以某水电站为例，它在应用自动化监测系统时实行了试运行计划，进而为后期一体化管理水电站大坝安全工作提供重要依据。在自动化监测系统中具体包括监测中心站、现场监测站、后方管理站等，并利用光纤环网将各个结构组合在一起，从而达到最佳管理效果。在建设自动化监测系统时，它在建成后从2016年起实行了长达一年的试运行计划，并从中观察系统运行结果，从以往故障数据中不难发现：它在传感器结构方面出现了高达50%的监测故障，其中受电源影响而引发系统故障的比例占6.25%，而因光端机质量受损而出现的系统运行不当比例占据12.5%。基于此，工作人员可根据不同故障发生率有目的性地对系统加以维护，这样可加快一体化管理目标的实现速度。

3.2提高监测人员专业性

对于监测工作而言，监测人员的水平直接关系着监测效果，为了推动自动化安全监测的进行，需要选择专业的监测人员，了解整个监测流程，因此，监测单位需要引进并培养监测人员，提高监测人员专业素养，尤其是水电站高级工程师。根据调查得知，我国的水电站工作人员中，水工人员占据比重低，相关的人才也比较缺乏，所以必须要加大力度培养水工人才，为大坝的安全监测提供专业人才，以确保大坝能够实现全面监测，并做到及时发现问题，提出解决方法，为水电站的安全稳定运行奠定坚实的基础。

3.3自动化系统网络结构

自动化监测系统为智能型分布式网络结构，主要由安全监测管理站、沥青混凝土心墙堆石坝自动化采集单元（MCU）群、泄洪排沙建筑物及两岸边坡MCU群、引水发电系统及进出口边坡（含导流洞进出口边坡）MCU群、各自动采集传感器及人工采集数据离线输入及分析等组成。卡洛特水电站监测管理站与其他现地管理机构一起，设在工程现场管理大楼内。各MCU群分别设在监测仪器相对集中的各建筑物现地观测站内，监测管理站及各MCU群通过光纤交换机接入光纤环网，并按监测管理站的指令进行数据采集和信息交换。对于未进入自动化系统的监测测点，采取用人工方式采集数据，并离线录入工程数据管理系统。

图1 某水电站安全监测自动化系统网络结构

3.4加强大坝安全日常监管

对于水电站大坝而言，日常的监督、管理也是很重要的，能够提高工作效率和质量，进行全面的自动化安全检查有利于降低事故发生率，减少人力成本。在水电站大坝中，需要对其中的各项工作进行严格监管，充分发挥每一个工作人员的作用，提高工作效率，确保监测结果的准确、及时。对于监测中的问题要集中整理起来，并总结解决方法，防止再次出现事故，做好记录。对于重要的监测项目要选择高素质人员，保证监测稳定，并进行明确分工，通过规范的关联方式确保水电站的自动化安全监测能够顺利运行起来。

3.5充分应用虚拟化集成技术

事实上，在水电站大坝安全监测期间，要想实现一体化管理，使其朝着自动化监测的方向发展，就需要充分应用虚拟化集成技术。虚拟化集成技术可为水电站大坝安全提供重要保障，并对自动化监测系统的运行情况进行严格的监督，促使水电站大坝安全处于可控状态下。以南明市水电站发展为例，它在监测技术的实际应用期间对监测范围内的所有信息进行统一采集，并将三座水电站设计成对立布局的形式，进而有效提升了当地水电站大坝安全监测能力。

结语

综上所述，在实现水电站大坝安全监测一体化管理的过程中，通过利用自动化系统可从远程对水电站大坝相关信息进行监控，由此可降低人为因素对安全监测工作的干扰。另外，还需积极引进新兴技术，确保水电站大坝安全监测工作达到预期效果，进而为社会公众的高品质生活创造有利条件。同时，还需切实做好自动化系统应用环节的数据采集及高效管理工作，从而提高安全监测水平。

参考文献

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