水利工程中的自动化安全监测系统研究

刘玉帅 金波

摘 要：在水利工程中，自动化安全监测系统可以跟踪施工进度，及时反馈施工过程遇到的问题，并向管理层发送相关信息，以保障节水工程的顺利施工，确保节水工程安全和施工质量。本文详细分析了自动化安全监测系统在水利工程安全检查中的具体应用，以供参考。

关键词：水利工程;自动化安全监测系统;数据采集单元

中图分类号：TV698.1文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）35-0077-03

Abstract： In water conservancy projects， the automated safety monitoring system can track the construction progress， promptly feedback the problems encountered during the construction process， and send relevant information to the management to ensure the smooth construction of water-saving projects， and ensure the safety and construction quality of water-saving projects. This paper analyzed in detail the specific application of the automated safety monitoring system in the safety inspection of water conservancy projects for reference.

Keywords： water conservancy projects;automatic safety monitoring system;data acquisition unit

技术安全是节水工程运行的重要指标，目前，自动化安全监测系统广泛应用在水坝、水库、水管和输水结构的安全管理中，也应用于节水项目。自动化安全监测系统结合了当前先进的工程监测成果和经验，具有可靠、通用、复杂的特点，可以对水坝、水库等进行实时监控，能够准确描述水利项目总体情况，从而实现有效且准确的决策。

1 确定自动化安全监测系统的测量点

通常，在确定自动化安全监测系统的测量点时，人们要充分考虑是否可以采用自动化监控系统，明确其实际规模。一般而言，自动化安全监测系统的测量点确定有两种方案。方案一是将应变监测器和渗透控制器安装在自动化安全监测系统中。方案二是安装所有能够执行监测功能的设备（如渗透监测器）并与自动化安全监测系统相连[1]。

2 比较选择接入自动化安全监测系统的测量点

2.1 方案一

方案一能显示项目重要部分的测量点，其主要优势为便于控制自动化安全监测系统的大小。在方案一中，通常，测量点的数量不会太多，测量点可以实现有效集中。利用方案一进行自动化监控，监控稳定性好，前期投入较低，监控效果良好。但是，方案一也有一定的局限性。比如，监测人员测量任务量相当繁重，其间需要输入大量数据，这加大了监测人员的工作压力，可能会影响测量数据的精确性[2]。

2.2 方案二

方案二适用于需要设置大量测量点的项目，可以提高监测速度，但是监测人员的测量任务比较简单。方案二明显减少了监测人员的工作压力和任务量，有助于提高监测数据的精确性。不过，方案二的局限性是，项目前期必须投入大量资金和人力资源，若企业经营资源不足，则必将会对其建设成果造成不利影响。不仅如此，方案二的实施也有一定的复杂性，所以应用范围相对较小[3]。

3 比较选择自动化安全监测系统中的数据采集单元

自动化安全监测系统可以分为集中式自动监测系统和分布式自动监测系统。集中式自动监测系统用于项目的原始自动化监测，如今，分布式自动监测系统已经普及。若采用集中式自动监测系统，监测时必须施加很多模拟信号，容易造成很多噪声。不仅如此，集中式自动监测系统的监测精度不高，信号传输距离很短，工作范围受到极大的限制。相比之下，分布式自动监测系统主要发送数字信号，可以直接将其传入数据采集的智能单元。不仅如此，分布式自动监测系统可以独立进行更新，直接对节点进行控制。一般来说，自动化安全监测系统需要设定很多监控测量点，测量总线很长，而分布式自动监测系统更能与其相适应，因此应用范围逐渐扩大。当前，人们要根据实际情况，选择最佳的自动化安全监测系统。数据收集单元确定过程必须考虑以下因素：一是对环境有所响应的自我诊断功能，防雷系统具有有效性;二是确保运行准确、可靠;三是保证系统质量，检查接口位置的完好性[3]。

4 比较选择自动化监测系统的数据传输方案

4.1 网络信息接口特征及其分布

人们要认真研究实际施工特点，了解监控点的分布和实际施工状况，对项目的网络接口进行科学规划。通常，接口位于排水口内。

4.2 网络信息的有关介质比选

电话线、双绞线、光缆和同轴电缆是数据收集单元的主要通信介质。在选择通信媒体时，要仔细考虑实际特性，让所选择的通信媒体可以满足系统应用要求。

4.2.1 電话线。作为一种通信媒介，电话线具有较高的数据和信号传输速度，传输距离较远。但是，这种通信媒介的缺点也很明显。若以电话线为介质，则通常必须使用电话线相关设备，而且电话线传输数据的精度低，应用成本高。

4.2.2 同轴电缆。同轴电缆的结构如图1所示，其抗干扰能力强，数据传输速度快，信息精度高。但是，如果以同轴电缆作为通信媒介，使用成本较高，通常在初期就限制了投资，其对预算有限的企业并不适用[4]。

4.2.3 光缆。这种介质具有较强的抗干扰能力，信息传播速度快，经常应用在长距离信号和数据传输中，但是应用成本高，通常在初期就限制了投资。

4.2.4 双绞线。双绞线的结构如图2所示，这种通信媒介的应用不需要在初期进行巨大投资。双绞线具有高精度和高传输速度的优势，应该置于中继器的中央，提高信息传输的准确性。

4.3 选择网络拓扑结构

4.3.1 总线拓扑结构。这种拓扑结构的数据采集单元用一条线连接，即数据收集单元在传输介质上以一定间隔连接，而且数据介质和收集单元通过T接头连接，使得不同的数据收集单元直接实现可靠连接并实现收集功能。总线拓扑结构具有介质少、结构紧凑、建设投资少的优势，适用于低容量的小型水力发电厂。但是，总线拓扑结构的缺陷在于中断会严重破坏整个网络，维护费用较高，维护工具准确度要求高。另外，数据的传输量会随着网络节点的增加而减少。

4.3.2 星型网络拓扑结构。这种拓扑结构完全不同于总线拓扑结构，而是将采集单元直接和监测管理站连接，形成围绕监测管理站旋转的结构，数据收集单元呈星形放射状。星型网络拓扑结构抵抗外部干扰的能力较强，数据收集单元故障不会影响整个网络运行，数据传输速度很高。但其主要缺点表现为需要大量的传输媒体来构建拓扑结构。星形网络拓扑结构不仅适用于节水项目，也适用于数据不能向中控室直接发送而且采集单元较少的工程。

4.4 选择网络方案

人们要根据实际情况，选择最佳的网络规划，并根据传输介质和网络结构，综合考虑各种因素，通过分析对最合适的通信方式进行比较和选择。比如，节水项目通常处于复杂环境，需要建立自动化安全监测系统，充分考虑各種情况，主要传输介质选择光缆，双绞线用作分支传输介质，支撑控制单元应使用总线。其需要与光纤收发器总线连接，这种方案中，环形网络或辅助线路的断开与否基本不受网络操作影响，提升了系统操作的可靠性。该方案使用的网络结构比较简单，数据传输速度较高，使用材料较少，非常灵活。该方案还适用于图像传输，在使用过程中不局限于数据传输，信息传输的效率和质量得到有效提高。虽然此方案可以以灵活的方式访问辅助线路，而且辅助线路的数量可以适当增加，但是部署期间必须严格遵守数据采集单元的实际要求。

5 加强对水利工程的软件管理和安全监测

人们要合理运用信息管理软件，加强对水利工程项目的软件管理和安全监控。信息管理软件具有检查功能，可以全面收集、处理和验证数据信息，并将其输入数据库中。通常，其允许管理员在验证信息的过程中从整个系统输入数据。节水项目的评估和决策不仅涉及建筑物安全性和稳定性诊断，而且涉及数学模型的建立和定量分析。所以，要想保证水利工程顺利实施，人们必须做好信息检查。

6 结语

当前，社会经济不断发展，水利工程数量持续增加。本文从多个角度入手，分析了自动化安全监测系统在水利工程中的应用，以期保障水利工程安全稳定运行。未来，水利工程要合理运用自动化安全监测系统，加强安全监测，提升建设质量，保证自身的稳定性和安全性。

参考文献：

[1]李谦.水利工程中安全监测自动化系统的应用方法[J].四川建材，2019（11）：137.

[2]刘宏.浅谈西藏满拉水库大坝安全监测系统技术改造工程项目建设管理[J].西藏科技，2019（3）：78-80.

[3]郝治霞.安全监测自动化系统在水利工程中的应用[C]//建筑科技与管理学术交流会.2018.

[4]李佳宇.水利工程安全监测项目的自动化系统应用[J].黑龙江水利科技，2017（4）：45-47.