大坝安全数据传输技术及应用

王 钦

(长沙理工大学，湖南长沙 410000)

大坝安全数据传输技术及应用

王 钦

(长沙理工大学，湖南长沙 410000)

随着我国社会经济的快速发展，国家加大了对水利工程项目的各项投入，有效推动了水利工程建设的发展，特别是大坝建设。作为水利工程项目的一个重要组成，大坝工程随着坝工技术的优化与完善，大坝工程建设规模向高、大方向发展，然而其安全风险也随之日益增加。大坝工程项目的安全性，对于水利工程项目下游社会、环境与人身财产安全具有显著影响。本文在介绍大坝安全远程管理系统基础上，对大坝安全数据传输技术与设计了分析，并阐述了其应用现状与前景。

大坝工程 安全数据 传输技术 应用

随着计算机技术、现代测量技术、传感器技术以及数据处理技术等快速发展，大坝安全数字化管理技术日渐成熟。与此同时，伴随着大坝监测信息量的不断增加，对大坝各种分析数据处理技术提出了更高要求，特别是安全数据传输技术等。基于此，一些新的技术和设备引入了大坝监测系统，例如用激光准直测量技术量测位移，用热梯度面检查发现渗漏，用差动电阻式仪器进行温度、渗压监测、应力应变等[1]。可见，如何优化和完善大坝安全数据传输技术，保证大坝安全运行，已成为当前大坝工程建设研究的热点问题。

一、大坝安全远程管理系统概述

对于大坝安全远程管理系统来说，其已成为国内水电站电力系统中一个至关重要的组成，其主要包括大坝安全信息主 系统、各主管单位的大坝安全信息分系统、各水电站运行单位 的大坝安全 信息子系统三个组成部分[2]。大坝安全远程管理系统为确保系统内信息的完整性、统一性，其系统内各层见数据传统都需要对应的数据传输系统进行完成，并且包括着系统中分系统数据向主系统实时传输。

国内有关大坝安全远程管理系统研究起步较晚，其无论是在技术设计还是在实践应用方面都存在着诸多困难与问题，主要表现有[3]：

首先，当前水电站电力系统中数据库的结构、类型、部署方式和数据编码等，受不同单位、不同系统以及不同运行单位子系统等实施开发影响具有显著的差异性，这导致大坝安全远程管理系统及数据存储呈现出多样化趋势。基于此，为确保各子系统中数据信息能够有效传输至主系统中，一方面应确保各数据接口具有统一性，另一方面则应实现对各种类型数据库、数据库部署方式以及各类结构数据库支持。

其次，受不同水电站大坝安全数据上报网络环境不同等影响，其安全数据传输存在着差异性。例如，部分水电站采用电力专网方式上报，而部分水电站则采用互联网方式进行上报。基于大坝安全数据上报网络环境复杂性，为降低由于安全数据传输给各水电站带来的额外网络要求与负担，要求大坝安全数据传输系统应与各水电站现有的网络环境与资源相适应。

第三，随着国内对水利水电项目投入不断增加，在大坝中心注册的大坝数量也呈现出逐年增加趋势，这也在一定程度上增加了大坝安全信息管理系统中接入的大坝数量。大坝中心传输服务器受不断增多传输客户端软件同时运行影响，其工作压力日渐增大且后期维护任务繁重。基于此，为解决此问题，应适当升级大坝安全信息管理系统，使其能够适应大量客户端同时访问需求。

此外，为适应大坝安全数据信息的不断更新与变化，应着重考虑升级大坝安全远程管理系统中分系统与子系统，以确保大坝运行过程中的安全稳定性。

二、大坝安全数据传输技术与设计

（一）大坝安全数据传输技术

常见的大坝安全数据传输技术方式是基于Socket结合TCP/UDP/FTP 协 议 方式 传 输 以 及 面 向 服 务 的 WebServices传输方式[4]。该种传输方式不单独占用通讯端口，其是一种面向服务的分布式计算技术，主要要求客户端安装软件后能够访问Internet即可。由于WebServices传输方式信息传递格式采用XML格式，其在适应网络环境复杂性基础上，能够承受大量客户端访问，具有优异的跨平台特征。

大坝安全数据传输系统根据物理安装独立性与逻辑功能独立性原则，主要包括数据传输客户端与数据传输服务端两部分[5]。其中，在数据传输客户端设计方面，以Windows应用程序为主，主要对大坝运行单位、大坝安全数据传输系统子系统或分系统提供传输数据来源，其可以实现多座大坝的数据传输；在数据传输服务端设计方面，以Web Services服务程序为主，主要负责发电公司分系统或者大坝中心主系统中数据接收与入库，最终实现对来自数据传输客户端的请求指令的处理。

大坝安全数据传输过程中为了确保数据传输的安全性、可靠性，通常是通过传输客户端与服务端之间的协同工作来完成的，且在数据传输前后对数据记录打包处理与预处理，并且压缩和加密数据文件，服务端收到数据文件后进行数据完整性验证、 解压和解密[6]。其中，大坝安全数据传输客户端工作流程为：客户端计算机项服务端发起数据上传请求→服务端对上传数据进行收集→实现数据文件创建→预处理数据→采用多线程方式实现数据文件上传→数据文件传输完成；大坝安全数据传输服务端工作流程为：实现上传请求的接收→对上传条件进行处理→实现数据文件的接收→预处理数据文件→实现数据入库与调度。

（二）数据接口设计

对于数据接口设计来说，主要包括数据库类型接口设计和数据库结构接口设计两方面，具体为[7]：

（1）在数据库类型接口设计方面，其安装接口功能不同具有不同的数据可连接类型。针对大坝安全信息系统逻辑层次中数据访问层、业务逻辑层和表现层需求，以IDBConn接口为主，在具体实现某一种数据库连接时继承该接口， 并实现所有接口函数。当面对某个单位的数据库时，指定数据库类型实例化连接对象即可实现对该类型数据库的访问。

（2）在数据库结构接口设计方面，根据大坝安全远程管理系统中分量、监测仪器、监测项目、大类、测点、子类等组成不同，分别抽象为上述分类后报送到主系统或者分系统。因此，一方面应将监测点监测信息传输至大坝安全远程管理分系统或子系统，另一方面对不同单位的监测系统声明一个对象来继承接口IDamsafety并实现代码。

三、应用与展望

截止到现在为止，上述大坝安全数据传输技术已成功并广泛应用于国内多座水电站之中。在这些实践应用中，既包括应用于运行单位子系统和公司分系统之间的信息传输，又包括运行单位子系统和主管单位分系统将信息上报至大坝中心主系统[8]。可见，应充分重视和发展大坝安全数据传输技术，使其能够为保持大坝工程安全、稳定、持续运行奠定坚实的基础。

[1] 王德厚，大坝安全与监测[J].水利水电技术，2009年，第8期，第40卷：126-133

[2] 陈振飞， 蒋 波， 黎中原，大坝安全数据传输技术与应用[J].水力发电，2014年8月，第40卷，第8期：75-78

[3] 周海燕，郭建忠，王家耀，知识发现与数据可视化技术浅析[J]，信息工程大学学报，2002.12

[4] 李雷，蔡跃波，我国水库大坝安全监测与管理的新动态[J].大坝与安全，2005，(6)

[5] 赵志仁，大坝安全监测的原理与应用[M].天津：天津科学技术出版社，1992

[6] 方卫华，王润英，大坝安全监测自动化的发展研究[J].大坝与安全， 2005，(5)

[7] 王德厚，李端有，刘祥生，等.水利水电工程安全监测理论与实践[M].武汉：长江出版社， 2007

[8] 卢兆辉，大坝安全监测信息的数据挖掘应用平台技术研究[D].河海大学硕士毕业生论文，2005.03

G322

B

1007-6344（2015）11-0099-01