水利水电工程中高新测控技术应用探讨

　　数据采集装置主要负责将传感器搜集到的各种物理量转化成量化指标，以供数据库系统能够很好的存储，为计算机软件进行分析工作提供标准化数据，大大提高数据存储、分析和传输效率。数据采集装置能够有效避免因传感距离过大导致传感信息传输效率降低的情况发生，利用其转化成为数据格式，可以大大延长传感距离，保证传输信息的完整性和可靠性。

　　摘要：目前国内已建设大小堤坝八万余座，其中高度超过15m的堤坝有1.85万座，总堤长超过25万km。上述水利水电设施在泄洪、发电和水运等方面发挥了巨大的经济价值，有力促进了国民经济的发展。由于年久失修、工作环境复杂，许多堤坝都存在各种不同质量程度的安全隐患，严重威胁社会安全生产和人民生命财产。因此，如何提高对水利水电工程质量的监控水平，保证堤坝安全运转，是当前水利水电工程管理的一个重要问题。文章介绍了高新检测控技术在水电工程质量管理工作中的应用。
　　关键词： 水电工程师论文,水利水电工程,高新测控技术,应用
　　1高新测控技术的基本要素及其功能
　　将现代化测控技术应用到水利工程安全监控中，通过依靠其强大的数据搜集和分析功能，将水利工程工作状态和质量水平通过各项数据指标体现出来，可以让管理人员及时掌握水利工程运转状态，制定预防措施。当前，许多国家水利工程行业运用到的高新测控技术，主要包括数据采集系统、数据管理系统和分析评价系统及其计算机通讯网络支撑等。
　　1.1数据采集系统
　　数据采集系统主要依靠测控单元来搜集大坝工作数据，主要做法是将传感器埋入到大坝不同部位，再将数据线将其与微机系统连接起来，即时监控大坝工作数据参数变化情况，主要搜集的数据有水流量、流速、温度、湿度、应力变化等，计算机软件将上述数据进行综合分析和处理，形成可靠的监控报告。
　　1.2数据管理系统
　　通过传感器搜集到的数据经计算机软件处理后，再存入到数据库当中，以供分析人员随时调取。数据库可以为技术人员提供不同数据检索服务，可以根据研究需要有针对性的提取大坝运行参数和数据，从而有效提高数据调用效率。
　　1.3分析评价系统
　　分析评价系统主要是利用已收集到的大坝运行数据，采用正确的分析方法来开展分析工作，以建立各种动态和静态预测模型，找到大坝运行规律和特点；技术人员将数据库中的数据有序的编辑成各种报告，以供专家成员开展各种分析工作，为提高大坝工作安全管理工作提供可靠的分析报告和建议。
　　2高新测控技术体系建立与应用
　　2.1数据采集装置
　　从当前水电工程采用的数据采集装置大都可以分为以下两种：
　　①自动化数据采集装置。这种采集装置主要在一些发达国家被广泛使用，例如美国、加拿大、英国等国的水电行业都装备了上述采集装置，主要产品有美国生产的2300系统、IDA系统；由台湾科学家研发的ADAM4000和ADAM5000系统也具有很广泛的应用；我国自行研发的FWC-1系统也与上述国家的采集装置技术十分接近。
　　②人工或半自动化数据采集装置。通过利用人工或半自动化数据采集仪，技术人员能够在大坝现场即时提取传感器采集到的信息，当前人工或半自动化数据采集装置主要产品类型有：SQ-2型数字电桥、XJ型数字式电阻比检测仪、ZJ型数字式和PSM-R型电阻比检测仪。主要在许多发展中国家被广泛使用。
　　2.2数据管理系统
　　对于大型水利水电大坝来说，必须要成千上万个传感器同时工作才能够全面采集大坝工作信息，国内最大的水利工程：三峡大坝就需要埋设15000多个传感器才能够保证信息采集全面性，每年由上述传感器采集到的数据以百万来计，一年复一年，传感器搜集到的信息可以用海量来形容。因此，如何科学管理这些海量数据，是技术人员必须认真解决的技术问题，这就需要用到数据管理系统来完成这项艰巨的工作。数据管理系统的核心是数据管理软件和应用软件。
　　2.2.1数据库管理软件平台
　　在当前国内使用最多的数据管理软件主要有Oracle，Sybase，Informix以及SQLServer等4大类。其中Oracle、Sybase这两种数据库系统应用最为广泛。二者当中又属Sybase数据库性能更为突出，本文就是采用了Sybase数据管理系统来研究七个水利工程大坝运行情况。
　　2.2.2数据库逻辑模型
　　①工程档案分库。该分库主要负责存储和管理工程预算、工程安全以及施工质量管理方面的数据资料。
　　②原始数据分库。该分库主要负责搜集和存储传感器搜集到的各种物理量，同时将它们准确、完整的传输到数据库系统。
　　③整编数据分库。整编数据分库主要负责处理传感器搜集的原始数据信息，将它们转化为标准数据格式：例如根据分析系统分析需要将原始变量转化为标准数据，例如整理成各类统计表和直观图、确定最大、小参数；统计不同时期数据参数的变化情况等。
　　④生成数据分库。生成数据分库主要对搜集到的大坝运行资料进行系统分析，综合运用定性和定量分析法来实现，对工程安全进行全方位的分析，以提供科学准确的分析报告，为决策人员提供可靠的参考信息。其主要工作目标是对大坝内部应力变化、外部受力变化、主体结构变量、流体力参数、坝基位移、坝体变形系数、坝体内部含水量、过去大坝最大险情等。
　　2.2.3应用软件
　　主要根据大坝安全数据分析需要，利用软件开发技术，开发一款能够帮助研发人员有效处理数据的工具，该应用软件主要包括以下几种：
　　①软件菜单编程。主要为技术人员在使用应用软件时，能够很好的与软件进行沟通，通过菜单现实的各种操作功能，实现人机完美结合。②原始数据管理软件。该软件主要用来协调不同信息系统之间的工作对接；将传感器采集到的各种原始信息整理成分析系统对应的标准数据格式；将数据库系统中的数据编制成各种直观示意图等。
　　2.3分析评价系统
　　搜集水利工程运行信息和数据的主要目的是为了利用科学方法来综合评估大坝安全等级。而分析评价系统就是负责完成这方面工作。它主要工作内容有：将传感器采集到的各种大坝运行参数例如流量、温度、应力、渗流量等制成标准化分析报告；利用大坝安全评估方法对大坝进行整体性安全评估，找出安全隐患；提出整改建议等。
　　2.3.1资料评价
　　资料评价模块主要根据监测数据、物理定律、流体力学、监测指标、动态巡查等判断标准，对大坝安全现状开展分析评估，找出各种潜在安全隐患。
　　2.3.2检查分析
　　主要针对传感器搜集到的异常参数进行深入分析，从中找出引起这些异常情况的背后原因。例如判断水流速率指标的变化是否是传感器失常工作导致，还是传输过程中出现异常等。
　　2.3.3观测检查
　　主要负责检查各种观测值的异常情况，分析其背后存在的各种原因。主要操作过程：先是列出各种异常观测值，再从采集系统中将异常观测值剔除，及时找出导致观测值异常的原因，并进行整改，使其尽快恢复正常状态。
　　2.3.4专家综合诊断
　　对于一些专业软件难以分析的疑难杂症，可以组织专家进行综合会诊，由大家发表各种意见和解决方法，找出问题所在并提出有效的解决方案。
　　2.3.5辅助决策
　　主要根据异常情况的风险大小，发出不同的报警提示，然后采用不同的应对方法；通常将报警提示分成三种，即一般警情、中等警情和高级警情。通过辅助决策报警提示，能够为管理人员采取何种应对措施提供可靠提示。
　　2.4计算机及通讯网络技术
　　对于单个大坝工程的安全监测和分析，可以采用局域网来实现，利用通信光缆、微波通信技术实现网络通信；对于区域内全部大小水利工程的安全监测和分析，可以通过建立广域网来实现。
　　3结语
　　①现代化大坝安全运行测控技术包含多种功能，例如原始信息搜集、数据处理、分析评价等，同时还包括提供这些技术服务的各种软硬件环境。
　　②数据采集工作主要由传感系统和传输系统完成，以保证现场监测信息能够及时传输到数据库系统。
　　③信息管理系统具有采集原始信息、数据传输和存储等功能，能够为技术人员提供强大的信息数据处理功能，以提高大坝安全分析工作效率。
　　④分析评价系统主要对各种异常数据进行分析，找出其背后的原因，并提供决策参考。
　　参考文献：
　　[1]吴笑，张鹤年.三峡水工建筑物安全监测与反馈设计[M].北京：中国水利水电出版社，1999.
　　[2]张大鸣，顾顺华.大坝安全综合评价专家系统[M].北京：科学技术出版社，1997.