高代兵
国家电投集团四川电力有限公司（四川兴鼎电力有限责任公司） 四川省 成都市611830
摘要：水电站大坝安全监测对于水电站大坝的设计、改进及性能评价有着重大作用。同时，水电站大坝自动化安全监测系统不仅能够保证实时检测大坝的具体情况，而且能够保证大坝的安全，对于保护人民的生命财产安全具有重大意义。本文阐述水电站大坝安全监测现状及其自动化发展。
关键字：水电站大坝；安全监测；自动化
1.水电站大坝安全监测内容分析
以位某水电站为实例，该水电站是以灌溉、发电为主，兼有生态用水的骨干水利工程，属二等大（2）型工程。
1.1变形监测
（1）坝顶水平位移及垂直位移监测。坝顶上游水平及垂直位移均采用ZJG型真空管道激光准直系统进行监测，坝顶下游采用采用几何水准测量进行垂直位移监测。
（2）坝基变形。为了解坝基的垂直位移，基础灌浆廊道内布置了RJ型液体静力水准仪监测坝基垂直位移。
（3）坝基基岩变形。考虑到坝体座落在软岩层上，岩石基础存在力学强度低，水效应显著等特性，在坝基埋设有多点位移计和基岩变形计，以测量基岩不同深度的沉降变形。
（4）坝肩变形。由布置在主坝段左、右坝肩的倒垂坐标仪来监测坝肩上下游及左右岸方向位移变化。主坝段左、右坝肩的双金属管标来监测两坝肩的沉降变化。
（5）接缝和裂缝。坝体横缝开合度监测，坝基接缝监测。
1.2渗流监测
渗流监测包括坝体渗透压力监测、坝基扬压力监测、坝基渗流量监测、绕坝渗流和水质分析等。
（1）坝基扬压力。主要监测坝基纵向扬压力和坝基横向扬压力。
（2）坝体渗透压力。为监测土石副坝的渗透压力，选择分别在副坝最大坝高处、副坝与导流明渠左边坡结合处布置两个监测断面，监测坝体的渗流情况。
（3）渗流量。坝体坝基渗水通过布置的直角三角堰，用YL型电容式遥测水位计测量坝基排水孔的渗流量。同时，人工逐孔监测各排水孔的排水量与之进行比测。
（4）绕坝渗流。在主坝左岸、右岸侧布置监测孔监测绕坝渗流情况。
同时在副坝左岸埋设测压管监测副坝左岸的绕渗情况。
（5）水质监测、分析。对具有代表性的渗漏部位分别定点、定期取样进行矿化度、PH值、硫酸根离子含量等项目监测、分析。
1.3坝体应力、应变及温度监测
主要有钢筋应力、混凝土应力、应变、坝前泥沙沉积压力以及基岩温度监测。
1.4环境量监测
主要包括水库大坝上、下游水位、降雨量、气温等，另外在隔墩坝段迎水面沿高程布置水温计，用来监测库区水温沿深度的分布规律。
1.5监测设备运行状况
经过对监测资料的初步分析，认为监测目的明确，选择的监测项目合理、实用，监测布置重点突出，兼顾全局，能够全面系统反映坝体运行的状态；安全监测系统的运行基本正常，仪器坏损率相对较少；实测数据资料比较完整，规律性较强，说明施工安装质量较好，大部分监测项目资料精度较高。
2.水电站大坝自动化安全监测应用的优势
2.1工作效率大幅度提高
以往传统的人工监测方式方法以定时定点监测为主，安装大坝安全自动化监测系统后，既可对多个监测项目实施24小时不间断监测，根据要求设定数据采集频率，又可对监测数据自动进行及时的汇总、整编、分析和存储，大大提高了工作效率。
2.2水库大坝的安全运行情况实时掌握
自动化监测系统可以在几分钟内就可完成大坝所有监测点的数据采集、汇集、整理工作，并将整理后的结果进行定量分析，绘制监测项目数据分析图表，真实反映出大坝的实际运行状况，管理人员对工程的整体运行情况及水文气象变化趋势一目了然，水库调度运行计划和工程维修养护方案的制定都有了科学的依据，水库大坝安全运行系数大幅提高。
2.3管理手段、管理方法逐渐步入科学化发展轨道
大坝自动化监测系统的建成，技术资料一次性实现数字化存储，随时可进行查询、备份、传输、整编、绘制图表等工作，及时对监测数据进行整理分析，为水库调度运行与管理提供了可靠的技术支持，使及时了解和掌握真实的工程安全运行状况得到保证，大大提高了水库运行管理的科技含量。
3.安全监测自动化在水库大坝中应用发展
自动化大坝安全监测系统将渗压计、水位计、渗流计、雨量计、温度计等传感器与信息采集系统进行连接，通过自报、应答等模式来将系统监测数据传输给大坝服务器，再经过移动网络将监测数据传送给大坝中心数据库，从而有效保证了大坝安全监测数据的精确性和实时性。后台将系统监测信息发送给水利行政管理部门，以方便该部门对灾情进行科学预防。
3.1数据采集
数据采集设备具备巡测、选测以及定时测量等功能。
3.1.1巡测
在接收到监控计算机的巡测指令之后，数据采集设备将会测量所有传感器，同时也会将相关测量数据发送到监控计算机上。
3.1.2选测
在监控计算机接收到特定传感器指令后，数据采集设备将会测量这一特定传感器，同时也会将所测量的数据发送到监控计算机上。
3.1.3定时测量
数据采集设备通过设定的开始时间以及设定的时间间隔计算测量时间，一旦到了指定测量时间，数据采集设备就会测量所有传感器，并将测量结果存储在数据采集设备中，监测计算机上线后就会自动读取相关监测数据。
3.2现场数据通信和远程通信
监控计算机以及数据采集设备可以进行双向数据通信，监控计算机可以向数据采集设备发送指令，数据采集设备可以将指令执行状态和监控数据发送给监控计算机。远程信息管理计算机和监控计算机也可以进行双向数据通信，远程信息管理计算机可以在监控计算机上获取监控数据，监控计算机也可以获取远程信息管理计算机上的分析结果以及监控指标。
3.3数据存储和备份
在数据采集设备测量传感器之后，可以将测量数据存储在数据采集设备中，监控计算机接收到监控数据后，将监控数据存储在数据库中，并定期保存备份监控数据，当监控计算机收到删除指令后会自动删除相关数据。
3.4掉电保护
在外部供电中断的情况下，数据采集设备仍然可以继续运行几天，并接收监控计算机指令以进行测量。如果外部供电突然中断，监控计算机仍会运行一段时间，以便保存数据、关闭计算机，防止数据丢失和计算机损坏，尤其是防止因突然断电而损坏计算机硬盘。
3.5网络安全防护
如果监控计算机或者信息管理计算机连接到局域网或公共网络，则必须安装硬件防火墙或者网络安全软件。如果使用网络安全软件，则必须定期升级。与此同时，数据采集软件以及信息管理软件可以对用户进行身份验证，防止未经授权的用户访问，并防止因操作不当而导致数据丢失。
3.6自检、自诊断
当数据采集设备处于开机或者接收自检指令状态时，方可进行自检、自诊断，同时也会将诊断结果发送到监控计算机上。自检的内容包括数据采集设备的内部温度、工作以及充电电压、采集模块的数量以及类型。
3.7防雷及抗干扰
监测自动化系统通常都可以防雷。观察室和中央控制站等建筑物应配备避雷针或防雷带，以防止雷击设备。所有从室外引入室内并连接到设备的所有线缆均应连接防雷设备，以防止设备被感应雷击中，另外，电源线应使用多级防雷保护。数据采集设备还应该具备抵御电磁干扰的能力，以防止在测量期间由于电磁干扰，导致测量数据出现错误。
3.8数据异常报警
如果测量数据异常，数据采集设备或数据采集软件可能会选择文本、语音或光电等方法报警。数据异常包括缺少测量数据、测量范围超出仪器监测范围、数据变化幅度过大以及超出工程安全允许值等等。
3.9信息管理
除数据收集功能外，监控自动化系统还应具备信息管理功能。信息管理软件可以有效地处理和管理监控信息，添加、删除和更改监控数据，尤其是其可以录入人工测量数据；它具有打印报表、绘制图形和整编数据资料的功能；它具有数据分析功能，如特征值统计和统计建模。
4.结束语
水电站大坝安全监测自动化系统保障水库大坝施工安全。基于此，本文详尽地分析了水电站大坝安全监测内容及其自动化发展。
参考文献
[1]张文飞.浅述水电站大坝安全监测现状及其自动化动态 [J].广东科技，2019，22（2）：58-59.
[2]阮俞娴.对水利水电工程中大坝安全监测工作的解读[J].城市建设理论研究(电子版),2020(10):159.