大壩安全信息管理系統(tǒng)改進(jìn)與應(yīng)用探討

■劉錦芳 ■福建水口發(fā)電集團(tuán)有限公司，福建 福州 350004

經(jīng)緯度測定儀(全站儀)以及水準(zhǔn)儀是測量大壩變性監(jiān)測數(shù)據(jù)變形點的水平位移和垂直位移的，其中水平位移測量的方式包括邊角交會，極坐標(biāo)和前方交會等，垂直位移的測量方法常常包括復(fù)合水準(zhǔn)路線和閉合路線等。測量所得的數(shù)據(jù)將會保存在儀器當(dāng)中，當(dāng)結(jié)束測量后，還需要將儀器和計算機(jī)連接，并用專門的軟件讀取測量所得數(shù)據(jù)。在讀取數(shù)據(jù)過程中，軟件的使用對于保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整正確具有重要意義。本文就將來探討一下變性監(jiān)測數(shù)據(jù)處理存在的問題，并針對這些問題，提出一些關(guān)于改進(jìn)，應(yīng)用大壩安全信息管理系統(tǒng)的措施。

1 變形測量數(shù)據(jù)存在的問題

1.1 不能有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)管理

目前許多水電站使用專門的測量軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的測量計算，專門的軟件讀取數(shù)據(jù)，但是每次測量所得的數(shù)據(jù)都是用文件的形式去保存。這樣做的弊端便是很難進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理，且更新數(shù)據(jù)的過程較為繁瑣。眾所周知，現(xiàn)代是個信息化爆炸的時代，上一秒的數(shù)據(jù)和下一秒的數(shù)據(jù)或許都會不同，測量出的數(shù)據(jù)如果不能夠進(jìn)行管理，并且得到及時的更新，對于使用者的影響是巨大的。尤其是關(guān)乎安全性的數(shù)據(jù)，更需要及時反饋到管理者的手中，才能幫助其做出正確的決斷。因此當(dāng)前的變形測量數(shù)據(jù)存在管理方面的問題。

1.2 計算結(jié)果有偏差

在使用測量計算軟件的時候，有些軟件需要事先計算方向的測回平均值，對邊角進(jìn)行改正計算，然后再將計算測量值輸入軟件當(dāng)中進(jìn)行平差計算，有些測量軟件是直接讀取原始文件數(shù)據(jù)，并同時計算測回平均值，邊角改正值和平差值。在邊角交會值計算過程中，軟件系統(tǒng)一般不會提示閉合差的情況，導(dǎo)致粗差分析出現(xiàn)偏頗，如在閉合差最大時最小二乘法平差結(jié)果會出現(xiàn)偏差。因而當(dāng)前的變形測量數(shù)據(jù)還存在計算結(jié)果處理不精準(zhǔn)的問題。

2 大壩安全信息管理系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)想

2.1 對測量數(shù)據(jù)管理問題的改進(jìn)

以往的大壩安全信息測量數(shù)據(jù)都是通過軟件讀取數(shù)據(jù)，改進(jìn)后的大壩安全信息數(shù)據(jù)是通過專門的測量儀測量數(shù)據(jù)并采取人工輸入的方式處理數(shù)據(jù)。通過建立專門的安全信息數(shù)據(jù)庫，可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存儲，在數(shù)據(jù)庫里，所有的原始記錄數(shù)據(jù)都能夠得到很好地存放，而計算各類數(shù)據(jù)的各個參數(shù)，例如邊長的加常數(shù)，乘常數(shù)和水準(zhǔn)尺的每米直長改正等，以及工作基點的坐標(biāo)和高程等，也將在數(shù)據(jù)庫得到存放，從而幫助管理人員進(jìn)行計算。計算得出的變形數(shù)據(jù)可以同其他的測量數(shù)據(jù)一樣在存儲庫里進(jìn)行查詢，報表制作，過程線繪測等操作。

通過對測量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的改進(jìn)，可以避免數(shù)據(jù)的丟失，重復(fù)累贅。而且相對于文件形式的保存管理，改進(jìn)后的管理系統(tǒng)管理起來更方便，管理人員的專業(yè)性要求也較之以往更低，對特定人員的依賴也更小，因此在交接工作的時候可以避免工作連續(xù)性中斷的問題。再者，對于測量處理的數(shù)據(jù)有所疑問的時候，運(yùn)用新的信息存儲處理系統(tǒng)可以很方便地進(jìn)行查詢，瀏覽以往的原始數(shù)據(jù)，并且對測量的過程進(jìn)行查看，如果發(fā)現(xiàn)測量值確實存在偏僻，還可以重新進(jìn)行計算，并且將改正結(jié)果輸入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更正。最后，改進(jìn)后的測量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)還可以實現(xiàn)讓變形量和其他數(shù)據(jù)一起在數(shù)據(jù)庫里進(jìn)行查詢，報表制作，過程線測繪的目的，使用者可以根據(jù)所繪制的過程線圖對數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行觀測，從而對數(shù)據(jù)的變化情況有一個大體了解。

2.2 對測量計算結(jié)果處理等的改進(jìn)設(shè)想

人工計算測量的原始數(shù)據(jù)存在著許多的問題，例如測量精準(zhǔn)度不高，出現(xiàn)錯亂，錯漏等現(xiàn)象，或是計算用時較長，難以進(jìn)行驗算等。因此要改進(jìn)測量計算結(jié)果，則需要將測量的計算方式由人工計算改為機(jī)算，使用機(jī)器計算的優(yōu)勢顯而易見。首先，測量所得的原始數(shù)據(jù)和測量方式，所需要參考的參數(shù)，計算公式都在計算機(jī)里，計算機(jī)的運(yùn)行速率比人高，而且計算機(jī)的出錯率低，精準(zhǔn)度高，最后，計算機(jī)可以同時處理大量的數(shù)據(jù)，大大提高計算的效率。

目前，常用的平面監(jiān)測方法中前方交會法，邊角交會法，極坐標(biāo)法。其中極坐標(biāo)法沒有多余的測量值，不存在閉合差，平差，因而不需要再進(jìn)一步進(jìn)行計算，大大保證了計算的準(zhǔn)確率。邊角交會法則有兩個多余的測量值，可以直觀地按照極坐標(biāo)法測量位移點的坐標(biāo)閉合差，同時校核工作基點間的邊長變化情況，這樣在檢測觀測精度的同時，可檢測工作基點的穩(wěn)定情況。

對測量計算結(jié)果處理系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)之后，在進(jìn)行邊角交會值的計算時，可以為其提供坐標(biāo)閉合差的結(jié)果，還可以用工具對基點間的邊長和工作基點坐標(biāo)計算的邊長值進(jìn)行比較，從而計算出坐標(biāo)的閉合差。而在閉合差趨于極限的時候，運(yùn)用小二乘法進(jìn)行平差計算得出的結(jié)果會出現(xiàn)偏頗，因此需要在計算之前先進(jìn)行粗差分析。

3 大壩安全信息管理系統(tǒng)的改進(jìn)應(yīng)用

3.1 關(guān)于數(shù)據(jù)管理的應(yīng)用

原始數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是依靠文件進(jìn)行數(shù)據(jù)儲存，存在著一定的管理問題，比如難以對數(shù)據(jù)實施管理，很難保證數(shù)據(jù)的及時更新等，改進(jìn)之后的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)增設(shè)了變形數(shù)據(jù)管理模塊，從而能夠完成從數(shù)據(jù)入庫到計算處理的整個過程，并可以向用戶提供更為專業(yè)的精度分析，粗差定位分析，通過多種可能組合進(jìn)行查詢統(tǒng)計，使得用戶能夠變形測量結(jié)果進(jìn)行觀測分析。通過改進(jìn)，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中原始數(shù)據(jù)可以通過人工錄入或者是文件導(dǎo)入的方式，錄入或者導(dǎo)入庫中，并在原始數(shù)據(jù)庫中按照測量線路和測量周期進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存，從而方便了之后對數(shù)據(jù)的查閱和更正。

3.2 關(guān)于數(shù)據(jù)計算的改進(jìn)應(yīng)用

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)計算存在著數(shù)據(jù)計算精準(zhǔn)度低，對于一些存在多與測量值計算且該測量值會影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的數(shù)據(jù)來說，該測量值的計算更加重要。比如在閉合差過大的時候，運(yùn)用小二乘法計算出來的數(shù)據(jù)就會有所偏頗。對計算機(jī)或是其他的計算機(jī)器進(jìn)行初始的配置之后，軟件能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行大量精準(zhǔn)計算，不僅節(jié)省了人力物力，還能夠考慮到測量的方方面面，從而確保數(shù)據(jù)的完整正確性。其中進(jìn)行測量的數(shù)據(jù)包括各個測回值的平均值，邊長的氣象改正值，常數(shù)改正值，改平值，投影以及水準(zhǔn)尺長改正，邊角交會的X 坐標(biāo)，Y 坐標(biāo)，工作基點和三個閉合差等。通過對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所計算處理的數(shù)據(jù)還能得到改正，使用者也能根據(jù)此對數(shù)據(jù)進(jìn)行前后對比，對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對比，其中重點數(shù)據(jù)還能使用不同顏色的方框，數(shù)字為使用者進(jìn)行標(biāo)注，從而方便其更好地發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中存在的差別，并根據(jù)此進(jìn)行誤差分析等數(shù)據(jù)分析。

3.3 關(guān)于數(shù)據(jù)查詢改進(jìn)應(yīng)用

由于所有的數(shù)據(jù)都保存在數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，可以很方便地對數(shù)據(jù)的歷史記錄和測量過程等信息進(jìn)行查閱，追溯以往數(shù)據(jù)錄入記錄，可以很方便地對數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行檢查，并對其進(jìn)行重新計算。其中查詢數(shù)據(jù)有兩種方式，其一是以觀測點為主線查詢各次的觀測值，坐標(biāo)以及閉合差，其二是以觀測的方法為主線查詢原始的觀測數(shù)據(jù)。通過對數(shù)據(jù)查詢的改進(jìn)，數(shù)據(jù)丟失的問題將能夠得到極大的改善，數(shù)據(jù)的正確性也能夠得到保證。

總而言之，變形測量的特殊性決定了總會有一定比例的數(shù)據(jù)會超出精準(zhǔn)度的要求，導(dǎo)致數(shù)據(jù)計算的結(jié)果與實際結(jié)果之間出現(xiàn)偏差，因此返回去查詢計算是提高數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度的一個重要途徑。大壩安全信息管理系統(tǒng)改進(jìn)就是要改進(jìn)其數(shù)據(jù)管理儲存庫，使得數(shù)據(jù)的保存管理，查詢，計算處理等各個環(huán)節(jié)的方便性，精準(zhǔn)度都有所提高。再者，由于變形測量數(shù)據(jù)的專業(yè)性質(zhì)，軟件能夠提供更多的專業(yè)性的幫助，從而使得技術(shù)人員能夠更加方便地對數(shù)據(jù)進(jìn)行測量評估，大大提高了應(yīng)用效率。

4 結(jié)束語

綜上所述，大壩信息安全管理對于維護(hù)大壩安全具有重要的意義，通過改進(jìn)大壩安全信息管理系統(tǒng)，可以完成從數(shù)據(jù)入庫到對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算統(tǒng)計處理的各個環(huán)節(jié)。改進(jìn)要點就是要增設(shè)變形數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，將傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的文件儲存方式改為文件導(dǎo)入或者人工錄入的方式，從而提高對數(shù)據(jù)錄入中更新，改正，查詢等各方面管理的效率。再者，還要提高對數(shù)據(jù)處理改正的效率，提高存儲數(shù)據(jù)的正確性，比如對邊角交會值的測定及改正，各類測量方式多余測量值的改正等，從而讓數(shù)據(jù)的使用者用得放心，用得安心。

［1］趙斌.大壩監(jiān)測數(shù)據(jù)自動整編模塊［J］.水電自動化與大壩監(jiān)測，2002，26(4):45 -47，51.

［2］錢小剛，蔣波，陳健等.大壩安全信息管理系統(tǒng)改進(jìn)與應(yīng)用［J］.水力發(fā)電，2014，40(8):25 -27.