水利工程中的自動化安全監測系統研究

劉玉帥 金波

摘 要：在水利工程中，自動化安全監測系統可以跟蹤施工進度，及時反饋施工過程遇到的問題，并向管理層發送相關信息，以保障節水工程的順利施工，確保節水工程安全和施工質量。本文詳細分析了自動化安全監測系統在水利工程安全檢查中的具體應用，以供參考。

關鍵詞：水利工程;自動化安全監測系統;數據采集單元

中圖分類號：TV698.1文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）35-0077-03

Abstract： In water conservancy projects， the automated safety monitoring system can track the construction progress， promptly feedback the problems encountered during the construction process， and send relevant information to the management to ensure the smooth construction of water-saving projects， and ensure the safety and construction quality of water-saving projects. This paper analyzed in detail the specific application of the automated safety monitoring system in the safety inspection of water conservancy projects for reference.

Keywords： water conservancy projects;automatic safety monitoring system;data acquisition unit

技術安全是節水工程運行的重要指標，目前，自動化安全監測系統廣泛應用在水壩、水庫、水管和輸水結構的安全管理中，也應用于節水項目。自動化安全監測系統結合了當前先進的工程監測成果和經驗，具有可靠、通用、復雜的特點，可以對水壩、水庫等進行實時監控，能夠準確描述水利項目總體情況，從而實現有效且準確的決策。

1 確定自動化安全監測系統的測量點

通常，在確定自動化安全監測系統的測量點時，人們要充分考慮是否可以采用自動化監控系統，明確其實際規模。一般而言，自動化安全監測系統的測量點確定有兩種方案。方案一是將應變監測器和滲透控制器安裝在自動化安全監測系統中。方案二是安裝所有能夠執行監測功能的設備（如滲透監測器）并與自動化安全監測系統相連[1]。

2 比較選擇接入自動化安全監測系統的測量點

2.1 方案一

方案一能顯示項目重要部分的測量點，其主要優勢為便于控制自動化安全監測系統的大小。在方案一中，通常，測量點的數量不會太多，測量點可以實現有效集中。利用方案一進行自動化監控，監控穩定性好，前期投入較低，監控效果良好。但是，方案一也有一定的局限性。比如，監測人員測量任務量相當繁重，其間需要輸入大量數據，這加大了監測人員的工作壓力，可能會影響測量數據的精確性[2]。

2.2 方案二

方案二適用于需要設置大量測量點的項目，可以提高監測速度，但是監測人員的測量任務比較簡單。方案二明顯減少了監測人員的工作壓力和任務量，有助于提高監測數據的精確性。不過，方案二的局限性是，項目前期必須投入大量資金和人力資源，若企業經營資源不足，則必將會對其建設成果造成不利影響。不僅如此，方案二的實施也有一定的復雜性，所以應用范圍相對較小[3]。

3 比較選擇自動化安全監測系統中的數據采集單元

自動化安全監測系統可以分為集中式自動監測系統和分布式自動監測系統。集中式自動監測系統用于項目的原始自動化監測，如今，分布式自動監測系統已經普及。若采用集中式自動監測系統，監測時必須施加很多模擬信號，容易造成很多噪聲。不僅如此，集中式自動監測系統的監測精度不高，信號傳輸距離很短，工作范圍受到極大的限制。相比之下，分布式自動監測系統主要發送數字信號，可以直接將其傳入數據采集的智能單元。不僅如此，分布式自動監測系統可以獨立進行更新，直接對節點進行控制。一般來說，自動化安全監測系統需要設定很多監控測量點，測量總線很長，而分布式自動監測系統更能與其相適應，因此應用范圍逐漸擴大。當前，人們要根據實際情況，選擇最佳的自動化安全監測系統。數據收集單元確定過程必須考慮以下因素：一是對環境有所響應的自我診斷功能，防雷系統具有有效性;二是確保運行準確、可靠;三是保證系統質量，檢查接口位置的完好性[3]。

4 比較選擇自動化監測系統的數據傳輸方案

4.1 網絡信息接口特征及其分布

人們要認真研究實際施工特點，了解監控點的分布和實際施工狀況，對項目的網絡接口進行科學規劃。通常，接口位于排水口內。

4.2 網絡信息的有關介質比選

電話線、雙絞線、光纜和同軸電纜是數據收集單元的主要通信介質。在選擇通信媒體時，要仔細考慮實際特性，讓所選擇的通信媒體可以滿足系統應用要求。

4.2.1 電話線。作為一種通信媒介，電話線具有較高的數據和信號傳輸速度，傳輸距離較遠。但是，這種通信媒介的缺點也很明顯。若以電話線為介質，則通常必須使用電話線相關設備，而且電話線傳輸數據的精度低，應用成本高。

4.2.2 同軸電纜。同軸電纜的結構如圖1所示，其抗干擾能力強，數據傳輸速度快，信息精度高。但是，如果以同軸電纜作為通信媒介，使用成本較高，通常在初期就限制了投資，其對預算有限的企業并不適用[4]。

4.2.3 光纜。這種介質具有較強的抗干擾能力，信息傳播速度快，經常應用在長距離信號和數據傳輸中，但是應用成本高，通常在初期就限制了投資。

4.2.4 雙絞線。雙絞線的結構如圖2所示，這種通信媒介的應用不需要在初期進行巨大投資。雙絞線具有高精度和高傳輸速度的優勢，應該置于中繼器的中央，提高信息傳輸的準確性。

4.3 選擇網絡拓撲結構

4.3.1 總線拓撲結構。這種拓撲結構的數據采集單元用一條線連接，即數據收集單元在傳輸介質上以一定間隔連接，而且數據介質和收集單元通過T接頭連接，使得不同的數據收集單元直接實現可靠連接并實現收集功能。總線拓撲結構具有介質少、結構緊湊、建設投資少的優勢，適用于低容量的小型水力發電廠。但是，總線拓撲結構的缺陷在于中斷會嚴重破壞整個網絡，維護費用較高，維護工具準確度要求高。另外，數據的傳輸量會隨著網絡節點的增加而減少。

4.3.2 星型網絡拓撲結構。這種拓撲結構完全不同于總線拓撲結構，而是將采集單元直接和監測管理站連接，形成圍繞監測管理站旋轉的結構，數據收集單元呈星形放射狀。星型網絡拓撲結構抵抗外部干擾的能力較強，數據收集單元故障不會影響整個網絡運行，數據傳輸速度很高。但其主要缺點表現為需要大量的傳輸媒體來構建拓撲結構。星形網絡拓撲結構不僅適用于節水項目，也適用于數據不能向中控室直接發送而且采集單元較少的工程。

4.4 選擇網絡方案

人們要根據實際情況，選擇最佳的網絡規劃，并根據傳輸介質和網絡結構，綜合考慮各種因素，通過分析對最合適的通信方式進行比較和選擇。比如，節水項目通常處于復雜環境，需要建立自動化安全監測系統，充分考慮各種情況，主要傳輸介質選擇光纜，雙絞線用作分支傳輸介質，支撐控制單元應使用總線。其需要與光纖收發器總線連接，這種方案中，環形網絡或輔助線路的斷開與否基本不受網絡操作影響，提升了系統操作的可靠性。該方案使用的網絡結構比較簡單，數據傳輸速度較高，使用材料較少，非常靈活。該方案還適用于圖像傳輸，在使用過程中不局限于數據傳輸，信息傳輸的效率和質量得到有效提高。雖然此方案可以以靈活的方式訪問輔助線路，而且輔助線路的數量可以適當增加，但是部署期間必須嚴格遵守數據采集單元的實際要求。

5 加強對水利工程的軟件管理和安全監測

人們要合理運用信息管理軟件，加強對水利工程項目的軟件管理和安全監控。信息管理軟件具有檢查功能，可以全面收集、處理和驗證數據信息，并將其輸入數據庫中。通常，其允許管理員在驗證信息的過程中從整個系統輸入數據。節水項目的評估和決策不僅涉及建筑物安全性和穩定性診斷，而且涉及數學模型的建立和定量分析。所以，要想保證水利工程順利實施，人們必須做好信息檢查。

6 結語

當前，社會經濟不斷發展，水利工程數量持續增加。本文從多個角度入手，分析了自動化安全監測系統在水利工程中的應用，以期保障水利工程安全穩定運行。未來，水利工程要合理運用自動化安全監測系統，加強安全監測，提升建設質量，保證自身的穩定性和安全性。

參考文獻：

[1]李謙.水利工程中安全監測自動化系統的應用方法[J].四川建材，2019（11）：137.

[2]劉宏.淺談西藏滿拉水庫大壩安全監測系統技術改造工程項目建設管理[J].西藏科技，2019（3）：78-80.

[3]郝治霞.安全監測自動化系統在水利工程中的應用[C]//建筑科技與管理學術交流會.2018.

[4]李佳宇.水利工程安全監測項目的自動化系統應用[J].黑龍江水利科技，2017（4）：45-47.