大壩變形監測中自動化技術應用

◎ 曾超 湖南省益陽市城市防洪工程管理處

王迎超 益陽市水利水電工程質量監督站

1.引言

近幾年來，技術的快速發展使得大壩變形監測自動化技術也得到了逐漸的改進，促使大壩變形監測技術向著自動化和智能化的方向進行轉變，同時，人們對大壩運行的質量以及監測水平有了更高的要求。一般而言，對大壩進行變形監測主要是利用相關的儀器對大壩壩體、壩肩以及壩基等進行測量和觀察。在某一時刻對大壩的某一部位進行監測，并將監測結果與前期的結果進行對比，這樣就能發現大壩在這段時間內是否產生變化。因此，實時觀察是非常重要的，只有利用相關自動化技術提高大壩變形監測的實時性，才能準確分析出大壩的變化情況并采取針對性的措施提高大壩的質量，進而才能創造良好的經濟社會價值。

2.大壩變形的影響因素

近幾年來，隨著社會經濟的不斷進步，大壩的數量和規模逐漸擴大，因此，大壩建設區相關部門必須對大壩變形的要素進行監測，同時要確保監測的過程存在一定的連續性和周期性，這樣才能提高監測過程的安全性以及監測結果的準確性和實時性。對于大壩變形而言，其主要與靜水壓力的大小、大壩外體受到水平推力這兩個方面存在直接聯系，變形監測的精度一般按照表2要求。一般而言，在大壩施工和運營初期產生的時效變化較為明顯，當大壩長時間投入使用以后，建筑基礎會逐漸變得穩定，從而時效變化也會變小。

3.大壩變形監測自動化主要技術

3.1 傳感器光纖傳感技術

對于光纖傳感器而言，其在近幾年發展過程中日益成熟，被廣泛地用于各個行業領域中，主要功能是使得光線在傳播過程中以全反射的形式進行，這樣就能將光線和圖像以曲折的形式傳遞到需要測量的不同空間中，主要適用于廣泛、容量大、靈敏度高、頻帶寬、耐水性強等測量對象，因而能夠應用在大壩變形監測過程中。傳感器節點是無線傳感器網絡的基本功能單元,如圖1所示。傳感器節點基本組成模塊有：傳感單元、處理單元、通信單元以及電源部分。

3.2 激光技術

對于激光技術而言，其是一種高效簡便的測量方式，主要對大壩的壩體和廊道進行測量，同時，激光技術測量方式存在靈敏度高、作業條件限制少等優點，因此能夠提高測量結果的精度。目前，在大壩變形監測過程中利用激光技術已經逐漸實現了自動化測量的功能，由于對大壩監測需要迅速、及時且準確，那么該技術能夠很好的應用并取得良好的效果。此外，技術人員在激光技術中利用了激光轉角方式，這樣就擴大了激光技術的使用范圍，從而就能對拱頂、曲線壩進行精準的測量。

表1 大壩變形監測發展

表2 變形監測的精度

圖1 傳感器節點組成模塊

4.大壩變形監測自動化技術的主要應用

4.1 GNSS周期性重復變形監測

在對大壩進行監測過程中，如果發現大壩在一段時間內變形速率緩慢，那么從空間域和時間域上進行分析，行業內將會把處于這個狀態的大壩認為是穩定的。對于設置周期性測量監測點這個模式而言，其主要是利用邊或網連接的方式，在大壩上建立監測網，然后利用平差計算法對監測點的三維坐標進行計算，這樣就能根據坐標的差值來確定不同監測點所產生的變形量。

4.2 GNSS固定連續性變形監測

對于固定連續變形監測法而言，其是GNSS技術的一種，主要利用固定的監測儀器對大壩的變形進行長時間的分析和數據收集，因此，固定連續變形監測模式存在一定的連續性且時間分辨率較高。由于大壩變形的過程存在一定的緩慢性，那么工作人員在對監測數據進行處理時，要對數據進行分組處理，按照監測時間將觀測數據進行分組，然后采用靜態相對定位和動態相對定位的方式對數據進行綜合處理，從而就能得到大壩準確的變形情況。

5.結束語

綜上所述，對于GPS技術而言其在大壩變形監測自動化技術中占據重要地位，存在精度高、效率高、全天候等優點，同時，在大壩變形監測過程中使用GPS技術不僅能夠降低監測資金成本投入，還能提高監測結果的準確性。近幾年來，科學技術的不斷進步促使GPS技術得到了快速發展，這就使得GPS自動化變形監測系統在大壩變形監測過程中得到了廣泛的應用并取得了良好的效果，因此，相關企業要對大壩變形監測中自動化技術進行不斷的改進與完善，這樣才能提高變形監測結果的準確性，從而創造良好的經濟社會價值。