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浅析水电站大坝监测自动化现状,工程设计

发布时间:2019-12-15 15:21编辑:mg游戏网站浏览(180)

    简介: 北江大堤上下灵洲段测压管自动化监测系统是“北江大堤安全监测预警系统”的关键技术之一,是为“预警系统”所进行的部分前期工作。该技术是真正意义上的分布式安全监测系统,它能适用恶劣的环境,安装方便,组网灵活,不受场地的限制,可埋设在泥土里,较好地解决了北江大堤的防盗难题。关键字:北江大坝 渗流监测 数据采集

    摘要:为了探讨建立长江堤防自动化监测和安全预警系统技术,以武汉市谌家矶地区堤防为试验基地,研制开发了分布式监测预警系统。本文对该系统的结构、量测仪器、通讯方式、安全评价模型、系统软件及实现的功能等作了介绍,并阐述了堤防自动化监测预警的方法和原理。

    河道管理自动化系统探制功能

    摘要:随着电子技术的发展、数字通讯技术的推广应用,为监测自动化提供了保障。目前,全国电力系统的大坝监测自动化已全面展开,并朝网络化、实用化方向发展。本文作者结合多年的工作经验客观评价了水电站大坝监测自动化的现状,提出了监测自动化的发展方向。

    1 概述

    关键词:长江 堤防 自动化监测 预警系统

    时间:2016-09-24 20:14点击: 次来源:好文学作者:编辑评论:- 小 + 大

    关键词:大坝监测;自动化;现状

    北江流域水患历来十分突出,是我省的重点防洪区域,作为防洪抗灾的主要设施——北江大堤的安全十分重要,它直接关系到整个流域及珠江三角洲人民生命财产的安全。确保北江大堤的安全,就是确保人民生命财产的安全,也是确保我省20多年以来的改革开放的成果。我们必须走“科技兴水,科技兴省”的道路,充分运用现代科学技术,采取一定的非工程措施,对影响堤围安全的一些重要因素进行必要的监测和分析,确保能够实时地掌握大堤的运行情况及安全状态。

    1998年洪灾暴露出我国在防洪减灾方面的科技水平不高,尤其在堤防安全的经常性监控和管理方面很落后,长期以来靠群众性的抗洪抢险来维护汛期的安全,防汛投入很大但效果却不好,这种状况亟需改变。近年来,堤防建设力度加大,部分堤段的防洪能力得以提高。与此同时,如能进行堤防运行状态的经常性监测,及时发现和处理堤防的险情隐患,则能更好地保障堤防的安全。在监测手段方面,由于堤线漫长,地层条件沿程变化大,采用一般的人工监测方式不仅工作条件非常恶劣,工作量巨大,而且在汛期江水位猛涨的情况下,适时的监测与分析计算很难做到。所以,实现堤防监测的自动化是必然的要求和趋势。在自动化监测的基础上,根据科学的分析对堤防的安全状态进行评价和预报,可以及早发现险情和维护堤防安全。将堤防的自动化监测、安全评价和预报, 组成一个整体,就是堤防监测预警系统。对于长江流域或中下游重要堤防而言,建立这样的监测预警系统是一项巨大的工程,其中必然会有很多的技术难题,如何合理规划、设计和实施监测预警系统,需要研究和探索。为此,有必要选择典型河段堤防进行自动化监测和预警系统模式的研究。

    河道管理是水行政府主管部门工作的重要组成部分,下面是小编搜集整理的一篇探究河道综合管理自动化系统应用的论文范文,欢迎阅读查看。

    中图分类号:TV74 文献标识码: A 文章编号:

    为了更好地管理北江大堤,实现水利现代化,广东省北江大堤管理局委托广东省水利水电科学研究院对石角上下灵洲段的3个断面(7+330、7+505、7+932) 的15孔测压管进行渗流自动化监测工程的试点工作。

    武汉谌家矶堤防在1998年洪水期间发生了大量的散浸、管涌险情,汛后发生堤坡崩塌。该堤的堤身、堤基条件以及险情发生的特点,在长江中下游堤防中具有一定的代表性。笔者以谌家矶地区堤防为试验基地,研制开发了分布式自动监测预警系统DSEWS(Dike safety early-warning system),本文结合对该系统的介绍阐述堤防自动化监测预警的方法和原理。

    作者所在的舒城县境内主要有两条河流-丰乐河和杭埠河,每年的汛期河道防汛水位、水情监测都需要花费大量的人力、物力,造成极大浪费的同时,收效更是甚微;随着社会的发展,水资源也越来越稀缺,特别近年农村饮水工程,河道沿途设置了多个自来水取水口,因而保护水质也是非常重要的问题,所以加强对水资源的管理,不仅是对水环境的有效治理,同时也是对生态环境的有效保护,水资源保护更是人类赖以生存的根本。为了适应时代的发展需求,在河道管理中应用自动化辅助管理,推进河道管理信息化建设,提高河道汛期信息管理水平,提高水质监测质量,对河道的水流信息进行数据及时采集、传输,通过对各项参数的分析,掌控河道的运行状况,从而做出正确的调控,提高河道管理的效率是自动化技术在河道管理中的重要运用之一。

    一 监测自动化工程质量控制的核心

    北江大堤石角段约5.4km,由于大堤修筑在深厚冲洪积层上,强透水砂层及卵石层厚达20m以上,历史上曾多次决堤,是北江大堤的险段之一。

    1 监测预警系统组成、结构及功能

    1河道管理概述

    1、预防为主是现代质量管理的核心与灵魂,对于大坝安全监测自动化工程而言,由于大坝失事后果的灾难性和许多仪器埋设后的不可更改性决定了预防为主的必要性。预防为主主要体现在几个方面:①开发过程。应采用质量工程学的方法使产品设计最优化,即低成本(包括经济投入、时间投入、人才投入等)和高质量(包括可靠性、易维护性、安全性等);②制造过程。采用统计过程控制等方法确保对生产过程的全过程监控,利用每一个环节的统计分析信息反馈指导并改进下一个周期的工作;③现场安装调试过程。大坝安全监测的现场安装调试非常重要。如果仪器安装位置不对,初始值不正确等都会导致测值分析困难。现场安装调试应按过程控制、充分进行前期准备、随时进行分析、按要求操作、全面记录施工过程(包括填表、绘图、文字记录等)。

    自20世纪80年代以来,大堤经过多次加高、培厚、压渗、减压、排渗等工程处理,特别是1990年至1994年进行了四期高压定喷防渗处理,投入了大量的人力和物力,但是在1994年及1997年较大洪水时,仍出现了一些险情。

    系统组成包括以下5个主要部分:量测仪器、自动采集控制器、信息传输设备、安全评价理论模型和系统软件。

    河道管理要遵循社会主义科学发展观,在构建和谐社会的政策发展下进行管理。按照现时期的河道管理,在做好河道防汛、抗旱,保护人民生命财产的同时,保护生态环境、创造人适宜生存的水环境,注重对河道的修复和功能上的完善,确保河道在行洪、排涝、输水以及航运等方面的正常运行,应是当今河道管理的重要任务。在进行河道管理的过程中,要遵循亲水性、生态性、安全性以及观赏性的原则。

    2、过程管理。ISO9000族标准是建立在“所有工作都是通过过程来完成的”这样一个认识的基础上。针对大坝安全监测自动化工程而言,由于涉及设计、研制、考机、包装运输、土建、安装调试、售后服务等环节。任意一个环节的失败都将使自动化系统工程质量达不到预

    石角段现有测压管83孔,用来观测堤坝的渗漏和浸润线,测点的分布广而散,一些测点穿过村庄(如桩号8+806、8+930等),有的测点则跨过池塘。目前,这些测压管内的水位,全部采用人工的观测方法进行施测。巡测一遍需要花费很多的时间和精力,测量的结果和精度与监测人员的素质关系较大。如果是在防洪抢险的紧急时期,靠人工观测数据,则很难满足要求,因为这时需要一小时或更短的时间测量一次数据,这样就必需投入大量的人力物力,而且还容易出现错测漏测现象。只有实现了安全监测自动化,才能够满足现代水利工程和防洪指挥的需要。实施自动化监测,不仅可以对堤坝的所有监测项目进行实时监测,而且根据测得的数据通过特定的数学模型演算,对堤坝的安全性态可做出预测预报,供有关部门决策。

    1.1系统结构

    从总的方向看,工程设施的管理和河道资源的管理两方面要做好协调优化,才能够更好的发挥河道的功能,而自动化技术的应用,无疑有效地提高了工作效率,能够及时有效地将各项资源进行优化配置,从而提高资源的利用率,为提升河道管理水平奠定了坚实的基础。

    期效果。因此,对每一个环节都要进行控制,要严格按照标准进行施工和检测,不合格者绝不能进入下一个环节。

    2 自动化监测系统

    自动监测系统的分布形式有集中式、分布式和混合式3种。20世纪80年代初期最先发展出集中式数据采集系统,20世纪80年代中期开始出现了分布式系统,随后就有将两者结合的混合式系统。按照现代自动监控方式,谌家矶监测预警系统采用分布式结构。系统分为采集站、监控主站和远程信息管理中心3级。以堤防监测断面为测控单元设立采集站。多个采集站分别用微波将信号传输到监控主站,监控主站同时控制多个采集站,向各采集站发送传感器设置、采集参数、报警参数等指令。主站的数据通过电话公网传输到武汉市内或其它任何地方。

    2河道综合管理自动化系统基本构架

    二 水电站大坝监测自动化现状

    北江大堤石角上下灵洲段渗流自动化监测系统,主要由传感器、分布式数据采集模块、通信线路、防雷器、供电装置等硬件及数据采集、远程监控、通信、数据库、数据分析和信息管理等软件部分构成。系统网络结构见图1所示。

    1.2量测传感器

    2.1河道综合管理自动化系统支撑基础

    1、 重要检测项目之大坝变形

    2.1 传感器的选型与检测

    一般来说,堤防监测项目包括变形监测(外部变形及内部变形)、渗压监测、渗流量监测、结构(涵闸、防渗墙或防洪墙等)应力应变量测、环境监测(包括江水位、地下水位、气温、雨量等)等。其中最主要的是水、土压力和位移监测。对于一个具体的堤防,应该根据该堤防的水文、地质、环境、堤身堤基隐患,选择确定适当的监测项目,在监测项目和布置上做优化设计。

    河道综合管理自动化系统的支撑基础是数据采集和视频监视,河道管理者在获取有关数据资料的基础上做出决策反应,实施决策的行为既包括人工活动,也包括通过系统实现的远动行为。因此,就需要建立闸门监控系统、堤防渗流监测系统、河道工况视频监视系统、动态监测河道工程安全及河道资源监控系统;建立汛期雨情、水情测报系统、水质监测系统以动态掌握河流洪水情势和水质状况;开发并安装河流洪水预报系统以保障河道行洪安全,开发并安装河流水质预报系统以分析预测未来河流水质。

    大坝变形是水电站大坝的重要监测项目。又可分为水平位移和垂直位移2个子项。大多数大坝设有坝顶水平、垂直位移观测,通常每个坝段设1对测点。混凝土坝基础廊道的位移观测通常只有高坝或特别重要的坝才设置,一般的中低坝在更改中大都已取消。近几年对典型坝段的水平位移观测较为重视,一般沿坝高布置3个以上测点。

    据相关专家对堤坝渗流的长期研究,认为要准确地掌握堤坝的渗流状态,测压管内水位监测的精度应在0.02mH2O以内,才能够满足安全分析及预测预报的需要。因此,堤坝的渗流监测对传感器的技术要求较苛刻。

    对于不同的监测项目,传感器类型及型号很多,监测方式各异。为使监测有效可靠,应从先进性、环境适应性、长期运行、能实现自动化数据采集等方面,对传感器进行比选。一般而言,可以将国外高精度但价格昂贵的传感器与国内精度稍低但价格低得多的传感器搭配使用。在谌家矶堤防监测预警系统中,主要选用了孔隙水压力传感器和自动倾斜计两种传感器,分别监测堤身堤基的孔隙水压力和堤坡的滑动位移,其中自动倾斜计系自行研制。

    2.2河道综合自动化系统组网特点

    2、 重要检测项目之渗流

    图片 1

    1.3采集站

    河道综合管理自动化系统数据采集端沿河道呈线状分布,其长度由几十公里到数百公里不等,若全部采用有线方式进行布线,经济上不划算,技术上也不可行,主要原因是信号沿电缆传输途中会逐渐衰减。若全部采用无线方式进行组网,系统就需要配置数量庞大的无线发射和接收模块,系统建设成本高,系统反应速度也较慢。所以佳的系统组网方式是有线通信与无线通信相结合,分河道集中安装监测传感器,合理借用因特网传输部分数据资料。

    大坝渗流也是水电站大坝的重要监测项目之一。又可分为渗透压力和渗流量2个子项。混凝土坝的观测设施设在基础廊道,扬压力每个坝段1个测点;渗流量测点根据排水沟集水情况确定,一般能测出分区流量和总量。土石坝的渗流量都在坝趾渗水汇集处观测,渗压测点则根据具体坝型布置在坝体浸润线下面或趾板后等部位。此外,大坝的左右两岸山坡还设置地下水位观测项目,以便监测绕坝渗流情况。

    采集站执行数据自动采集、存储、通信等功能,由以下部件组成:自动采集控制器、电源、微波天线及通信模块、防雷装置。

    站点设置原则是满足系统功能的前提下重点考虑建设成本;水位监测站尽量靠近闸门,尽可能设在水文控制端面;雨量站应分布均匀,要求能够控制暴雨中心,数据连续测量,设备可靠运行;水质监测站点尽量设置在闸门附近,设置在排污口附近,设置在引水口附近;渗流监测断面设置存防洪重点区域,设置在薄弱堤防段;视频监测站点设置在重点监视部位,如违法挖沙河段,闸前水位观测部位,排污口处以及其他需要监视的部位。

    3、 大坝应力应变等内观项目是水电站大坝的一般性观测项目,只有一些重要测点才纳入自动化监测,很多中低坝都已停测或封存这类观测项目。

    监测断面的选择对于堤防安全状态的监控管理是非常关键的一步,需要根据土质、水文、环境条件和往年险情情况综合确定。堤防线路长,监测断面之间距离以百米或千米计。为避免电缆埋设过长,一般宜对每个监测断面设立1个采集站,因此采集站可以有多个。本次谌家矶预警系统试验暂设2个,一个采集站以监测堤防渗透为主,另一个采集站以监测崩岸为主。各个采集站之间以及采集站和主站之间具有独立性,可以在主站停机的情况下自行采集和处理数据。

    3自动化系统探制功能

    二自动化观测设备

    自动采集控制器应根据堤防监测项目的输出信号类型及通道数要求进行设计。在可能的情况下最好为标准化设置,以便不同类型的传感器都可接入,且不同的采集站采用相同的软、硬件。采样时间间隔应允许选择。本系统研制的采集控制器分7段设置,分别为1min、5min、10min、30min、1h、2h和4h.可以自动巡检和手动定点显示测量数据。本系统采集控制器可以设立报警限值,有通道报警时以每秒闪烁若干次提示,多通道报警轮巡。报警时继电器吸合30s触发拨号报警器联网报警。联网拨号报警器除可由主控站设置以外,还可以通过外线或手机进行设撤防。

    3.1水雨情信息自动采集系统

    1、常用传感器引张线。目前水平位移自动化观测中,最常见的设施是引张线。引张线读数仪常用的有电容式和步进电机式2种,前者测读速度快,但对环境要求高,且线体太长时中间极易偏离;后者测读速度慢,但对环境的要求不高,长期稳定性较好。真空激光装置近几年发展较快,已在十几个工程得到应用,效果较好,但其造价较高,运行维护不便。近几年CCD式引张线式垂线坐标仪也在一些大型工程中得到应用,但应用时间较短。

    1.4监控主站

    在河道管理工作中,对于洪水以及输水航运功能的控制是为重要的,所以要做好水雨情的信息监测工作。传统的人工或者有线监测报告方式,经常会因为信息监测数据的失误而导致报送信息的失误,从而影响到河道管理的安全性。所以自动化信息技术的应用,能够利用卫星遥测通讯系统对水雨情状态进行实时监控,这项工作需要采集的数据量非常大,并且对于时间有着非常严格的要求。水雨情信息自动采集系统完成数据的采集后,会通过GSM中的短消息向控制中心报送数据信息,及时有效地为河道管理提供了准确的数据信息,对河道管理水平的提升起到了重要的作用。

    遥测垂线坐标仪。挠度用正、倒垂线组观测。垂线的读数仪器是遥测垂线坐标仪,其工作原理和特点与引张线仪一样。常用的是电容式和步进电机式2种,采用CCD式新型坐标仪的工程正在逐渐增加,个别大坝采用了国外的电感式坐标仪。

    主站的作用是对各个采集站进行管理和控制、发送和接收采集的信号、评价安全状况、报警、向远程信息中心(远程办公室或防汛指挥中心)发送数据。

    3.2闸门监测监控系统

    静力水准仪。垂直位移大都用静力水准观测,观测水平位移的真空激光装置也能同时观测垂直位移。应用较多的静力水准仪有差动变压器式和电容式2种,其它类型如弦式、步进电机式等只在个别电厂得到应用。

    为了便于堤防安全管理和系统维护,监控主站设在当地堤防管理机构的办公用房内较为合适。本系统将监控主站设在谌家矶堤防管理所。监控主站由以下部分组成:监测预警系统软件、工控微机(包括扫描、打印机等输入输出设备)、微波及通信模块、Modem、电话线路、报警指示灯、防雷装置等。

    闸门是控制河道水流的重要设施,以往都是采用手动的方式来对闸门的开闭进行控制,不仅工作效率低,并且功能比较单一。在自动化技术的运用下,可以通过计算机系统对闸门的开闭进行控制。与此同时,自动化系统还会进行自动采集信息功能,对于闸前后的水位、过闸的流量、水质以及供电系统的电量等都能够进行信息的采集,然后将这些数据保存在数据库中,为以后的工作提供了巨大的便利。

    弦式渗压计。通常用渗压计观测渗透压力和地下水位。应用最广的是国外生产的弦式渗压计,其特点是耐久性和稳定性都较好,但测值受大气压变化影响,小量程时,精度较难保证,应增设气压计等措施对测值进行修正。压阻式渗压计在一些水电站也有应用实例,它通过变送器后输出的是标准电流或电压信号,精度也较高,但其长期稳定性不够高。

    1.5 通信网络

    3.3堤防渗流监测系统

    渗流量仪。渗流量一般都用量水堰观测,通过测读堰上游水面高度,用三角堰或矩形堰流量公式换算出实际的渗流量。目前应用较多的是进口弦式微压传感器和电容浮子式水位计。由于对水面高度量测精度的要求极高,很多工程没有达到精度要求,总的来说效果不是十分理想。

    指在传感器、采集站、监控主站、远程信息中心之间进行数据和命令传输的由电缆、微波、电话网等组成的通信网络。

    在洪水季节,堤防的渗流状况非常重要,其直接关系到堤防运行的安全性,所以自动化信息技术能够对堤防的渗流状况进行实时监测,在采集数据信息后进行分析,能够准确的判断堤防的运行状态,以便及时的做出应对措施,确保堤防的安全性。自动化信息系统采集的数据包括堤防的变形状况、渗透的压力和渗流量、防洪墙的地下水位以及堤身土的含水量等信息,能够及时的反馈堤防的安全系数,提高了洪水期河道管理的安全性。

    应力、应变传感器。应用最广的应力、应变传感器是差动电阻式仪器,它的特点是价格低廉,精度可以满足要求,长期稳定性较好,但外接电缆不宜太长。近几年在一些大型大电工程中采用进口或组装的弦式仪器的逐渐增多,它的精度和稳定性较高,信号不易受干扰,便于长距离传输。

    信息传输方式可以根据实际需要和环境条件选择,专用电缆、超短波、微波、电话网络以及地球同步数字卫星等都可以作为信息通讯的手段。本系统中包含有3种通信方式:在传感器与采集器之间是电缆线连接(电缆线以埋在地下较为恰当,要注意防水和防破坏),采集站与监控主站之间用微波方式,而主站信息可以通过电话网络传至任何一个地方。微波通信采用RS485方式,电话通信采用Modem方式。各通讯环节都需在使用前检测,以保证不发生通信故障或失真。

    洪水对堤防存在巨大的威胁,所以为了确保河道运行的安全性,自动化系统具有提前预测洪水的功能。在自动化信息系统中,会建立一个实时的数据库,然后通过预报模型库对采集的信息数据进行分析,进行掌握洪水的状况。自动数据信息采集装置会对流域上的水情状况进行实时的监测,然后传输到数据库中,通过相应的操作指令,进行预报计算功能。一般情况下,洪水预报系统具有数据查询、绘制水文预报以及洪水预报等功能,以此来对洪水进行提前预报。

    2、量测控制设备量测控制设备的英文缩写为MCU,是监测自动化系统的核心设备。MCU的主要功能有:传感器信号采集,测点切换, A/D转换,数据通信,数据存储,电源管理和时钟等。

    1.6 安全评价模型

    3.5水质监测和预报系统

    MCU与外界的数据通信协议基本上都是RS-485, 标准节点数为32个,通信速率与距离成反比, 1000m以内为9600bps。MCU与外界的数据通信方式最常见的是双绞线,传输距离较远时也有采用光纤的,个别受地理条件限制不便敷设电缆的地方也有采用无线通信,近年也有采用短信通讯的。目前随着光纤通信成本的下降,用光纤代替双绞线已变为现实。

    在预警系统中,安全评价模型是至关重要的部分。有了安全评价模型,才能根据监测数据评价堤防的安全。而安全评价的可靠性除了依赖于监测数据的准确性,主要就取决于评价模型的合理性。因此,在预警系统设计和研制中,一定要建立针对堤防具体条件和运行环境的合理的安全评价模型。但是,由于问题的复杂性,合理的安全评价模型有待于在堤防监测实践中摸索。

    随着水务部门对于河道管理生态性的要求,在河道管理中,越来越重视水资源的质量。水质监测和预报系统主要是利用自动化仪器对水质进行检查和分析,从而及时的监测水质。在水质监测和预报系统中,通过监测、控制、分析和通讯等一系列程序,进行水样的自动采集和预处理,在检测结果出来后存储在计算机中,也可以进行数据的传输。自动化水质监测和预报系统对于河道的水质状况进行实时的监控,能够及时的掌握水质状况,为河道管理提供了有利的依据。

    3、中央控制设备

    堤防渗流是一个饱和-非饱和、非稳定-稳定的发展过程。加之渗流场有不同程度的非均质和各向异性,几何形状和边界条件又很复杂。使得采用确定性方法计算堤防的汛期动态渗流非常困难,难以准确计算和考虑各种复杂情况。对于这种非确定的、动态变化的、部分信息环境的情况,基于现场观测的数据统计、处理、推断方法,直接用于堤防渗流险情的判断和预报是比较合理的。但是,这方面的研究工作还很少见。

    4结束语

    以往的中央控制设备主要指监控主机、管理主机、不间断电源及其它一些打印绘图设备。现在随着计算机网络的普及,已被一个包括专用服务器和若干台客户机组成的小型观测局域网所替代。监控主机由于要求24h连续运行,早期一般都选用工控机。随着微机的普及,现在普通微机的稳定性和可靠性已大大提高,且价格明显低于工控机,因此很多工程都选用品牌微机作为监控主机。当然,还有一个因素是由于监测和信息管理网络化后,一般都有一个专用服务器储存监测数据和水工的有关电子化档案,监控主机的作用其实已减弱为单纯的采集数据,即使采集机损坏也不致于造成数据丢失。

    在边坡稳定方面,力学性分析方面(极限平衡法和有限元法)对于一些基本稳定或基本不稳定的边坡,能够作出合理的定性的判断,但对于一些介于稳定与非稳定之间的边坡,却难以准确计算安全程度。尤其对于发生了一定位移的边坡,力学分析法很难判断是否会继续滑动抑或保持稳定。这一方面是由于力学分析法本身含有诸多假定,不能精确,另一方面是由于边坡土性不均匀和边界条件复杂。因此,对于一个滑坡的评价和预报,除了做一些力学分析外,主要也是以现场的位移监测成果为依据。基于现场观测的数据统计推断方法,早已用于滑坡的判断和预报。在这方面国内外已有很多的研究工作和实践经验。但是,位移的发展究竟达到什么速率和满足什么条件,就能判定是否将发生滑坡,尚没有一个明确的标准,也就是说还没有一个滑坡发生的充分的判据,实践中不同研究者采用了各种不同的数学或经验的方法。堤防的滑坡又有自身的特点,它往往是与河流冲刷引起的崩岸联系在一起,其安全评价和预报有更大的难度,研究也很少。

    河道管理是水行政府主管部门工作的重要组成部分,尤其是在全球的水资源日益稀缺的背景下,加强对水资源的管理,提高河道管理工作效率尤为重要。自动化技术在河道管理中的运用,充分的利用了计算机技术、通讯技术以及各项自动化设备,对于河道管理中需要的各项数据信息实时监控,大大地提高了河道管理的工作效率,确保了河道管理在安全性、生态型、观赏性、亲水性等方面的高效兼容,河道管理自动化必将成为未来发展的主要趋势。

    4、软件

    基于预警系统的需要和上述研究现状,本项目研究和建立了初步的以监测数据为基础的渗流安全评价模型和滑坡预测模型。前者系以土层实际承受的渗透水力坡降与土的临界水力坡降进行比较,分为安全、轻度危险、严重危险和即将破坏4级标准。后者为采用灰色和突变理论对堤坡位移和滑坡与否进行预测。此外,为考虑各种土层厚度不均匀和土的抗渗强度的不均匀性,建立了渗流安全评价的概率模型。为了对下一时刻的渗流安全进行预测,建立了渗流安全灰色预测模型。表1是所建立的模型种类名称。

    参考文献

    软件一般包括采集软件及监测信息管理软件2部分。采集软件通常都具有测点管理、选点测量、选MCU测量、自报式测量等功能,还有对测值是否超限的简单评判功能。为便于操作,采集软件界面一般都比较直观,测点位置、大坝剖面图等在窗口上一目了然,观测人员能方便地点击测点进行采集等操作。自动采集的数据大多储存在桌面数据库上(如Access、SQLAnywhere等)。此外,系统的的基本特征参数、测点的属性、计算公式等也都储存在该

    1.7 系统软件

    [1]高长春.城市河道管理与信息化[J].水利发展研究,2012,6.

    数据库上,有些系统甚至把与MCU通信的指令也储存在该数据库上。国家电力公司大坝安全监察中心近几年在全面调研水电厂监测自动化改造情况、充分了解行业需求的基础上,开发出了全新的大坝监测信息与水工安全管理软件,已经在几个大型水电厂得到应用,成效显著。

    系统软件实现的主要功能包括;采集、检测、控制、存储、计算处理、安全评价及预测、通信等。

    [2]向红.梅汾河河道工程管理信息系统的创建与研究[D].太原理工大学,2010,5.

    总结:我国大坝监测自动化发展虽然成绩可见。但仍存在不少问题,系数的可靠性、稳定性、有效性、针对性有待进一步加强,监测人员的业务水平有待进一步提高。随着全社会科技进步的加快,预计将涌现出大量自动化监测新技术和新产品,水电站大坝监测自动化将在实用化的基础上向智能化发展。

    1.7.1软件开发工具

    [3]林平军,严平.信息技术在城市河道管理中的应用[J].科技传播,2011,6.

    参考文献:

    选用目前普遍使用Windows9x的32位操作系统的PC电脑平台作为本软件的开发平台,可以满足本预警系统的开发要求。采用MS公司的VC++的VB6.0作为开发环境,可以广泛利用Windows下的各种资源,如各种控件、OLE对象等,其提供的数据控件、访问对象等可以方便地进行数据库系统的开发,VC可以直接对底层进行访问。

    [1]方卫华,王润英.大坝安全监测自动化系统的选型与考核[J].红水河,2000.

    1.7.2 实现的功能

    [2]方卫华.大坝安全监测自动化的仪器选型[J].红水河,2001

    软件采用模块结构,有数据采集处理和安全评价预警两大模块。实现的主要功能有:

    [3]方卫华.大坝安全监测仪器的综合评判[J].水利水电技术.2000.

    数据采集处理模块:设采集站选择菜单,监测剖面图形可以绘制和修改;传感器可以逐个在监测剖面上安装并以填表形式输入编号,类型、型号、量测范围、生产厂家、标定系数、安装部位以及安装时间;可以随时设置或取消报警限值;采集的数据以传感器编号顺序列表,注明采集时间;以采集值和时间为轴,显示信号的时间变化过程,时间轴可以定义,如秒、分、小时、天;数据库可以随时调出查看、编辑、另行存储。自动采集的孔隙水压力过程线的显示页面形式。

    [4]孙延才.分散型控制系统[M].北京:海洋出版社,1992. a

    安全评价预警模块:设有采集站选择菜单;调用采集处理模块的数据;有渗流评价、预测模型及滑坡预测模型;评价结果自动弹出;当有警情时自动弹出报警窗口、发布报警蜂鸣和电话拨号指令。渗流安全评价结果的显示页面形式。

    远程信息管理:接收监控主站的参数与数据库,随时了解堤防运行现状;安装有与主站相同的安全评价与预警软件,以便能够进行远程的安全评价和预测。

    总之,本系统软件灵活适用、功能齐全,适用于堤防的监测与安全预警。

    2 结语

    监测预警系统主要需要解决以下3方面的关键技术问题:合理的监测布置原则;自动化采集和通信技术;安全评价和预测的理论模型。谌家矶堤防监测预警系统DSEWS作为一个试验研究项目,进行了各方面的研究和摸索,系统已经建成并经历过了一段时期的运行考验,显示系统的自动化采集及远程通信稳定可靠,监控主站和远程终端可随时监视堤防运行情况及安全状态。通过模拟演示,表明系统具有可靠的自动报警功能。系统的软件界面功能丰富、直观、使用方便,符合工程专业特点。DSEWS是一个利用现代科技手段建立的国内第一个堤防安全监测预警系统,在长江堤防、病险水库的管理以及滑坡预测等方面具有广泛的推广应用前景。

    参 考 文 献:

    [1] 长江水利委员会。一九九八年长江防汛总结[R].1998,12

    [2] 李思慎。长江堤防渗流控制的实践与经验[J].水利建设与管理,1999,。

    [3] 曹敦履。长江干堤渗流稳定的评价及防护措施[J].人民长江,1993.

    [4] 曹敦履。长江堤防渗流管涌的数学模型[C].93全国水动力学研讨会文集,1993,9.

    [5] 顾冲时。大坝安全综合评价专家系统[M].北京:科学技术出版社,1997.

    [6] Cedegren H R.Seepage in earth dam,Embankment Dam Engineering[M].John Wiley,1972.

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