大壩安全監測自動化系統軟件的應用探討

【摘要】大壩安全監測資料作為實現大壩安全管理的重要信息，同時也是大壩安全狀況進行評價的基礎資料。監測自動化不僅是監測資料快速準確獲取的有效手段，而且還是為大壩安全狀態實施評價的重要決策方式。本文通過對大壩安全監測自動化系統軟件的應用現狀進行梳理和總結，并對其未來各方面的發展趨勢予以探討。

【關鍵詞】大壩安全；自動化監測系統；軟件應用；現狀；趨勢

我國于上個世紀70年代開始對大壩安全監測自動化系統軟件進行研究，80年代得到長足發展，90年代以后現代科學技術得到實質性發展，尤其是通信技術、微電子技術及傳感技術的深入發展及創新，我國大壩安全監測研究得到跨越式發展。進入21世紀伴隨著云計算、物聯網、大數據處理等新興信息化技術的發展，安全監測系統應用的實用性、可靠性、穩定性以及實時性均得到較大提升，大壩安全監測自動化已經步入深入應用時期。

1、大壩安全監測自動化系統軟件應用現狀

1.1 監測自動化。大壩安全監測信息是支撐大壩實現在線安全管理的重要信息，同時也是對大壩安全實施評價的基礎性資料。隨著自動化監測技術的不斷發展，自動化監測手段不斷被應用在實際工程項目中。對于自動化在線監控而言，其主要包含有三部分，分別為在線監測、在線檢驗與在線快速安全評估。其中在線數據采集是其本質基礎，而在線快速實施安全評估則為其核心。自動化監測核心流程包括：利用布設的各類監測傳感器、信息監控設備、數據傳輸裝置構建自動化采集硬件體系，定期或實時采集監測信息集中存儲，并采用各種監控指標與實測數據進行對比和校驗，針對所得實測值對異常方面實施快速及簡便的判斷和評估工作。

1.2 數據采集系統。當前國內大壩安全監測數據自動采集系統，依據采集方式方面的不同，可大致劃分為三類，分別為混合式、分布式及集中式。數據采集單元（MCU）是大壩安全自動化采集系統的重要組成部分，當前具有特色及代表性的MCU有澳大利亞的DTMCU系統，美國的GeoMATION2300系統以及國產的DG型系統及DAMS型系統。這些系統在實際工程實踐當中得到不斷完善及多元改進，其在技術方面已經逐漸成熟，在大壩安全監測數據自動采集系統中相應的可靠性、穩定性及實時性方面均得到顯著提升。

1.3 信息管理系統。目前大壩安全監測信息管理系統通常包括數據預處理、在線監測、信息檢索、圖形制作、統計模型、離線分析等功能。系統架構主要采用B/S、C/S和混合模式三種架構，信息管理利用客戶端計算機作為工作媒介，以單機應用程序或網頁瀏覽的形式對外發布安全監測信息，并對實際監測項目中所涉及的監測儀器、測點、設備等信息進行集中批量化管理。中心服務器采用專業數據庫管理引擎實現大壩安全監測綜合數據的集中管理，將數據原型觀測數據、整編數據以及外部數據進行融合，構建安全監測專題數據庫，為信息發布和資料分析提供信息支撐和數據保障。此外采用包括GIS在內的多種先進信息化技術，對監測信息的圖形可視化、構建數學模型及離線分析等方面進行功能開發，實現輔助決策，提升信息管理系統操作的便捷性、數據的可靠性、界面的友好性。

2、大壩安全監測自動化系統軟件發展趨勢

2.1 運用網絡、通信及計算機技術，為大壩安全監測提供更好的安全管理服務給予實現。大壩安全監測最終目標在于，通過運用安裝在大壩上的監測儀器，人工巡視檢查資料，對大壩性態進行綜合分析和評價，對大壩運行狀態給予了解，及時發現隱患和問題。采取工程或非工程措施，促使大壩在安全運行方面得以保證。也就是說為大壩安全管理提供相應服務，并將大壩通信及安全信息功能，更加快速、準確及高效的提供給各級大壩安全主管部門。對于大壩安全監測自動化而言，在遠程通信及網絡方面的功能必須具備，能夠幫助各級主管部門，對大壩的實際運行狀況更加準確及快速的了解。另外利用分析評價系統，對其實施綜合分析操作。當大壩安全度及安全狀態完成評判后，將最終數據給領導，作為其開展調度及決策的有效依據，最終促使大壩在在線管理方面的實現。

2.2 智慧水利和智能推送服務的構建。以省為單位，以各地現有的水利信息系統為基礎，對信息基礎設施給予重點建設，初步構建以系統全面融合、信息資源充分共享及服務和管理需求為導向的統一架構，基本構成一套對各地區水利信息資源予以覆蓋的水利綜合信息應用平臺。首先通過運用智能感知技術，實現信息采集站點建設的規模化，實時檢測諸如水土保持、水文及水質等基礎信息，定位跟蹤處理災情全過程；運用4G等信息技術，實現計算機網絡及通信系統的構建，采用云計算等技術，完成水利綜合數據中心的構建工作。此外通過對業務需求進行分析及充分調研大壩安全現狀，在大壩等水利設施綜合數據中心基礎框架下，對大壩相關輔助系統進行重點開發和建設。最后需要對綜合信息管理平臺進行構建，基于水利應用系統，建立統一的水利綜合信息管理平臺，將智慧水利目標予以實現。通過構建智慧水利和智能推送服務，促進大壩安全監測的有效開展。

2.3 大數據信息挖掘技術在大壩安全監測系統中的應用。數據挖掘是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機的數據中，提取隱含在其中的、人們事先不知道的有用信息、模式和趨勢，并指導于實踐。隨著大壩工程規模的日益擴大和監測信息的積累，大壩安全監測信息及監測數據具有良好的挖掘條件。在大數據時代，大數據思維令我們在宏觀層面擁有了更好的認知能力和洞察力，有助于提高我們發現問題、甄別工程的判斷力。

就大數據的具體應用而言，利用互聯網技術、地理信息技術、三維數字化技術、物聯網技術、移動通信技術、衛星通信技術等最新成果，加快開發新一代基于云服務的可視化、專業化、智能化水電站大壩安全遠程在線監控和應急管理信息平臺。實現各個運水電站大壩日常管理和突發事件信息的報送、傳輸，促進監管機構、業主、研究機構等多層次、不同對象的大壩安全信息的互聯互通、會商決策、應急指揮和調度，從點、線、面有效構建大壩安全管理的大數據應用平臺，切實保障水電站大壩安全。

3、結語

隨著社會科技進步的加快，預計將有大量自動化監測新技術和新產品推廣應用，水電站大壩監測自動化必將會在實用化的基礎上朝著功能更強大，性能更可靠，測量更準確，維護更方便的智能化方向發展，大壩運行安全信息管理水平也會邁上一個新的臺階。

參考文獻：

[1]葉楓，張鵬等.水利領域云計算的現狀分析與思考[J].水利信息化，2014，02（1）.