水工建筑物安全監測自動化技術的應用

管維欣

四川涼山水洛河電力開發有限公司 四川木里 615800

隨著我國水利建設步伐的加快，水工建筑物存在年久失修的問題，水工建筑物的安全問題頻發，對于水利建筑物的安全監測非常重要，采用自動化技術進行安全監測，要確保測點的合理布置，確定測點數量，加強對于異?，F象的有效監測，可以得到有價值的數據，通過對水工建筑物的監測可以發現問題，并采取措施及時進行修復加固，可以增強水工建筑物的防洪功能[1]。

1 水工建筑物故障的原因

水工建筑物出現故障的原因包括自然因素和人為因素，自然因素主要是山體滑坡、地震等自然災害的影響，人為因素主要是前期設計時缺乏綜合考慮，有些水工建筑物在建設中沒有遵循施工標準和材料標準，導致水工建筑物不夠堅固，過低的水位面無法應對洪澇災害和大規模的地質災害，水流的腐蝕會造成混凝土的脫落，導致鋼筋和基石裸露等問題，從而造成安全隱患。

2 自動化監測技術的優勢

水工建筑物出現問題后會造成重大損失，因此相關部門要重視水工建筑物的安全監測工作，傳統的監測方法是人工巡查和攝像頭監測。隨著科學技術的發展，出現了自動化技術，自動化監測技術具有自身的優勢，技術人員通過對于自動化技術的掌握，可以進行有效的監測，國家頒布了自動化安全監測的技術標準，技術人員在監測中必須遵守自動化監測技術的規范。自動化監測技術不受天氣限制，不論狂風、雷雨、大霧、烈日等天氣，采用自動化監測技術都可以采集和分析數據，高質量的監測可以使水工建筑通過安全鑒定，可以產生經濟效益，降低了人工工作強度，可以避免人為數據輸入中的操作失誤，通過自動化的數據傳輸，可以更直接的掌控水工建筑物的運行狀態，可以快速診斷水工建筑物存在的安全問題[2]。

3 自動化監測的原則

水工建筑物的自動化監測要遵循相關原則，由于自動化監測涉及的范圍比較大，要保證分階段進行實時監測，自動化系統可以實時分析水流量數據，可以針對問題及時采取維護措施。安全監測使用的技術和設備要具有可靠性，對于突發狀況可以制定緊急預案，可以加強對于緊急安全風險的防控，由于各地區的自然環境不同，水工建筑物的功能和質量也存在差異，水工建筑物會出現不同類型的故障，可以根據國際標準衡量水工建筑物的各項指標。

4 安全監測自動化系統

水工建筑物的安全監測系統包括監控中心站和各部位監測站，可以形成監測局域網，安全監測系統具有較高的穩定性、適應性、可靠性，但是成本不高，因此這一系統的應用比較廣，水工建筑物的安全監測涉及多種項目，對于自動化系統的設計要確保實用、標準、通用、實時，可以采用網絡設備和網絡軟件，快速傳輸和分析數據，通過自動化數據備份可以在斷電的情況下保存數據，對于監測系統的設計要保證合理性，通過預警系統可以協助安全監測[3]。

自動化安全監測系統可以長期、周期性的采集數據信息，安全監測系統包括數據采集系統、信息管理系統、安全評價系統等，數據采集系統的一般構成包括電源設施、傳感器、通訊介質、測量控制裝置、數據采集工作站，信息管理系統包括錄入子系統、數據預處理子系統、誤差分析子系統，安全評價系統包括計算工作站、數據庫服務器等，不斷完善自動化監測系統的功能，可以提高安全監測水平。

5 自動化監測技術的裝置

水工建筑物的安全監測，采用自動化監測技術，需要的裝置包括：地下水位監測裝置、水平和垂直位移傳感器、中央空調裝置等，通過不同的裝置可以發揮不同的功能。

地下水位監測裝置包括弦式滲壓計，監測過程比較穩定，并且持久耐用，大氣會影響監測結果的準確性，通過輔助增設氣壓計，可以使滲壓計內部保持干燥，可以使監測數據更加準確，智能傳感器的應用將信息技術與感應技術相結合，有利于科學選擇監測點，可以避免人為電纜的鋪設，可以提升監測效率。

水平和垂直位移傳感器包括電機式和電容式，電機式不論在何種環境都能監測，具有較高的可靠性，但是監測速度比較慢，電容式監測對環境有要求，并且監測速度比較快，過長的線路可能會造成偏離。激光垂直監測成本比較高，但是監測效果好，自動化掃描儀可以高精度實時監測，采用遠程定位系統可以擴大監測范圍，但是成本比較高，對于技術操作具有較高的要求，保養維修要花費較大的成本，實時有效的監測水平和垂直位移，可以確保水工建筑物的正常運行。

中央控制裝置包括后備電源、任務主機、顯示裝置、監控裝置等，隨著我國科學技術的發展，中央控制設備逐漸被工業控制計算機取代，工業控制計算機的穩定性和適應環境的能力比較強，在水工建筑物的安全監測中應用比較廣[4]。

6 科學設置測點

水工建筑物所處的環境比較惡劣，在惡劣的環境中要廣泛分布測點，測點可以布置在重要部位，并且測點要保證間距，可以保證全面監測，可以防止重要數據信息的遺漏，因此測點必須要有代表性，選取的測點要能夠顯示最大的安全風險，可以在安全風險最大的部位設置測點，測點的設置要保證均勻性，對于安全風險比較高的部位，可以布置的比較密，安全風險小的部位可以布置的比較稀。

7 自動化設備的應用

水工建筑物的安全監測中，通過應用先進的設備，可以使數據采集更加準確、快速，智能傳感器可以采集和存儲數據信息，通過自動監測設備的穩定運行，可以保證監測質量。監測中設備的使用要進行編號，可以用科學的規則進行編號，從而方便使用，隨著我國科學技術的不斷發展，出現了新型的監測儀器，傳感器是光纖監測儀器，可以將光纖上的物理量轉化為光信號，從而進行分布式測量，智能監測儀器可以將物理量轉化為數字信號，可以增強抗干擾能力，可以方便信號的傳送，有些監測儀器可以對多個物理量進行監測，技術人員要掌握自動化設備的操作方法，通過正確的設備操作，可以確保高質量完成安全監測工作[5]。

8 數據庫技術的應用

水工建筑物安全監測中獲取的數據比較龐雜，有些數據可能存在偏差，在檢驗的過程中可以篩選數據，要防止采集中出現錯誤或記錄錯誤等問題，監測數據要保證完整性，對于采集的數據要進行存儲和處理，通過數據備份可以防止丟失數據，采用智能化算法可以分析數據，智能化的分析計算可以避免人工誤差，可以使監測結果更加可靠，發現安全隱患要及時進行防范，根據監測結果可以判斷水工建筑物的安全性。

建立數據庫可以保證數據信息的安全存儲，管理人員可以分析數據庫中的數據信息，通過分析可以了解水工建筑物的運行情況，對于數據可以進行自動化處理，可以進行安全評價，安全評價要從結構安全、工程質量、金屬結構安全、抗震安全等方面進行評價，采用科學的評價方法可以確保評價的嚴謹性和合理性，可以評價水工建筑物的安全狀態，可以預測可能出現的安全風險并制定緊急預案，可以確保水工建筑物的運行安全。

9 自動化監測技術的應用

水工建筑物的自動化監測要采集信息，要對水工建筑物進行滲流、變形、水力學、水文、氣象、震動等情況進行全面監測。通過監測要保證基礎結構沒有出現變形，要監測垂直和水平面的位移情況，對于混凝土水工建筑物可以設置多個測點，通過自動化監測可以掌握水工建筑物的運行情況，可以根據監測數據制定水工建筑物的維護方案，通過維護可以提升水工建筑物對于自然災害的應對能力，可以避免自然災害造成的損失，同時可以對農業發展進行調水，有利于防洪抗旱，促進我國經濟的發展。以下具體分析自動化監測技術的應用：

9.1 滲流監測技術的應用

水工建筑物的滲流包括壩基和壩體滲流，滲流監測中要對滲透壓力、滲漏量、地下水位、繞壩滲流等情況進行分析，安全監測的重點是對滲流量和滲透壓力的監測，對于洪澇多發的地區可以進行全天監測，可以將壓力監測孔設置在基礎廊道，可以將測點設置在壩體的不同地段，通過區域監測的計算可以形成總滲流量，將測點設置在壩底的集水區可以監測土石壩，可以將地下水測點安裝在大壩兩側，加強對于水位變化的監測，土石壩的滲流監測，可以對壩底部滲水匯集處進行重點監測，滲流監測可以使用溫度監測儀進行監測。

滲流量監測可以對大壩的安全性進行綜合評價，可以采用測壓管法、測流速法、容積法、量水堰法等方法進行測量，根據不同的流量，可以采用不同的測量方法。測壓管法主要是對浸潤線、地下水位、繞壩滲流、滲壓壓力等情況進行監測，可以根據適用范圍科學運用測量方法，測壓管的使用要確保對于管口的保護，要防止地面徑流和降雨影響管內水位，要防止泥沙沉積造成的不良影響，對于測壓管要檢驗靈敏度并加強定期維護，可以保證測壓管發揮正常功能。

9.2 變形監測技術的應用

對于水工建筑物的監測要對結構形態是否存在變形進行監測，結構形態良好可以保證運行的安全性，由于長時間的使用，大壩可能會出現水平或垂直位移，對于是否發生位移可以進行變形監測，可以防止出現嚴重問題，對于混凝土壩可以劃分壩段，可以將監測點設置在各個壩段，一般監測點在三個以上，土石壩可以在壩頂和后部設置位移監測點，大中型水庫壩中要加強變形監測，差動電阻儀可以監測內部的變形，變形監測要對位移、撓度、傾斜、裂縫等情況進行監測，可以采用全站儀的方法進行監測。

9.3 水力學檢測技術的應用

水工建筑物的安全監測要進行水力學監測，水力學監測涉及水面線、流態、流速、動水壓力、泄流量等方面的檢測，在安全監測技術規范中已經將水力學監測納入規范中，可以根據結構分析和模型實驗確定測點布置，通過監測可以了解水工建筑物的水力情況。

10 結語

綜上所述，加強對于水工建筑物的安全監控，可以保證水工建筑物的正常運行，采用自動化監測技術，可以提升監測質量，通過監測和維護可以確保水工建筑物的安全性，從而延長水工建筑物的使用年限。本文主要分析水工建筑物故障的原因、自動化監測技術的優勢、自動化監測的原則、安全監測自動化系統、自動化監測技術的裝置、科學設置測點、自動化設備的應用、數據庫技術的應用、自動化監測技術的應用，通過本文的研究，旨在提升水工建筑物安全監測自動化技術的應用水平。