浅谈大坝安全监测自动化技术新发展和展望.doc

浅谈大坝安全监测自动化技术新发展和展望 　　【摘 要】大坝安全监测技术已发展成为一门新兴的技术学科和工程专业，是关系到社会公关安全的一项系统工程，对安全监测系统也不断提出新任务、新课题和新要求，同时电子计算机技术、激光技术、空间技术等高科技的发展与应用，有力地促进了安全监测技术的自动化发展。文章从监测技术方面介绍了各种监测自动化技术的发展和应用，阐述了当前安全监测自动化技术的最新发展状况，指出在多学科、多领域的融合下，安全监测技术应向一体化、自动化、数字化、智能化的方向发展；同时展望了监测技术的若干发展趋势和发展方向。 　　【关键词】安全监测；自动化技术；发展与展望 　　一、前言 　　安全监测是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形性态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。通常在水利水电工程中是掌握水工建筑物的实际性状，科学、准确、及时的分析和预报水利工程建筑物的变形状况，对水利工程建筑物的施工和运营管理极为重要。随着我国大型水坝建筑的增多和电子计算机技术、激光技术、空间技术等高新科技的应用，有力的促进了监测技术的发展。在仪器设备、监测技术、资料分析及监测自动化等方面总体上已接近或达到国际先进水平。目前安全监测自动化实现了运行变量的数据采集、传输，数据管理，在线分析，综合成图，成果预警的计算机控制网络化，并向一体化、自动化、数字化、智能化管理方向发展。 　　二、监测技术 　　1、传感器和光纤传感技术 　　测量自动化的初级实现是近十几年发展起来的传感器，推动了连续观测方法的兴起。它根据自动控制原理，把被观测的几何量（长度、角度）转换成电量，再与一些必要的测量电路、附件装置相配合，即组成自动测量装置。所以传感器是自动化观测必不可缺的重要部件。从外部观测的静力水准、正倒垂、激光准直到内部观测的渗压计、沉降计、测斜仪、土体应变计、土压计，其自动化遥测都建立在传感器的基础上。由于用途不同，传感器的形式和精度也不相同。它可以分为机械式、光敏式、磁式、电式传感器（又分为电压式、电容式、电感式），目前运用最多的是电式和磁式传感器。例如：四川美姑河公司水电公司柳洪电站大坝监测系统采用地震研究所研制的EMD-S型遥测垂线仪、EMD-T型引张线遥测仪，是用磁场差动法测量位移的2-D传感器，它独到的电路和结构设计，使仪器具有良好的线性度、极小的横向位移影响，且抗磁、防雷、耐潮，有极好的长期稳定性和可靠性。 　　光纤传感技术，光导纤维是以不同折射率的石英玻璃包层及石英玻璃细芯组合而成的一种新型纤维。它使光线的传播以全反射的形式进行，能将光和图像曲折传递到所需要的任意空间。而光纤传感技术是以激光作载波，光导纤维作传输路径来感应、传输各种信息。80年代中后期国外开始了应用于测量领域的理论研究，在美国、德国、加拿大、奥地利、日本等国已应用于裂缝、应力、应变、振动等观测上。凡是电子仪器能测量的物理量，它几乎都能测量，如位移、压力、流量、液面、温度等。其灵敏度对位移达10-3 cm，对温度达0.01 ℃。例如：四川美姑河公司水电公司营地滑坡治理工程抗滑桩的应力监测就采用震玄式传感器。它自动化程度高、数据读取方便快捷。国内从1990年开始在应用理论研究上有了较快发展，针对大坝监测研究的几种光纤传感系统已获得专利权。其具有几个优点：1、传感和数据通道集为一体、便于组成遥测系统，实现在线分布式监测；2、测量对象广泛，适于各种物理量的观测；3、体积小、质量轻、非电连接、无机械活动件，不影响埋设点物性；4、通信容量大，速度快，灵敏度高，可远距测量；5、耐水性、电绝缘好，耐腐蚀，抗电磁干扰；6、频带宽，有利于超高速测量；7、自动化程度高，仪器利用率高，性能价格比优。所以适用于坝体的温度、裂缝、应力变、水平、垂直位移的测量，监测关键部位的坝体形变。尤其可以替代高雷区、强磁场区或潮湿地带的电子仪器。 　　2、激光技术 　　激光技术作为一种简便、高效的测量方式成功地用于大坝坝体和廊道，提高了探测的灵敏度范围，减少了作业条件限制，克服了一定的外界干扰。激光用于水准仪，减少了读数和照准误差，提高了精度。试验表明，能在恶劣环境下进行，相对精度达10-7m左右。已在丰满、葛洲坝、小浪底、三峡等电站使用，并实现了自动化观测。它满足了大坝变形监测的及时、迅速、准确的要求，同时也有自身的局限性，即激光设备要求用于直线型、可通视环境，一般安装在直线坝的坝面或水平廊道，而对于拱坝、曲线坝则无能为力，所以实现激光转角将极大地拓展其使用范围。 　　3、GPS技术 　　GPS卫星定位技术已经渗透到经济建设和科学技术的许多领域，尤其对测量界产生了深刻影响。由于SA政策和AS措施，使得民用GPS精度不高，难以满足大坝安全监测的要求。随着研究和