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大坝安全自动监控系统

[拼音]:daba anquan zidong jiankong xitong

[外文]:auto tic monitoring system for dam safety

利用电子计算机实现大坝观测数据的自动采集和自动处理,对大坝性态正常与否作出初步判断和分级报警的观测系统。其作用是:

(1)能从观测数据及时察觉观测系统或大坝性态的异常,便于及时采取措施加以处理,比人工识别事故远为快捷。

(2)观测成果准确可靠,系统具有自校、检验和误差修正功能,对超值测值可以剔除并报警。这样保证了观测成果的可靠性,且在测量和数据处理过程中人工干预极少。因此,人为误差基本不存在。

(3)能够大量节省用于观测、绘图、计算、维护所需要的人工费用。由于这三方面的作用,自动化监测系统在保证大坝安全运行方面与人工观测相比,具有十分显著的优越性。大坝安全自动监控系统分为在线监控系统和离线监控系统两部分。

在线监控系统

由安装或埋设在大坝上的观测传感器、遥测集线箱和自动监控微型电子计算机(微机)系统组成。

观测传感器

用于反映大坝和坝基工作状态和环境影响因素的变化量,布置在坝体、坝基和主要建筑物的特定位置上。观测传感器有电阻式、 电感式、 电容式、钢弦式以及其他形式。常用的有应变计、温度计、孔隙水压力计、测缝计、基岩变形计、垂线坐标仪、引张线遥测仪、倾斜仪和渗漏量遥测仪等各种观测项目的遥测仪器。

遥测集线箱

通常安装在观测传感器附近,是实现巡回检测时用以切换测点的专用设备。有一类集线箱本身具备模数转换功能,能将传感器输出的模拟量变换为便于传输的数字量。

自动安全监控微机系统

以大容量微机为核心,连接各种类型传感器的检测装置及相应外部设备组成,有专用的检测管理软件和数据处理软件支持,实现下述功能:

(1)对传感器进行高精度测量,根据需要选定巡回检测或单点测量等不同方式。

(2)对测值进行检验和修正误差,对异常测值进行报警。

(3)对正常测值进行整编、计算,将观测成果存入数据库或按需要的方式输出。

(4)对观测成果的发展变化及各种变化量之间的相关性进行分析。

(5)利用预报模型进行计算,将计算值和实测值对比。

(6)对分析对比后的超差值按不同情况进行报警,以便管理人员查明原因采取措施。

(7)对观测系统各部位进行检查、分析、判断,显示故障位置,以便维修处理。

离线监控系统

通常设置在观测资料分析中心或有关的管理机构内,用以实现对几座或几十座大坝的观测数据进行集中管理,由一定容量的电子计算机、相应的外部设备和专用的数据管理软件组成。大坝在线系统的观测数据由各种媒介或通信方式传送到离线系统,进行下述处理:

(1)检验、修正、整理观测资料和成果,并存入数据库。

(2)对长系列观测资料进行初步分析,研究观测物理量之间的相关性及长期变化趋势。

(3)对长系列观测资料进行系统分析,建立安全监控用的数学模型(见观测资料分析)。

(4)利用数学模型进行观测物理量的预报,并进一步和实测资料比较,实现大坝安全监控(见图)。

(5)输出规定的图表和文件,存入档案。

发展简史

20世纪60年代以前,大坝的观测和安全控制以人工为主。60~70年代的20年中,为了加强大坝安全监测,许多国家研究改进观测系统,实现了观测数据采集的自动化,日本、西班牙、意大利、法国、美国、苏联等国家有很多大坝安装了自动数据采集系统;同时在资料计算方面应用了计算机,加快了观测成果的反馈速度。70年代后期,意大利致力于利用微机实现在线安全监控的研究,80年代中期已在十几座坝上应用,同时建立了集中的离线处理中心,使大坝安全监控达到了新的水平。

我国在大坝安全监控自动化方面的研究工作是20世纪70年代后期开始的,到80年代中期已经实现了差动电阻式仪器的数据采集和处理自动化,在湖南省东江水电站的拱坝上建立了第一套实用系统(见彩图)。大坝安全监控方面总的发展趋向是研制更为准确可靠的自动化系统,研究应力、渗流等观测物理量的监控模型,研究更具智能性的数据处理专家系统等,使大坝安全监控更为有效。

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