關(guān)于水庫大壩安全監(jiān)測自動(dòng)化技術(shù)的探討

李積強(qiáng)　高世宇　祁維青　張永強(qiáng)

摘 要

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水庫大壩對工業(yè)和農(nóng)業(yè)的影響日增月益。水庫大壩的安全問題與我國的民生問題之間的聯(lián)系越來越緊密。我國建筑的水庫大壩數(shù)量眾多，在安全管理方面也有相對完整的措施體系，但缺乏一定的自動(dòng)化技術(shù)指導(dǎo)。下文就如何提高水庫大壩安全監(jiān)測自動(dòng)化技術(shù)問題，談?wù)効捶ā?/p>

關(guān)鍵詞

水庫大壩;安全;自動(dòng)化

中圖分類號(hào)： TV698.1 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.04.67

0 前言

當(dāng)今是人工智能時(shí)代，各行各業(yè)都在順應(yīng)時(shí)代潮流，積極改革。水庫大壩安全監(jiān)測也應(yīng)該順應(yīng)科學(xué)化時(shí)代的發(fā)展要求，采取自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行安全監(jiān)測，提高對水庫大壩安全監(jiān)測的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。用自動(dòng)化的技術(shù)對水庫大壩進(jìn)行安全監(jiān)測能夠有效減少風(fēng)險(xiǎn)，是確保水庫大壩安全運(yùn)行的重要舉措。

1 水庫大壩安全監(jiān)測自動(dòng)化的意義

以自動(dòng)化的方式實(shí)現(xiàn)對水庫大壩的安全監(jiān)測，無論是對水庫大壩所在的地區(qū)，還是整個(gè)國家都有不同程度的積極影響。首先對于水庫大壩工作人員來說，實(shí)現(xiàn)對水庫大壩的自動(dòng)化安全監(jiān)測，能夠極大地減輕水庫大壩工作人員的工作量。讓他們有更多的時(shí)間去對水庫大壩的其他方面進(jìn)行監(jiān)測。其次，最后，對于國家來說，水庫大壩的安全問題已經(jīng)與國家的民生問題息息相關(guān)了，如果我們對水電大壩的監(jiān)測實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，他的監(jiān)測性能定會(huì)得到很大程度的提高，監(jiān)測到的結(jié)果勢必會(huì)更加科學(xué)，也會(huì)更加準(zhǔn)確。例如，在龍羊峽水電站大壩就建立了自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)，建立之后整個(gè)大壩的運(yùn)轉(zhuǎn)更加高效，并且監(jiān)測數(shù)據(jù)也更加準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化設(shè)備自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)化運(yùn)用。

2 水庫大壩安全監(jiān)測自動(dòng)化技術(shù)

2.1 智能監(jiān)測結(jié)構(gòu)，確保大壩穩(wěn)定

水庫大壩在修筑的過程中，對大壩的整個(gè)結(jié)構(gòu)、內(nèi)在構(gòu)造要求很嚴(yán)格，在最后的安全驗(yàn)收階段，也會(huì)對水庫大壩的內(nèi)在構(gòu)造進(jìn)行重點(diǎn)驗(yàn)收。由此可見，在水庫大壩正式投入使用之后，也應(yīng)該對大壩的結(jié)構(gòu)是否變形、內(nèi)在構(gòu)造是否損懷等問題進(jìn)行相應(yīng)的安全監(jiān)測。水庫大壩的工作人員可以利用自動(dòng)化的技術(shù)，在水庫修筑之初就將自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)安裝到整個(gè)大壩結(jié)構(gòu)之中。特別是對最容易變形的地方，以及最不容易被安全人員監(jiān)測到的地方，進(jìn)行監(jiān)測設(shè)備的重點(diǎn)安裝。安裝時(shí)，主要是針對水電大壩垂直和水平兩個(gè)方向上進(jìn)行安裝監(jiān)測。工作人員在對投入運(yùn)行后的水庫大壩進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，主要是通過分析水庫大壩橫向和縱向兩個(gè)方向上的數(shù)據(jù)來判斷，是否存在有位置移動(dòng)的問題。目前，我國90%以上的水庫大壩都是采用混凝土的結(jié)構(gòu)，因此需要監(jiān)測的預(yù)備點(diǎn)有很多，但是對于水庫大壩是否有位置移動(dòng)問題的監(jiān)測，還沒有全面推廣。這是一些小型的水庫大壩在實(shí)際運(yùn)行過程中，發(fā)生了位置移動(dòng)卻不被安全人員所知，最終造成相應(yīng)的損失的很重要的原因。因此，建議每一個(gè)水庫大壩都每隔四十米或者六十米設(shè)置一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。讓整個(gè)水庫大壩的整體結(jié)構(gòu)和內(nèi)在構(gòu)造都處在實(shí)時(shí)監(jiān)測之中，方便安全監(jiān)測人員找出問題，從而保證水庫大壩的穩(wěn)定運(yùn)作。此外，企業(yè)主管人員應(yīng)該結(jié)合人工智能趨勢，將自動(dòng)化的滲流監(jiān)測裝置與人工智能的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)結(jié)合起來。畢竟，自動(dòng)化在應(yīng)用過程中會(huì)存在大數(shù)據(jù)分析誤差等問題，對于實(shí)際預(yù)測問題的行為力較差。但是，將自動(dòng)化的滲漏監(jiān)測器的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，匯集到人工智能的數(shù)據(jù)庫中，利用人工智能系統(tǒng)進(jìn)行分析與監(jiān)測，能夠更大程度的提高水庫大壩的安全性能。

2.2 自動(dòng)測試滲透，增強(qiáng)安全性能

對于水電大壩的安全監(jiān)測，除了最重要的結(jié)構(gòu)監(jiān)測之外，就是對水電大壩的實(shí)時(shí)滲透情況是否有監(jiān)測。由于各個(gè)水庫實(shí)際經(jīng)濟(jì)情況不同，不同滲流器對每分鐘水庫大壩的滲流量和滲透壓力都做出的統(tǒng)計(jì)精確度是不同的。因此，國家或者當(dāng)?shù)卣梢赃m當(dāng)?shù)膸头觥拜^困難”企業(yè)購買精準(zhǔn)度高的滲流器。使其對每天每個(gè)時(shí)間段，水庫大壩的滲流量，做出精確的統(tǒng)計(jì)，方便相關(guān)人員做記錄。這樣一方面能夠降低滲流量測試員的工作量，另一方面也能夠提升各個(gè)地區(qū)滲流量的科學(xué)監(jiān)測性。并且，工作人員通過及時(shí)的分析數(shù)據(jù)也能夠很快地監(jiān)測到地下水的流量情況。設(shè)置流量的監(jiān)測點(diǎn)，可以安排在基礎(chǔ)廊道以及大壩本體的不同地段，讓自動(dòng)監(jiān)測儀器盡量結(jié)合水庫排水渠中的積水、排水情況來做出分析。由于滲透壓力方面的監(jiān)測，需要將儀器安裝到大壩的底部或者水渠之中，因此對儀器的質(zhì)量和它的精細(xì)度要求很高。在購買過程中應(yīng)該盡量購買更適合自己水庫大壩的監(jiān)測儀器，選擇更具信賴的商家。

2.3 選擇智能傳感，降低風(fēng)險(xiǎn)概率

目前在水庫大壩的智能傳感設(shè)備中，最主要運(yùn)用的是位置移動(dòng)傳感、地下水位監(jiān)測傳感、中央控制傳感等幾個(gè)設(shè)備。位置移動(dòng)傳感在之前已經(jīng)說過，它主要是對大壩是否有進(jìn)行位置移動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測，以方便安全監(jiān)測人員對大壩的使用壽命進(jìn)行評估。但是通常位置移動(dòng)的智能傳感設(shè)備在對數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，獲取監(jiān)測結(jié)果比較慢。雖然，它對實(shí)際監(jiān)測的環(huán)境要求不嚴(yán)格，但很容易導(dǎo)致對監(jiān)測位置的偏移，使監(jiān)測結(jié)果不準(zhǔn)確。對于中央控制傳感設(shè)備而言，它是由整個(gè)電源設(shè)備控制設(shè)備、顯示設(shè)備和任務(wù)主機(jī)輔助構(gòu)成的。在信息化技術(shù)不斷發(fā)展的今天。中央控制傳感設(shè)備是對水庫大壩形成了一個(gè)全網(wǎng)絡(luò)覆蓋式的監(jiān)測系統(tǒng)。通過對這個(gè)系統(tǒng)的記錄與運(yùn)作，可以保證大壩的有效運(yùn)行。并且中央控制傳感設(shè)備有它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，，監(jiān)測數(shù)據(jù)也較精確，后期的維修成本較低。在所有的這些智能傳感設(shè)備中，對要求最嚴(yán)格以及操作最復(fù)雜的，就要數(shù)地下水位智能監(jiān)測設(shè)備了。由于它采用的是激光懸漿，雖然它很耐用，也不易受到大氣壓的影響，但是他所監(jiān)測出的數(shù)據(jù)不是很準(zhǔn)確，并且為了保持滲壓器其內(nèi)部的干燥性，它也需要增設(shè)輔助氣壓計(jì)，這也造成了它的成本較高，許多小型水庫無法承擔(dān)。

2.4 及時(shí)培訓(xùn)人員，提高工作效率

對水庫大壩的安全監(jiān)測實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并不代表就不需要相關(guān)的安全人員對水庫大壩進(jìn)行監(jiān)測了。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化只是從操作層面減少安全監(jiān)測人員的工作量。而原來需要對水庫大壩做實(shí)地分析的安全監(jiān)測員，只需要留下很少的一部分，另外一部分需要讓他們投入到對自動(dòng)化以后收集到的水庫大壩信息和數(shù)據(jù)的相關(guān)分析與處理中去。因此，首先要對這部分人員進(jìn)行相應(yīng)的智能化和信息化、自動(dòng)化的技術(shù)培訓(xùn)。目前我們的水庫大壩工作人員需要掌握的自動(dòng)化技術(shù)有智能傳感器、地下水位監(jiān)測裝置、中央控制設(shè)備和位置移動(dòng)傳感器這幾種。這些設(shè)備的運(yùn)營，肯定需要專業(yè)人員。因此，水庫需要派遣本就具有這方面知識(shí)的專業(yè)人員外出培訓(xùn)，進(jìn)行更專業(yè)的學(xué)習(xí)，回來之后擔(dān)任總技術(shù)與總監(jiān)控的任務(wù)。而抽調(diào)回來的那部分原有的負(fù)責(zé)每天實(shí)地采集的人員，主要是要去教他們，如何對數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的處理，對儀器進(jìn)行簡單的啟動(dòng)與故障處理。同時(shí)，水庫還需要培訓(xùn)相應(yīng)的專業(yè)人員，對采集出來的數(shù)據(jù)，以及經(jīng)過電腦控制分析之后的數(shù)據(jù)，進(jìn)行最后的匯總與分析，盡量通過這些可視化數(shù)據(jù)，對水庫的使用壽命，和它會(huì)遇到的問題做出良好的預(yù)估與評判。這樣，一方面不至于利用自動(dòng)化技術(shù)后水庫工作人員失業(yè)，另一方面也提高了水庫安全監(jiān)測中的工作效率。最重要的是，它對水庫現(xiàn)在的運(yùn)行情況，以及未來會(huì)出現(xiàn)的運(yùn)行問題，都作了十分有效，并且科學(xué)的分析，十分有利于準(zhǔn)確防范水庫安全問題。

2.5 加入人工智能，促進(jìn)自動(dòng)化進(jìn)程

當(dāng)前是人工智能高速發(fā)展的是時(shí)代，而現(xiàn)行的水庫大壩自動(dòng)化技術(shù)所選擇的智能傳感這一技術(shù)，其實(shí)是可以與人工智能技術(shù)相結(jié)合的。因?yàn)樗畮齑髩蔚闹悄軅鞲惺峭ㄟ^三個(gè)主要的傳感器組成的，那么在進(jìn)行傳感之后必然要涉及到數(shù)據(jù)的分析，而人工智能其實(shí)在這方面有著天然的優(yōu)勢。故而，如果今后水庫大壩的自動(dòng)化技術(shù)與人工智能建立了相應(yīng)的聯(lián)系，將會(huì)更利于水電大壩的自動(dòng)化進(jìn)程。并且人工智能技術(shù)與水電大壩的自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合之后，其實(shí)對于水庫大壩的發(fā)展來說是更為有利的，首先它能夠更大程度上節(jié)約水庫大壩的人工成本，因?yàn)槿斯ぶ悄芩蟹浅ＸS富的數(shù)據(jù)庫以及很強(qiáng)悍的分析能力，人工智能可以實(shí)現(xiàn)對水庫大壩底部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更精確的監(jiān)測，它對數(shù)據(jù)的處理分析以及對一些可能存在問題的預(yù)測能大于實(shí)際人工的預(yù)判。

3 結(jié)束語

各個(gè)地區(qū)的水庫大壩主要負(fù)責(zé)人員，通過積極的采用智能監(jiān)測大壩結(jié)構(gòu)、自動(dòng)測試滲透設(shè)備、選擇智能傳感器、培訓(xùn)更專業(yè)的自動(dòng)化技術(shù)人員、并且定時(shí)維修相關(guān)設(shè)備等方式，來確保大壩的穩(wěn)定運(yùn)行，降低大壩的風(fēng)險(xiǎn)概率，促進(jìn)大壩的安全性能，從而提高大壩工作人員的效率，推動(dòng)水庫大壩的自動(dòng)化進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)

[1]盧萬友.梅山水庫大壩安全監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)及運(yùn)行管理[J].江淮水利科技.