第39卷第11期水电站机电技术
Vol.39No.112016年11月
Mechanical &Electrical Technique of Hydropower Station
Nov.2016
收稿日期：2016-09-01
作者简介：徐国梁（1990-），男，助理工程师，从事水利水电工程管理工作。
浅谈大坝安全自动化监测GPS 系统技术
徐国梁
（嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，
四川苍溪628400）摘要：GPS 测量技术相对于传统的大坝检测技术，其在自动化与准确性方面存在着较高的优势。当前阶段利用GPS 对变形进行检测，是一种较为先进的手段。关键词：大坝；GPS；监测；研究
中图分类号：TV738
文献标识码：B
文章编号：1672-5387（2016）11-0048-02
DOI：10.13599/https://www.doczj.com/doc/8d4155221.html,ki.11-5130.2016.11.017
0前言
全球卫星定位系统（GPS）是以卫星为基础的无线电定位系统，藉由地球轨道上的定位卫星，可无限制地提供全球具接收装备的使用者极精确的三维定位、速度及时间资料。该系统不受天气影响，并可提供全球统一的经纬度参考资料，且应用层面非常广泛，已属成熟技术；由于全球卫星定位模块大量生产的关系，低廉的价格更增加全球卫星定位计技术于边坡灾害监测应用的价值。监测系统除为累积足够监测历史资料提供后续各项学理研究发展外，亦希望可实时掌握大坝灾害发生前兆和发生时的动态反应，增加地区居民之应变时间，提供防灾应变决策数据，大幅降低灾害的发生，因此实时有效的通讯传输将是整体监测系统重要监测环节之一。
1监测使用仪器
如果需要在实际的检测过程当中采用全站仪进行检测，其必须要满足通视条件，在中小型的斜坡当中全站仪的使用较为广泛，但是在大面积的斜坡当中，由于通视条件一般较差，因此很难实现大规模的运用。通视其控制网的布置较为困难，并需要多次中转，从而造成难度较大。
对于一般的大坝来说，都需要实行定期的测量，同时在检测的过程当中需要考虑的因素较多，不仅需要考虑可行性，同时还需要控制成本与精度。在进行系统设计时，需要对最大变形发生的可能地点进行分析，并在这些地方布置控制点，从而提高准确
性。此时可考虑GPS 静态定位技术方案，可以在很大程度上提高监测的准确性。
GPS 一机多天线系统，即一个GPS 接收机与多个GPS 天线相连接，其主要构成要素包括：1.1GPS multi-antenna switch(GMS)
GPS 多天线开关实际上是一种电子开关，其可以输入多个天线中的信息，并可以通过一个频道实现输出。同时可以根据事情情况设置特定的时段，通过天线可以获得该时段内的信息，同时传输到下一个天线当中去。1.2GPS 天线和接收仪
天线与接收机之间的连接是通过GMS 电缆进行的，但是如果电缆的长度过大，则在传输的过程当中可能会造成信号的丢失或者是强度的明显减弱，在实际的监测过程当中，由于监测的范围较大，必然导致距离较远，从而在实际的传输过程当中，造成信号的严重损失。因此，电缆线若超过一定的长度则要使用GPS 低噪声信号放大器，可对其他频段的干扰信号有一定的抑制作用，也可增长传输的距离。1.3资料联结通讯
现场所测得的资料可以通过行动电话、无线电或专用的通讯网路传送至数据分析中心。资料处理与分析软件使用标准或专门的算法和软件处理及分析资料，继而得到监控点和参考站的坐标和变形状况。
大坝安全监测的内涵及扩 展参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
大坝安全监测的内涵及扩展参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 众所周知，大坝是一种特殊建筑物，其特殊性主要表 现在如下3个方面：①投资及效益的巨大和失事后造成灾 难的严重性；②结构、边界条件及运行环境的复杂性；③ 设计、施工、运行维护的经验性、不确定性和涉及内容的 广泛性。以上特殊性说明了要准确了解大坝工作性态，只 能通过大坝安全监测来实现，同时也说明了大坝安全监测 的重要性。事实上，大坝安全监测已受到人们的广泛重 视，我国已先后颁布了差阻式仪器标准及监测仪器系列型 谱、《水电站大坝安全检查实施细则》、《混凝大坝安全 监测技术规范》、《水库大坝安全管理条例》、《土石坝 安全监测技术规范》等，同时，国际大坝会议也多次讨论 过大坝安全问题［1］。
大坝安全监测是人们了解大坝运行性态和安全状况的有效手段。随着科学技术的发展、管理水平的提高及人们观念的转变，大坝安全监测的内涵也进一步加深。为此，笔者从分析影响大坝安全的因素入手，对大坝安全监测的若干问题进行探讨。 1 影响大坝安全的因素 影响大坝安全的因素很多，据国际大坝会议“关于水坝和水库恶化”小组委员会记录的1100座大坝失事实例，从1950年至1975年大坝失事的概率和成因分析中得出大坝失事的频率和成因分别为：30%是由于设计洪水位偏低和泄洪设备失灵引起洪水漫顶而失事；27%是由于地质条件复杂，基础失稳和意外结构事故；20%是由于地下渗漏引起扬压力过高、渗流量增大、渗透坡降过大引起；11%是由于大坝老化、建筑材料变质(开裂、侵蚀和风化)以及施
水库大坝安全评价技术现状与发展 袁坤傅蜀燕欧正峰王之博 摘要:随着水资源开发与利用的发展，以及极端气候的变化，大坝安全性问题日益突显，大坝安全性评价技术就显得尤为重要。主要从国内外水库大坝安全监测和风险分析的研究现状，分析水库大坝安全评价存在的问题，及对未来水库大坝安全评价发展指定方向。 关键词:大坝;安全评价;安全监测;风险分析 中图分类号: TV64 文献标识码: A 文章编号: 1001-9235( 2013) 06-0063-05 中国水库大多建于20 世纪50—70 年代，由于当时的经济社会条件制约，普遍存在工程质量问题，加上长期维修管理不够，其中约50%左右水库为病险水库。病险水库不仅不能正常发挥效益，而且存在较高的溃坝风险，严重威胁人们安全与社会的可持续发展。因此，要定期对水库大坝进行安全评价，了解大坝安全状况，以便有针对性地采取措施，对确保大坝安全和公共安全具有十分重要的意义。水库大坝安全评价就是利用系统工程原理和方法，对拟建或已有水库大坝工程及系统可能存在的危险性及其可能产生的后果进行综合评价和预测，并根据可能导致的事故风险的大小，提出相应的安全对策措施，以达到工程及系统安全的过程。主要从大坝安全监测和风险分析两个测度来分析大坝的安全评价。 1 水库大坝安全评价技术发展现状 1．1 国外水库大坝安全评价技术的发展 早在19 世纪末期，人们就开始关注大坝安全，由于当时科学技术不发达，人们只对大坝进行感性的分析。到20 世纪初—中期，随着水利行业的发展，大坝的工程技术得到较
快的发展，大坝数量迅速增加，失事事故也逐渐增多，大坝的安全性引起国际大坝委员会的高度重视。1948 年第3 届国际大坝会议安排了防止管涌的最新措施会议，以提高对大坝的安全性认识; 1951 年第4 届大会提出了从大坝和库岸角度看大坝安全性的议题; 1970 年第10 届大会安排了大坝和建筑物监测的议题; 1979 年第13 届大会提出了大坝老化和失事的议题; 1982年第14 届大会安排了运行中大坝安全的议题; 2002 年第70 届年会提出了大坝安全与风险评价的议题;2003 年第71 届年会安排了水库大坝抗震安全评价影响研究的议题; 2005 年国际大坝委员会第73 届年会安排了大坝工程的不确定性评估的议题; 2006 年国际大坝委员会第22 届大坝会议提出了土坝和堆石坝的大坝安全、洪水和干旱的评估及管理等议题; 2012 年国际大坝委员会第80 届年会成立了大坝安全、大坝监测等专委会。同时世界各国也以此为契机，着重研究水库大坝的安全评价，并从风险分析和大坝安全监测两个方面来对大坝进行安全性评价。 a) 监测技术的发展现状。国外大坝安全监控资料分析工作起步较早，在20 世纪50 年代以前，人们主要通过感观认识来观测大坝表面，并对变形观测值作定性分析。1955年，意大利的Faneli 和葡萄牙的Ｒocha 等首次应用统计回归方法定量分析了大坝的变形观测资料。Ｒocha 等人采用大坝横断面各层平均温度和温度梯度作为温度因子，并以函数式来表示水位因子，使模型表达式进一步完善。1963 年中村庆一等采用回归分析法分析大坝实测资料，并筛选出显著因子，以建立最优的回归方程。1980 年Bonaldi 等提出了混凝土大坝变形的确定性模型和混合模型，将运用有限元理论计算值与实测数据有机地结合起来。1985 年Ouedes 应用多元线性回归( 高斯－马尔柯夫概率函数模型) 来拟合原因量与效应量的关系，这种方法能分离各个分量，并且能确定原因量和效应量的最佳经验公式。1996 年Lue E．chouinard 等采用主成份回归分析了dukki 拱坝的监测资料，这种回归分析方法能分离各个分量，并且能确定原因量和效应量的最佳经验公式［5］。其他许多学者在大
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目录 第1章概论 (2) 1.1系统概览 (2) 1.2历史回望 (2) 1.3现状分析 (3) 1.4目标阐述 (3) 第2章总体设计 (4) 2.1设计原则及依据 (4) 2.2系统体系结构 (5) 2.3信息流程 (8) 2.4系统组成 (9) 2.5系统功能 (10) 第3章信息采集系统 (11) 3.1需求分析 (11) 3.2技术解决方案 (12) 第4章通信网络系统 (17) 4.1测控单元和监测中心之间的通信 (17) 4.2监测中心和监测分中心之间的网络.......................................................... 错误！未定义书签。第5章软件系统. (22) 5.1建设原则 (22) 5.2技术解决方案 (24)
第1章概论 1.1系统概览 大坝作为特殊的建筑，其安全性质与房屋等建筑物完全不同，大坝安全出现问题，将会引发大坝下游一定范围的人员和财产、环境损失。在加强水利建设的大环境下，提高水工建筑物的安全，特别是提高大坝安全监测水平，保证水库大坝的安全，是关系到国家利益和社会稳定的头等大事。大坝安全监测系统主要由观测传感器、遥测数据采集模块、工业控制网络和自动监测管理软件系统组成，通过计算机的工作，能够实现大坝观测数据自动采集、处理和分析计算，对大坝的性态正常与否作出初步判断和分级报警为监测对象提供早期安全预警报告的自动化系统。建立大坝安全自动监测系统，可以缩短数据采集周期，提高大坝观测的工作效率，减轻劳动强度；并能充分利用水库调蓄能力，使其在防洪和供水两方面发挥最大的效益，同时可提高水库管理水平，及时发现大坝隐患，为水库的安全运行提供有力的保障。 1.2历史回望 大坝安全监测系统在西方发达国家已有30多年的历史。如法国要求对高于20 ｍ的大坝和库容超过1500万ｍ３的水库，均需设置报警系统，并提出垮坝后库水的淹没范围、冲击波到达时间、淹没持续时间和相应的居民疏散计划等。而葡萄牙大坝安全条例（1990）也要求大坝业主提交有关溃坝所引起洪水波传播的研究报告，编制下游预警系统、应急计划和疏散计划。美国的《联邦大坝安全导则》和加拿大的《大坝安全导则》都强调要求采取险情预计、报警系统、撤退计划等应急措施，以便万一发生不测时，将损失减少到最小程度。1976年美国92.96 ｍ高的堤堂坝（Ｔｅｔｏｎ）失事前，大坝管理机构根据大坝安全监测系统监测到的事故的发展状况及时通过下游的行政司法当局向可能被淹的群众发出警报，有组织地进行人员疏散，尽管大坝失事后堤堂河和斯内克河下游130km，约780 km2的地区遭洪水肆虐，造成25000人无家可归、损失牲畜约２万头的巨大物质损失，但人员死亡只有11人，初步体现了大坝安全监测系统的重要意义。
大坝安全监测仪器简介 一、大坝安全监测仪器选型的基本原则 二、监测仪器的检验 三、监测仪器及监测系统的验收 四、监测仪器分类 五、两种主要监测仪器的基本原理 六、主要监测仪器简介 七、国内外数据自动化采集设备
一、大坝安全监测仪器选型的基本原则 1、总原则 大坝安全监测系统的监测项目、测点布置及系统的功能、性能应满足《土石坝安全监测技术规范》（SL60-94）、《土石坝安全监测资料整编规程》（SL169-96）和《混凝土坝安全监测技术规范》（DL/T5178-2003）要求，如建立自动化监测系统，还应满足《大坝安全自动化监测系统设备基本技术条件》（SL268-2001）的要求。 2、监测任务、测量范围的界定及仪器技术性能分析 首先，应明确监测仪器的任务，是变形监测，渗流监测，压力应力监测还是环境量监测？一次还是二次？ 其次，应根据工程实际情况，预测并确定仪器的量程、范围；根据仪器量程范围、工程对监测精度的要求以及相关规范规定，确定仪器精度等级。 第三，选择仪器型式。仪器型式的选择最重要的是仪器的可靠性，在可靠性的前提下，再考虑仪器的精确度或准确度。 第四，技术经济评价。对不同型式的仪器、不同厂家的同类型仪器，比较其采购、运输、室内检测/校准、现场检验、安装方式、可维护性及维护程序、施工期观测及数据处理、（如建立自动化监测系统）占用系统资源等，进行技术、经济评价，选择合适的性价比。 3、监测设施的布设 首先，划分监测项目。 其次，根据监测项目及监测目的，确定监测设施安装/埋设位置（包括平面坐标、高程及相应层位），仪器、设施、设备工程编号（唯一性），并以表、平面图、断面图等形式逐一标注。 4、监测设施的安装/埋设 根据坝的性质（混凝土坝/土石坝？在建坝/已建坝？混凝土坝『重力坝、拱坝、砌石坝』？土石坝『均质坝、心墙坝<宽心墙坝、窄心墙坝？>、斜墙坝、堆石面板坝、复合坝型』？）设计合适的安装方式及施工工艺。 5、监测仪器选型原则 ①监测仪器应采用可靠性好，并经过长期现场考验的仪器设备；大坝安全监测和管理自动化系统，推荐采用分布式自动化数据采集系统。 ②监测仪器应尽可能实现人工比测。
浅谈大坝安全监测及其自动化系统 摘要：大坝安全监测具有重要的工程意义，只要建立合理的大坝安全监测机制，溃坝事故时可以避免的。如何通过安全监测及时提供大坝性态及其变化信息，降低大坝风险已成为大坝安全管理者最关心的问题。 关键词：大坝、安全监测、自动化 大坝安全监测的内涵及意义 通常，通过仪器观测和巡视检查对水利水电工程主体结构、地基基础、两岸边坡、相关设施以及周围环境所作的测量及观察，界定为大坝安全监测。监测，既包括对建筑物固定测点按一定频次进行的仪器观测，也包括对建筑物外表及内部大范围对象的定期或不定期的直观检查和仪器探查。 大坝监测与大坝检测在某种意义上有相同之处，均为对水利工程工况及运营性状进行量测。同时，两者也有不同之处，监测重点放在实时监视测量上，检测则重点以规则标准对量测结果作出评判。监测常表现为持续不断的对水利工程性状监视记录，检测多表现为某一时段的检测结果评判。 正在运行的大坝，由于受到各种自然因素的影响，其工程状态和运行情况都在随时变化，所以必须对大坝进行系统全面地检查，随时掌握工程状态，分析判断大坝及基础、岸坡是否能安全运行，予报工程发展趋势及安全度。 可以说，安全监测(包括检查、观测)是大坝安全管理的耳目，是判断水库能否安全运用充分发挥效益的前提，也是检查施工质量、验证设计是否正确的手段，它能为水利科学试验研究供给宝贵的原型观测资料，也为水库除险加固设计和水库调度维修养护提供依据。①总之大坝安全监测是了解大坝安全性态、对大坝安全实施科学管理必不可少的重要手段。 大坝安全监测主要项目 大坝安全监测的范围应根据坝址、枢纽布置、坝高、库容、投资及失事后果等进行确定, 根据具体情况由坝体、坝基推广到库区及梯级水库大坝。大坝安全监测的时间应从设计时开始直至运行管理。大坝安全监测的内容不仅是坝体结构及地质状况, 还应包括辅助机电设备及泄洪消能建筑物等。② 根据大坝安全监测的目的，监测的主要项目有：变形、渗流、压力、应力应变、水力学及环境量等。其中变形和渗流监测是最为重要的监测项目，因为这些监测量直观可靠，可基本反映在各种荷载作用下的大坝安全性态。对大坝的内部性态进行监测也是比较重要的，其监测成果可以用来反馈和检验设计、施工质量。 1.变形监测 大坝在自重、水压力、扬压力、泥沙淤积压力及温度等荷载作用下，会产生变形，变形监测是了解大坝工作性态的重要内容，主要包括表面变形、内部变形、挠度、倾斜、
中小型水库大坝安全监测系统实践 摘要:近年来，随着我国经济的飞速发展，中小型水库大坝工程逐步增多，使得人们对其提出了更高的要求，水库大坝安全问题也日益受到人们的关注。从而各种各样的安全监测系统被应用到中小型水库大坝中来，因为，水库大坝安全监测系统适应了当今大坝安全检监测发展要求，现有监测自动化，克服了传统人工观测精度低、强度大的缺点，确保中小型水库大坝的安全运作。本文主要是对我国中小型大坝安全监测系统进行探讨分析，并提出自己的相应观点。 关键字：中小型水库；大坝安全监测；监测系统；实践 一、中小型水库大坝安全监测系统的现状分析 1、技术问题 随着中小型水库工程不断增多，其建设质量逐步受到人们的关注，水库质量安全直接与当地人们的生命财产安全息息相关。然而，目前我国中小型水库大坝建设大多是技术落后，仍然沿用传统的落后技术。科学技术是水库大坝安全监测的前提，只有采用先进的科学技术，才能保证水库大坝的质量过关，若水利工程监测技术不先进，则很难及时发现大坝结构存在的问题，从而埋下安全隐患。例如，工程管理人员多数依赖于肉眼观察，坝体渗流是内部结构遭受水流冲击引起的渗漏，施工建设中没有按照相关施工建设要求进行施工，从而最终影响水库工程大坝建设质量。 2、制度问题 中小型水库的安全在很大程度上依靠完善的安全监测制度，高效的监测制度是水库的安全性规范，同时也是在中小水库施工中的基础和前提，在中小型水库的施工建设过程中，针对大坝的施工质量和标准所建立的制度，是施工现场负责人在施工现场所制定的，然而在一定程度上忽略了安全监测工作的内容，设置在安全制度的实施上安全防范意识不足，为后期的管理运行带来了障碍。 3、方法问题 中小型水库的安全监测在很大程度上是面向实践的，而不仅仅是纯粹的理论分析和研究。由此，中小型水库的安全监测系统还应在实际的施工过程中进行检验和实践。然而当前，多数中小型水库的施工单位在实际的监测过程中施工方式并不科学合理。并且进入了一个认识的误区，例如认为，水库的安全管理和监测必须依靠强制性的管理才能完成，由此在很大程度上没有考虑到先进设备、先进监测技术以及先进的监测系统的引进等多方面的因素。 二、中小型水库大坝安全监测系统建设策略 随着科学技术的不断发展，人们对中小型水库大坝建设提出了更高的要求与
浅析水利工程大坝安全监测应用技术付青萍 发表时间：2018-04-08T16:24:07.690Z 来源：《基层建设》2017年第36期作者：付青萍 [导读] 摘要：现阶段来看，应用大坝安全监测方案是非常必要的，为了满足提高对已建水利工程安全监测系统评价的有效性，针对现行安全监测技术规范和设计规范对水利工程安全监测系统评价针对性不强的实际，采用风险分析结合现有相关规范比较的方法，对大坝安全监测系统的评价内容进行了分类，对评价依据进行了深入分析，指出了上述各因素之间的关系。 国网江西省电力公司柘林水电厂江西九江 332000 摘要：现阶段来看，应用大坝安全监测方案是非常必要的，为了满足提高对已建水利工程安全监测系统评价的有效性，针对现行安全监测技术规范和设计规范对水利工程安全监测系统评价针对性不强的实际，采用风险分析结合现有相关规范比较的方法，对大坝安全监测系统的评价内容进行了分类，对评价依据进行了深入分析，指出了上述各因素之间的关系。研究认为安全监测系统评价应根据工程安全现状和所面临的风险进行，不同阶段、不同结构形式和不同赋存环境对安全监测的要求不同，安全监测系统评价必须借助安全监测专家的科学分析。 关键词：水利工程；安全检测；安全现状 1大坝安全监测的特点 大坝安全监测具有重要性和严谨性两个特点，要想准确地掌握大坝的运行规律，只有通过对大坝的连续全面观测才能够实现。大坝的安全监测主要包括对大坝坝体的固定测点按照一定频率连续地进行仪器测量、对采集来的数据进行资料整编和分析，通过计算和查证原始观测数据来实现监测资料的连续性与准确性。在监测过程中发现异常或疑点，应立即进行重测和计算。特别是影响大坝安全运行的主要问题，应该及时上报主管部门。 2不同时期工程对安全监测的要求 水利工程的生命周期包括施工期、初蓄期、运行期（除险加固期、除险加固后运行期）和退役期等过程，每个过程中，其安全监测的重点既有相同点也有不同点。施工期面临的安全风险主要包括勘探中未全面了解地质缺陷及施工相互作用、突发气象和地质灾害、卸荷破坏及滑坡、水化热诱导过高温度应力、施工导流和围堰安全、过大过快与不均匀变形、爆破震动、大型机电设备安装等风险源引起的工程安全问题。初蓄水期面临的安全风险主要来自水压力和渗透压力给水工程（包括与工程安全有密切关系的边坡和附属建筑物）带来的安全风险，主要原因或现象包括水压力导致的变形、渗透破坏、压力或渗透压力增加引起的滑动失稳、浸水湿化变形和强度劣化、水锤和水力劈裂等安全风险。正常运行期是水利工程安全风险比较低的时期，其安全风险主要是材料和结构长期缓慢劣化导致工程安全问题和由于突发气象、地质或人为灾害诱导的工程安全问题。在此期间，可以根据工程安全鉴定或评价的结论，结合工程安全监测系统运行情况对大坝安全监测进行优化。除险加固期由于水位变化导致新的不利工况或由于施工开挖诱导的安全风险是除险加固时安全监测必须考虑的问题。对于除险加固过程中采用的新材料、新结构和新施工方法以及用于指导除险加固施工的必须有针对性的安全监测措施。 3案例分析 3.1工程概述 某水电站位于江西省修河干流中游，是一座以发电为主兼顾防洪、灌溉、航运和水产养殖等综合效益的大（1）型水利水电工程，坝址以上控制流域面积9340km2，水库总库容79.2亿m3，为多年调节水库。枢纽工程由主坝、副坝（3座）、溢洪道（2座）、泄洪洞、发电引水系统（2套）、灌溉隧洞和通航建筑物等组成。主坝为粘土及混凝土防渗心墙土石坝；发电进水闸和接头混凝土重力坝紧靠主坝左端，与主坝共同组成挡水建筑物。 3.2监测内容 大坝安全监测系统涉及的工程部位主要有：主坝、Ⅰ副坝、Ⅲ副坝、第一溢洪道、第二溢洪道、F7断层、进水闸、“80山包”、厂区边坡和B厂引渠与进水口边坡、B厂引水发电系统等。布置的监测项目有：平面控制网、水准网、变形监测、渗流监测、应力应变及温度监测（应变计、无应力计、钢筋计、土压力盒、渗压计、锚索测力计等仪器）、环境量监测等。工程运行四十余年，监测系统不断更新改造，近年来主要更新改造项目有：因进水闸坝段部分测孔扬压力增大，2012年在进水闸增设了5根扬压力监测管；厂房后坡测点水平位移偏大，且路面出现了多处裂缝，设计院进行稳定复核后提出了加固处理方案，于2014年增设了一排47根1200KN的预应力锚索，并加装了7套锚索测力计对该部位重点监测。 4自动化系统方案 主坝区大坝渗流、内观监测设施进行自动化改造，建立大坝渗流、内观监测自动化数据采集和信息管理系统，并于2005年投入使用。 4.1通讯部分 监测中心站到Mcu的通讯全部采用了光缆。系统的通讯方式采用自愈式的闭环网络，即接在监控主机COM1口的光端机和9个观测房的9个光端机，通过光缆依次串联，。平时默认为COM1口进行通讯，在其中任意一个光端机出现故障时，系统会自动通过COM2口反向进行通讯，以保证除出现故障的光端机所连接的MCU无法进行通讯、测量外，其它设备可以正常工作。通讯光缆采用直埋式铠装多模光缆，能耐寒、耐潮、阻燃、耐磨、耐化学的腐蚀，能防止啮齿动物破坏，可露天安装或直埋。通讯光缆采用6芯光缆，工作时只需用到4芯，另外2芯作为备用。 4.2电源部分 各观测房的工作电源根据实际情况以及系统设备对防雷的要求，采用不同的供电方式。观测房设备采用太阳能电池板配合大容量蓄电池供电，其余各观测房设备则使用220V市电就近供电。 4.3测控装置 MCU是整个数据自动采集系统的关键设备，是完全智能模块化结构，每个模块均自带CPU，形成整个MCU多CPU并行运行的模式。智能分布式数据采集系统的MCU具有以下功能： （1）测量控制功能 本装置能对接入的各类传感器进行测量，实现巡回检测、单点选测和人工测量。具有便携式计算机接口和键盘显示接口，只要接入一台装有数据采集软件的便携式计算机就可以作为临时中央控制装置：也可采用专用键盘显示器，操作人员在现场进行检查、率定、诊断
水库大坝安全智能监测系统 1.建设目标 建立对大坝安全监测各项指标的评价标准，并在此基础上对大坝进行综合评价，回答大坝安全与否这一关键问题。其次，实现对各类监测数据自动采集和实时处理，根据监测数据和评价结果对大坝安全状态进行实时预警。将牵涉到大坝安全的各类数据通过构建统一的数据库进行存储，并通过统一的系统进行调用和管理。 基于此，针对水库砌石拱坝这一特定坝型，在大坝安全智能监测系统中，应用前沿分析技术和经典方法相结合对大坝安全进行综合诊断，通过实施先进的监测手段和设备，提升对大坝安全状态的感知能力，并将系统高度集成，采用独立编码开发，通过对最新算法进行编程，实现核心技术的领先目标，建立一套适合本工程的大坝安全监测预警和实时安全评估系统，争创全国领先水平。同时，通过监测设备标准化拟定、底层数据库规范和技术指标构建、预留开放式系统接口等措施，实现本项目的可推广性，为福建省推广应用该类系统提供引领示范。 2.建设任务 建设大坝安全监测系统监测设备 补充完善水库大坝坝前水温、坝体位移、大坝应变等监测设施，实现数据实时采集处理，并能进行实时分析，实时评价水库大坝。实现水库大坝安全监测信息化、智能化的要求。 建立大坝综合评价系统
现有大坝安全监测项缺乏对监测值的评价标准和综合判断。针对砌石拱坝这一特定坝型的大坝完全监测问题，综合拟定坝体监测项的监控指标，对大坝实时运行情况进行动态评估，评价内容包括位移测值、趋势判断、裂缝计开度变化等控制指标，通过对异常项数的统计给出整体大坝安全度评价标准，并可按时、按需输出系统监测报告，建立一套适合本工程的大坝安全综合评价系统。 大坝安全监测信息集成系统建设 基于分布式数据库、时序数据库、空间数据库、数据仓库等数据库领域与构建技术，建立监测数据、业务数据、基础数据、空间数据、标准库、模型库等大数据方案的主题数据库。实现大坝安全数据的存储、快速访问、计算与分析挖掘，最终在此基础数据库层面上，建立一套大坝安全管理规范框架结构和技术标准解决方案，实现多元数据融合应用，切实提高水库数据运行效率。 建设基础支撑系统 建设大坝数据中心库、视频监控与大坝巡检、大坝安全信息化三维模块展示系统以及配套的相应的软硬件配套设施，调度中心、机房及会商视频环境改造等。 水库防雷接地升级改造 对水库、启闭机房、调度大楼防雷接地进行升级改造，包括电源线路电涌保护、信号线路电涌保护、监控线路电涌保护、智能电涌（雷电）防护监测管理系统和等电位接地改造等。
论述大坝安全监测分析与数值模拟在水工结 构中的应用及新进展 一、大坝安全监测分析 1.大坝监测的内容 大坝安全监测的范围应根据坝址、枢纽布置、坝高、库容、投资以及失事后果等确定，根据具体情况由坝体、坝基、坝肩，推广到库区及梯级水库大坝；监测的时间应从设计时开始至运行管理；监测的内容包括坝体结构、地质状况、辅助机电设备及消洪泄能建筑物等。 1.1大坝安全监测的分类 1．1.1 仪器监测 仪器监测是选择有代表性的部位或断面，按需要使用或安装、埋设仪器设备，对某些物理量进行系统的观测，取得反映建筑物性状变化的实测数据。仪器监测的项目主要有“变形监测”、“渗流监测”、“应力、应变及温度监测”和“环境量监测”。随着监测范围的扩展，诸如水力学监测、地震监测、动力监测等一些新兴监测项目不断涌现。 1.1.2 巡视检查 监测技术人员通过目视或借助一些专用设备（如在某些部位安装摄像头，辅设人工巡视专用栈道等）对建筑物现场包括坝体、坡脚、坝肩、廊道、排水设施、机电设备、船闸、航道、高陡边坡等部位进行查看、比较、分析，进而发现建筑物在施工、挡水、运行中可能危及工程安全的异常现象。它弥补了监测仪器仅埋设在指定部位的不足。而且能直观
地发现某些监测仪器不易监测到的非正常现象．提供有关建筑物安全等一些重要信息，是监测系统的组成部分。巡视检查和仪器监测是不可分割的。巡视检查也要尽可能利用当今的先进仪器和技术对大坝特别是隐患进行检查，以早发现早处理。如土石坝的洞穴、暗缝、软弱夹层等很难通过简单的人工检查发现，因此，必须借用高密度电阻率法、中间梯度法、瞬态面波法等进行检查．从而完成对其定位及严重程度的判定。因此，在大坝监测中多数采用两种监测手段结合起来的方法。 1.2大坝安全监测的目的和意义 1.2.1掌握大坝的工作状态。 指导工程的运行管理通过大坝的安全监测及时获取大坝安全的第 一手资料．掌握大坝工作状态，实现对大坝的在线、实时安全监控。在发生异常现象时，分析产生的原因和危险程度，预测大坝的安全趋势。及时采取措施，把事故消灭在萌芽状态中，保证工程安全。 1．2.2 验证坝工设计理论和选用参数的合理性 到目前为止。因实际情况复杂多变，水工建筑的设计尚不能完全与实际情况相吻合，作用在建筑物上的荷载除水压力和自重力，都难以精确计算。因此在水工设计中不得不采用一些经验系数和简化公式进行计算。通过大坝安全监测认识监测物量变化规律，检验坝工基本理论的正确性、设计方法和计算参数的合理性。验证施工措施、材料性能、工程质量的效果。
简述大坝安全监测技术探讨 发表时间：2020-03-13T15:20:04.720Z 来源：《福光技术》2019年32期作者：李俊卓 [导读] 在大坝原型中通过利用观测仪器来进行现场测量，以此方式来获取大坝结构变化。本文作者探讨了大坝安全监测技术。 龙滩水电开发有限公司龙滩水力发电厂 547000 摘要：大坝安全监测系统作为一种新型技术，在大坝原型中通过利用观测仪器来进行现场测量，以此方式来获取大坝结构变化。本文作者探讨了大坝安全监测技术。 关键词：大坝；安全监测技术；观测仪器 引言 大型水电站坝址地质条件复杂，多处于高震区和高地应力区，一旦失事，将会给下游人民的生命和财产带来重大损失，因此，对大坝进行安全监测非常必要。为了保障大坝建设以及全生命周期运行过程中的长久安全，100 多年以来，人们一直在探索建设更好大坝的相关理念和技术，大坝的施工与运行管理模式经历了简易工具时代，大型机械化时代，直到今天的自动化、数字化、智能化时代。所谓智能大坝（Idam），是基于物联网、自动测控和云计算技术，实现对结构全生命周期的信息实时、在线、个性化管理与分析，并实施对大坝性能进行控制的综合系统 ; 其基本特征是施工、监测数据智能采集进入数据库，监测数据与仿真分析一体化、施工管理和运行控制实时智能化，减少在大坝结构建设运行过程中的人为干预。 1、工程概况 某水库建立于 1985 年，水库的占地总面积为 160.3 平方公里，并且水库的容量为 4780 万立方米。同时这个水库自从建成到至今，给附近的很多省份和市做出了很大的贡献。但是水库在运行的过程中，也出现了很多方面的问题，例如：在 2005 年，就发生了比较严重的管涌和集中渗漏，这样就很大程度的影响了水库运行的安全，倘若其发生安全事故，不仅会直接影响本市的供水情况，还会造成严重的经济损失。针对这样的现状，水利工作人员对水库进行了排险加固，并且完善了水库安全监测设施，与此同时还采用了比较先进的监测方式对大坝进行监测，这样就可以有效的满足水库大坝的安全监测要求，从而就能确保工程项目的顺利实施和开展。 2、大坝的监测内容 检查观测 检查监测是利用人员本身通过观察、手摸或者利用一些简单的工具对建筑物进行简单的观测。使用仪器观测虽然可以得到更为准确的信息，但一个建筑物的仪器安设点数是有限的，太多的仪器设备不利于经济方面的考虑，另外水工建筑物裂缝、渗水等缺陷部位也不一定反生在仪器设备的观测点上，所以人员的检查观测具有相当重要的地位。有利于及时的弥补仪器的不足，及时的发现异常情况的发生。检查观察主要检测建筑物有无裂缝，在坝脚、迎水坡部位有无塌陷、流土和沼泽化的现象，在伸缩缝部位是否有渗漏，混凝土表面有没有松软、侵蚀的危害，有泄水作用的部位检查有无磨损、剥落金属部位的焊缝、铆钉等是否生锈变形。 仪器的量测 仪器量测既是在相应的建筑部位预设仪器设备，通过规律性的采集数据，来判定建筑物的工作状态。 （1）变形观测变形观测是原型观测中较为重要的一部分，要对土工、混凝土、土坝等建筑物观测水平位移和垂直位移、地基的固结沉降情况、伸缩缝的变形等。（2）渗透观测对于土坝类的渗透观测，浸润线的位置变化情况可以通过孔隙水压力仪来确定，根据结构形式、工程等级以及施工方法和地质情况等定出观测断面，观测断面要能够反应出主要的渗流情况和问题可能发生的地点，根据断面的大小确定测量点数。其他还包括渗流量的观测、绕坝渗流观测、坝基渗压观测、土坝孔隙水压力观测以及渗水透明度观测。对混凝土建筑物的渗透观测还要包括坝基场压力观测和混凝土内部渗透渗透压观测。（3）应力与温度观测以混凝土坝的观测为例，通过在混凝土内部埋设应力应变计和无应力计，来观测混凝土内部因为温度、湿度、化学变化以及应力引起的总应变。无应力计主要用来量测温度、湿度以及化学变化引起的应变，总应变减去这一部分就可以得到有荷载引起的应变，换算成应力，既可得出想要的结果。温度对混凝土坝体也有重要的影响，温度观测要在坝体内布设温度计，在靠近坝体表面、在坝体钢管、宽缝、伸缩缝等附近要加大测点的布设密度，和坝体周围的水文地质条件结合起来，对坝体内部温度的出合理的观测处理。（4）水流的观测 主要对水流形态观测，从而得出水流带给建筑物的作用力，避免不利的水流影响。水流平面形态包括水流的流向、回流、旋窝、折冲水流、翻滚。观测时从泄水建筑物开始向上下游两端一直到水流正常的地方。对于高速水流，要着重观测水流引起的振动、压力以及负压进气量等，观测数据可以提供宝贵的经验资料，为维修维护建立有效的依据。 3、大坝安全监测技术 水库大坝的安全监测，首先应该设计科学的大坝安全监测网络系统，选择合适的测点定时定点对大坝坝体和周边地区进行监测，在洪涝季节，还应该加强人工的观察和巡查。对大坝安全监测进行科学的管理，及时对所测得的数据进行分析，及时发现大坝存在的安全隐患。 大坝安全监测系统的设计 水库大坝的安全问题往往比较隐蔽，如果没有科学的监测系统和相关的仪器设备，有些细微隐变难以及时发现，因此，建立一个科学合理的大坝安全监测自动化网络系统，显得尤为重要。大坝安全监测系统首先应该拥有相关的监测仪器和设备，利用仪器对大坝进行变形监测、渗流监测、应力监测和气象水文监测，同时，还应充分利用现代网络技术，利用大坝安全监测软件和计算机网络技术，将所监测到的相关数据及时自动化反馈到计算机平台上，为专家分析相关数据和资料提供方便。 雨水情数据采集前端 RTU 采集降水、库水位等数据，并按整点或超限上报等方式上报给中心，中心的平台软件将数据汇入到水库群监测数据库（2）图片拍照前端RTU 可通过摄像头对现场定时拍照，并将图片上报中心，中心平台可将图片、雨水情监测量关联查看，以准确了解现场实情（3）数据展示与分析平台可提供 GIS 地图综合数据展示、测站综合数据管理、测站详细监测量管理等多种数据分析与展示方式，便于用户快速了解相关信息，也可对某测站进行深入分析（4）通迅方式中心与前端设备的通信以 GPRS/CDMA 通迅方式为主，短信备份为辅（北斗卫星可定制）（5）数据报表库水位、降水量数据据可以生成曲线及报表，支持打印输出（6）监测站管理中心
水库大坝安全监测系统 1. 监测内容、方法及仪器 a. 大坝区降雨强度和雨量监测 采用翻斗式雨量计测量降雨量和降雨强度。 b. 大坝浸润线及坝基渗压监测 通过埋设渗压计来观测坝体的渗流压力分布情况和浸润线位置以及坝基渗 流压力分布情况。 c. 大坝上下游水位监测 通过安装浮子式、振弦式水位计观测大坝的上下游的水位。 d. 大坝坝体位移监测 采用全站仪自动极坐标测量系统监测大坝变形，内外业一体化的工程测量系统可实现无人值守及自动监测。 e. 大坝渗流量监测 在大坝下游设置量水堰，安装量水堰计以监测大坝渗流量。 2. 传感器 可根据实际需求，在监测范围内安装各种传感器。一般常用的有：渗压计、混凝土应变计、应力计、多点位移计、测缝计、水位计、钢筋计、倾角计、测力计、气压计、温度计、压力盒等。 3. 自动监测系统 a. 系统简介 随着计算机技术和电测技术的发展，使得以电测传感器技术为基础的监测项目能实现全天候自动监测。同样，监测系统也具备人工观测条件，通过观测人员携带读数仪或笔记本电脑到各监测站读取数据，并可由人工输入计算机，进入相关数据库。 连续的自动监测可以记录下监测对象完整的数据变化过程，并且实时得到数据，借助于计算机网络系统，还可以将数据传送到网络覆盖范围内的任何需要这些数据的部门。 b. 系统组成 本系统由三部分组成： 1）现场量测部分 2）远程终端采集单元MCU 3）管理中心数据处理部分 c. 系统网络结构 水库大坝安全监测数据采集系统采用分层分布开放式结构，运行方式为分散控制方式，可命令各个现地监测单元按设定时间自动进行巡测、存储数据，并向安全监测中心报送数据。系统MCU之间以及MCU与监控计算机之间的网络通信采用光缆。 安全监测数据采集系统可通过光缆将位于本工程各个监测站内的监测数据 采集上来，然后通过光缆传送到位于管理所的监测中心内的监控主机内。
浅析水库大坝安全监测工作 摘要：本文阐述了水库大坝安全监测的意义，分析了水库大坝目前存在的一些问题，提出了水库大坝安全检测存在问题的对策。 关键词：水库大坝；安全监测工作 1 水库大坝安全监测的意义 水库大坝安全检测工作至关重要，安全检测工作不仅有利于保证水库大坝的正常运行，还可以为大坝的建设、设计以及未来发展提高可靠的依据。具体意义可以概括为以下三个方面： 1.1 对于水库大坝的设计、施工问题，可以提供指导，帮助设计者分析大坝安全问题，解决易出现的问题； 1.2 对于水库大坝的新的运行变化情况可以及时做出统计和分析，之后根据统计数据做出有效的判断，采取措施，及时解决隐患问题，这样可以确保水库大坝的安全运行； 1.3 大幅度提高水库大坝的综合效益，良好的安全检测工作，有利于水库大坝的正常操作、运行，而持久进行安全检测工作可以预防潜在危险发生，这样可以有力的减少经济损失，延长水库的使用寿命，从而提高水库大坝的总合效益。 2 水库大坝目前存在的一些问题 随着社会的发展，人口的增多，越来越多的人居住在水库大坝的下游位置。同时，水库大坝一般选择农业面积较大的地方，因此，如果水库大坝出现安全问题，将直接对水库大坝下游的人们造成生命危险，造成大量的经济损失。大坝是水库很重要的水利建设设备，它的安全效益直接关系到水库的发展问题，更关心到人们的安全。针对于此，对于水库安全问题，一定需要认真重视。为了确保水库大坝安全运行，需要对水库大坝进行安全检测，安全检测通过分析当前大坝的运行情况，采集数据，根据数据分析，可以检测出水库大坝的运行情况，大大提高水库大坝的安全性。因此，为了更好的发展水库大坝，需要确保水库大坝安全检测工作顺利进行，只有这样，才可以保障水库大坝的安全，进而发挥出水库大坝真正效益，为农业发展、人们生活提供切实有效的水源保障。 2.1 安全检测设施不合理 对于我国水库大坝安全检测工作，很多中小型的水库做的非常不到位。没有设置安全检测设施，没有根据国家规定建立安全检测设施，比如说坝前检测水位尺、坝址雨量筒以及坝后测量水堰。对于安全检测设施，大多数水库采用人工检测，这样不仅导致效率极低，还容易由于人为因素的影响导致检测精度不够。有的水库站建立安全检测自动化系统，不过设施落后，精度很低，可靠性能不好，并且工作能力很差，比如说有的大坝对于渗流检测方面，仪器质量不足，仅仅只有一道机械密封，这样就使得自动化系统无法在恶劣环境下工作。因此，安全检测设施需要亟待改善。 2.2 综合型人才稀缺
大坝安全监测的意义与方法 【论文提要】：从分析影响大坝安全的各种因素入手，拓宽了大坝安全监测的概念，即大坝安全监测应在时空上将影响大坝安全的因素考虑在内。提出：(1)大坝安全监测要有明显的针对性；(2)重视对溃坝的分析；(3)大坝安全监测应和设计及大坝安全定检结合起来，以方便资料分析和相互校核；(4)加强对大坝安全监测(包括监测系统)，特别是自动化系统的效益评估，要求大坝安全监测系统成为水库运行调度的依据，真正为提高水库效益服务；(5)通过网络技术，实现大坝安全监测的网络化，以方便经验交流，提高监测技术。 【关键字】大坝安全检测意义方法 大坝是一种特殊建筑物，其特殊性主要表现在如下3个方面：①投资及效益的巨大和失事后造成灾难的严重性；②结构、边界条件及运行环境的复杂性；③设计、施工、运行维护的经验性、不确定性和涉及内容的广泛性。以上特殊性说明了要准确了解大坝工作性态，只能
通过大坝安全监测来实现，同时也说明了大坝安全监测的重要性。事实上，大坝安全监测已受到人们的广泛重视，我国已先后颁布了《水电站大坝安全检查实施细则》、《混凝大坝安全监测技术规范》、《水库大坝安全管理条例》、《土石坝安全监测技术规范》等。同时，国际大坝会议也多次讨论过大坝安全问题。 大坝安全监测是人们了解大坝运行性态和安全状况的有效手段。随着科学技术的发展、管理水平的提高及人们观念的转变，大坝安全监测的内涵也进一步加深。为此，笔者从分析影响大坝安全的因素入手，对大坝安全监测的若干问题进行探讨。 一、影响大坝安全的因素 影响大坝安全的因素很多，由于设计洪水位偏低和泄洪设备失灵引起洪水漫顶而失事；由于地质条件复杂，基础失稳和意外结构事故；由于地下渗漏引起扬压力过高、渗流量增大、渗透坡降过大引起；由于大坝老化、建筑材料变质(开裂、侵蚀和风化)以及施工质量等原因。 大坝失事的原因很多、涉及范围也很广，但大致可以分成3类。第一类是由设计、施工和自然因素引起，
水库大坝安全监测系统 1.概述 大坝是进行水资源管理的一个 重要和不可或缺的建筑。大坝形状 各异，从小规模的水坝到大型混凝 土大坝，大坝的安全监测对于大坝 校核设计、改进施工和性能评价都 有重大意义。同时，连续长期的大 坝安全监测系统，能够提供溃坝通 知预警，对于保护下游人民生命财 产安全具有重大意义。所有大坝均需要某种形式的监测，北京七维航测公司提出了实施有效的大坝监测解决方案。 2.大坝安全监测内容、方法及仪器 监测内容：水库水位，水压，渗流，流量， 电导率，风力，相对湿度，空气和水的温度以及 大坝坝体地表位移监测。 项目组成：数据记录仪，水压计，水位计、 钢筋计、测缝计、沉降仪、倾斜仪，水质探测器， GPS定位系统，数据库工具，数传系统，预警系 统等。 3.大坝安全监测系统介绍 大坝安全监测系统能实现全天候远程自动监测，本项目中使用的各种传感器使用监测站数据记录仪实现自动监测，并且进入相关数据库。同样，监测系统也具备人工观测条件，观测人员可携带读数仪或笔记本电脑到各监测站读取数据。 大坝远程监测系统可以记录下监测对象完整的数据变化过程，并且借助于光纤网络数传系统实时得到数据，同时将数据传送到网络覆盖范围内的任何需要这些数据的部门，非网络覆盖范围内可通过无线基站、GSM(GPRS)、CDMA等实现远程数据无线传输。
某项目中大坝安全监测传感器位置分布图1）为了解坝体和坝基的渗流压力，通过埋设渗压计来观测坝体的渗流压力分布情况和浸润线位置以及坝基渗流压力分布情况。 2）为了解大坝上下游水位情况，分别设置水位计来观测大坝的上下游的水位。 3）大坝坝体地表位移监测是为了了解大坝地表水平变形和垂直变形情况。监测仪器采用了GPS-RTK测量系统，这一新技术下的工程测量系统取代传统的测距仪，可以实现无人值守及自动监测报警。 4. 大坝安全监测系统组成 本系统由三部分组成： 1）现场量测部分； 2）远程终端采集单元MCU； 3）管理中心数据处理部分； 大坝安全监测数据采集系统 采用分层分布开放式结构，运行 方式为分散控制方式，可命令各 个现地监测单元按设定时间自动 进行巡测、存储数据，并向安全 监测中心报送数据。系统监测站 的MCU与监控中心之间的网络通 信采用光缆。数据采集系统将各 个监测站内的监测数据采集上来，然后在数据处理工作站和数据分析工作站进行数据的处理与分析，并将原始数据和处理结果存入主数据库和备份数据库中。 5. 大坝安全监测系统硬件设计 1)智能数据采集器A/D转换达到16位，可以保证高精度；可同时连接系统
大坝安全监测技术研究廖嘎 发表时间：2019-06-21T11:06:56.980Z 来源：《电力设备》2019年第1期作者：廖嘎 [导读] 摘要：保证大坝安全运行的重要手段就是对大坝进行安全监测，并确保大坝安全监测系统能长期稳定、实时、精确及可靠地进行数据的采集。 （广西桂东电力股份有限公司合面狮水力发电厂广西省贺州市 542800） 摘要：保证大坝安全运行的重要手段就是对大坝进行安全监测，并确保大坝安全监测系统能长期稳定、实时、精确及可靠地进行数据的采集。国家在大坝安全监测自动化设备的研制和生产方面投入了大量的人力、物力和财力，从而使我国的大坝安全监测技术得以飞速发展。在发展的同时也暴露了一些问题，传统的大坝安全监测技术仍有待于发展，比如要对传感器的可靠性以及稳定性等方面进行优化，要做到因地制宜地选取适合于大坝的安全监测系统。本文就此展开了论述，以供参阅。 关键词：大坝安全；监测技术 1大坝安全监测的重要意义 大坝建造在复杂的水文地质和工程地质环境中，运行中的大坝不仅承受着巨大的水压力和温度等环境荷载，有时还会受到地震荷载的冲击，工作条件极为复杂。同时，由于材料性能、施工过程中造成的人为影响等因素，随着使用年限的增长，大坝也会出现不同程度的老化、病变和裂缝等问题。这些缺陷或隐患若不能及时被诊断发现并解决，将随时可能影响到大坝的安全运行，严重时还会造成灾难性事故。目前，国内已建成大坝8．6万多座，其中大部分是20世纪50～60年代修建的中小型土石坝，这些大坝或没有布设安全监测设备，或设备仪器落后，其病害十分严重。此外，随着时间流逝，一些早年布置了监测设备的大坝也出现了老化和安全问题。大坝安全监测问题已不容忽视，令人欣慰的是：近年来已得到国家的高度重视。造成大坝失事的原因很多，主要有：（1）坝体泄水能力不足或遭遇超标准的洪水；（2）坝体质量和基础存在问题；（3）其他运行管理方面引发的问题。土石坝失事的主要原因是渗透破坏和坝坡失稳，表现为坝体渗漏、坝基渗漏、塌坑、管涌、流土及滑坡等现象。据统计，在失事大坝中，仅有35%是由于其自身泄洪能力不足，也就是勘测设计中存在洪水计算和防洪能力方面的问题；大部分大坝失事仍是由于其他工程原因或运行管理问题造成的，而这些问题却是可以通过加强安全监测及早发现问题并及时处理解决的。因此，建设和完善大坝安全监测设施重要且必需。 2大坝安全监测系统结构 2.1集中式监测数据采集系统 集中式监测数据采集系统只有一台测控单元，安放于远离测点现场的监控室内，测点现场安装切换单元（集线箱、开关箱），由电缆将传感器信号通过切换单元接入到测控单元中。测量时由测控单元直接控制切换单元，对所有测点的传感器进行逐个测量。这种系统在传感器-切换单元-测控单元之间传送的是电模拟量，且连接电缆一般较长，易于受到干扰，所以对连接电缆的要求较高（芯数、阻抗特性、屏蔽、绝缘电阻等）。集中式系统虽然结构简单，但其可靠性较低，且测量时间长，不易扩展等。当测控单元发生故障时，整个系统运行即告中断。 2.2分布式数据采集系统 分布式数据采集系统由计算机、测控单元及传感器组成。这种系统将集中式测控单元小型化，并和切换单元集成到一起，安放于测点现场，每个测控单元连接若干个传感器，测控单元将监测量变换成数字量，由"数据总线"直接传送到监控微机中。分布式数据采集系统与集中式数据采集系统相比，有下列优点：（1）可靠性得到了提高，因为每台测控单元均独立进行测量，如果发生故障，只影响这台测控单元上所接入的传感器，不会使系统全部停测。（2）抗干扰能力强，分布式数据采集系统的数据总线上传输的是数据信号，因此采用一般的通讯电缆即可，接口方便，抗干扰能力强，目前普通采用的通讯制式有RS-232/RS-485/RS-422。（3）测量时间短，每台测控单元可同时进行测量，系统测量时间只取决于单台测控单元的时间，因此测量速度快，特别适合于那些物理量和效应量变化较快的水工建筑物，能够满足实时安全监控的需要。同时，测量速度快，保证了各测点各类监测量在一个几乎相同的短时间内测完，使监测参数基本同步，便于比较分析。（4）便于扩展，只需在原有系统上延伸数据总线，增加测控单元，就可以在不影响原有系统正常运行的情况下扩展系统，将更多的传感器接入。目前在国内已建成的大坝安全监测数据采集系统中绝大部分是分布式监测数据采集系统。 2.3现场总线式数据采集系统 现场总线技术于80年代初提出，经过近二十年的发展，技术上越来越成熟。现场总线是用于现场仪表与测控系统和监控中心之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、多变量、多点、多站的分布式通讯系统，按ISO的OSI标准提供网络服务，其可靠性高，稳定性好，抗干扰能力强，通讯速率快，造价低，维护成本低。现场总线的基本内容是在测控现场建立一条高可靠性的数据通讯线路，实现传感器之间及传感器与监控计算机之间的数据交换。这条数据通讯线路在传输方面不追求商业计算机网络那种高速度，而把注意力集中在系统的可靠性方面。在可靠性方面，不是简单采用传统的多机冗余方式，而是试图提高网络自身的可靠性。在这种网络中，引入自带测量、状态检测、控制器和数据通讯能力的智能传感器，组成现场总线监测网络，原来前置机的测控功能和数据通讯功能，被下装到传感器中，而原来的系统管理、后台数据处理、系统组态等功能被上装到管理级计算机中。在这种系统中，系统监测功能和监测点可根据需要在网络上的任何一点灵活设置，实现动态组态功能。 3针对大坝安全监测采取的有效措施 3.1加强组织管理工作 部分管理层对大坝的安全监测问题不够重视，他们将工作重心放在了投资建设方面，不能意识到大坝安全监测的重要性。因此，为了防患于未然，需要大力提高管理层对大坝安全性的认识，使其意识到组织管理工作的重要性。管理人员要制定好相关的规章制度，做好考核与监督工作，通过管理使大坝安全监测工作顺利进行，这样才能尽可能避免因人为因素而导致大坝安全监测方面发生的意外情况。 3.2提高水利工程大坝安全监测技术人员的专业素质 目前，我国水利工程大坝的安全监测技术人员都存在专业素质不高的问题，为了加强对我国水利工程大坝的安全监测控制，水利部门要提高安全监测技术人员的专业素质。首先，要定期地对安全监测技术人员进行培训，加强对安全监测技术人员的操作培训，特别是在引进相关的安全监测计算机系统和信息系统等技术的情况下，要保证这些先进系统的运行，就必须提高安全监测技术人员的专业素质，保证技术人员能熟地练操作这些系统，从而更好地对水利工程大坝开展安全监测，保证水利工程大坝的安全运行。