关于大坝安全监测信息系统网络技术开发应用的探讨

闫娜娜（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南长沙410000）

关于大坝安全监测信息系统网络技术开发应用的探讨

闫娜娜（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南长沙410000）

由于水库管理内容较为繁杂，其运行和人们的生产生活息息相关，因此，为保证其运行稳定和安全，要对水库大坝进行安全监测。本文主要对水库大坝安全监测信息系统网络技术的开发以及具体应用进行了分析，希望对有关人士有所帮助。

水库大坝；安全监测；自动化技术

1 引言

为了保证相关工作人员对大坝安全信息进行管理与解读工作的方便、顺利进行，必须要整理与汇编大坝安全监测资料，为了使大坝性态异常能够及时地被分析人员发现，需要对安全监测资料进行充分地利用以此来对数学模型进行建立并对其进行一定的解释。在此过程中，对计算机信息数据处理系统软件的研究与开发力度进行加强，并将已开发出的软件应用于大坝安全监测信息系统中，能够使观测资料的作用得以最大限度的发挥，不断提高大坝信息系统的安全性。

2 大坝安全监测信息系统开发

2.1 大坝安全分析和评价预报系统

首先，需要结合水库大坝的实际情况建立安全评价预警系统，该系统一定要具有通用性、可以移植性的特征。然后因为水库大坝的自动化监测技术包括数据采集、数据管理等系统，所以要不断地优化采集数据的效率，还应该有效地维护和管理监测的动态数据，并且还要深入研究坝体变形和渗流安全分析模型理论。最后要建立具备坝体安全评价体系、模糊综合评价模型等功能的分析评价预报系统，只有这样才能确保水库大坝安全的运行，从而保证水利工程的顺利实施和进行。

2.2 数据库的选取

以网络系统为基础的B/S信息系统的开发，主要是在远程访问进行建立的前提下来实现的数据访问。在开发B/S结构的过程中，需要对数据库的响应速度、容量大小以及其可扩展性进行注意。目前，SQLServer数据库、Oracle数据库与Sybase是B/S信息监测系统中用得比较多的数据库。在选择数据库的过程中，在上述三种数据库中，其中SQLServer数据库最能够满足网络系统的相关要求，一般情况下这种数据库的维修处理也比其他的简单方便，所以，大多数系统都会选择它。

2.3 系统开发工具的选取

现如今，随着网络系统在生活中运用愈加广泛，在具体的生活操作中随处可见，根据不断的研究创新，当前我国的网络系统的开发主要基于B/S结构，比较注重其网络功能，因为系统开发工具的选择必须考虑到现如今强盛庞大的网络编程功能。例如当前的网络系统中Visual Interdev 6.0是一种支持32位Windows网络编程的软件开发工具。与此同时，因为Visual Interdev 6.0开发出的应用程序可以在实际操作过程中能够快速地脱离开发环境在拥有Explorer单独运行，除此之外，其访问数据库的接口比其它任何一款同类产品更简单快速，同时这个应用程序被操作人员编译成本机代码后运行速度更快。所以，系统采用了一系列的Windows产品，比如在采用了中文Windows2007作为开发平台后再以Windows2003/Windows2007为运行平台，最后还采用了Visual Interdev 6.0作为系统开发工具，与此同时还结合了Microsoft Excel 2007开发报表程序，而数据库则采用了SQLServer。

2.4 系统初步测试和试运行

一般而言，随着科学技术的进步，就有了更高效的工作氛围，所以当系统初步开发完成后，就可以马上对刚完成的系统进行测试，总的来说，这些测试主要分为两大类等：①系统边界条件测试，主要采用的测试手法是通过模拟的测试程序处理系统在实际操作中处理边缘情况时是否正确；②系统因果条件测试，通过使用模拟的系统因果条件测试系统响应判断系统的正确性；通常情况下，通过以上测试之后，在及时改变系统中存在的错误后，与此同时，还需要将提供的全部历史数据整理导入数据库，然后作模拟运行，如果在模拟测试中发现其中的不足，及时发现并对系统进行调整，从而在根本上避免不必要的犯错。通常情况下，在系统经过反复的调试后，在实际操作中系统就会运行正常，数据库也会经过完善处理，操作系统的界面友好。

3 实例分析大坝安全监测信息系统网络技术的应用

3.1 工程实例概述

某水库枢纽工程，水库多年平均流量为1.14亿m3，其防洪设计标准50年一遇洪水为220m3/s，校核标准是前年一遇洪水480m3/s，水库总库容是3900万m3，兴利库容为3500万m3。拦河坝、引水泄洪洞、溢洪道及坝后电站共同组成了该水库枢纽工程，水库功能以灌溉为主，以防洪、发电、城市供水及生态保护等为辅进行水库的综合利用，是一个中型水库。水库大坝的0+000～0+100m是粘土心墙坝，其中的 0+100～0+ 565.4m是混凝土面板堆石坝，最大坝高度为61.5m，其坝长为565.4m，大坝的上游坡比是1：1.5，下游坡比是1：1.4。

3.2 技术应用

自动化安全监测系统方案组成使用的是二级三层布置形式，其中的二级又分为现场监控级与远程控制级，根据具体管理运行要求，确保各个监测系统都能较好地承担自己的运行管理职能，自动化安全监测系统设计时，还要合理布局、选择，使系统设计能够很好地适应水库大坝安全项目的施工、初始运行要求以及后续的自动化发展需要，大坝安全自动化监测系统结构框图如图1所示。水库大坝安全监测工作的顺利开展也需要预警系统的协助，因此应在大坝安全自动化监测系统中加入预警系统。

3.2.1 位移监测子系统

图1 大坝安全自动化监测系统结构框图

Damsafety.net是一个大坝安全监测与注册系统，其稳定性指标由最新的、最为可靠的技术来监测。因特网用户界面及Oracle数据库的使用确保了被监测的数据很方便地被用户获取，并确保了系统的稳定性和可量测性。系统可以用来维护和观测与土工结构相关的所有基本资料。网页界面使系统比较容易接近，管理局内部所有的局域网用户均可以使用该系统，且多个用户可以同时进入该系统。用户可以使用基于网页上的地图界面浏览监测信息。点击地图上的某个区域就可以启动报告应用程序。报告应用程序会显示与所选择区域有关的所有报告。与测量结果有关的地点数据可以储存到多维数据库里，多维数据库可以用来生成各式各样的监测结果报告。系统数据模型包括光纤热传感器、沉降、沉降柱、绕坝渗流水井、扬压力计、水位、霜冻表、检视井、汤姆森井及安全监视说明和保养日历。系统可以用来处理从多个大坝汇集而来的不断更新的监测数据。监测数据将按预先设定的监测顺序保存到数据库里。用户可以通过网页界面增加和更新所有监测数据。现行的系统内，用户可以增加和更新沉降、沉降柱、绕坝渗流、扬压力计、水位、霜冻表、检视井和汤姆森井等监测数据。如果自动的测量数据超过极限值，就会报警。如果背离这些极限值，图表便会给出可视的警告。该系统是基于Windows服务器里面的普通Java平台开发出来的。服务器通过用户账号及其等级防止未经授权者进入。用户与服务器之间的所有网络通信都是加密的，加密的方法是SSL加密，具有高达128字节的密码保护。

3.2.2 渗流监测子系统

大坝共布置扬压力测压管89支，系统改造主要将原有传感器更换为可靠、稳定的传感器，实现扬压力监测自动化，常见坝体渗流压力观测布置如图2所示，并在设备安装上对38个有压测压管采用密封方式，48个无压测压管采用悬挂方式。在7个量水堰上安装新的传感器，实现分区渗流量监测自动化。同时为了实现集水井自动控制和数据采集，对5个集水井安装专用测控装置和传感器，实现分区总渗流量监测和控制自动化。对28个绕坝渗流测压管中已堵的12个孔进行扫孔处理，全部安装渗压计，实现监测自动化，并对测压管管口加设保护箱。坝体渗压观测仪器只布设在10号基面201.00m和220.50m基面内，共13支SZ-4型渗压计。F8断层渗压观测仪器分别埋设在23号和24号坝段内，采用185mm钻孔，把渗压计埋设在F8断层破碎带内，23号坝段2支渗压计设在帷幕前，为SZ-8型，24号坝段2支渗压计设在帷幕后，为SZ-4型。为挡水坝段，又为河床和右岸的转弯坝段，坝高为64.0m。在10号观测基面内190.50m高程截面上下游方向布置5组应变计，每组5支TY-25型贴片式应变计，1支无应力计（布置在距应变计组1.5m处）。为了解基岩应变情况，在10号、22号基面内沿上下游各布置3支单向应变计，42号基面内设2支应变计，应变计均为DI-25B型。为了解坝趾混凝土应力，在10号和22号坝趾处各有2支WL-60型应力计，分垂直和水平方向埋设。

3.3 系统运行情况评析

该大坝安全自动化监测系统一共接入了168个有效测点、测控单元16个，CCD垂线坐标仪2套，并设置了4个环境监测测点，工程建设部门还安排了专人负责水库大坝的运行与管理，使得大坝严格按照系统操作规程建设使用，目前改造后的水库大坝系统运行状况较好，监测中心的系统通信呼叫也正常，没有出现过系统异常、测值不稳定或者是测点不正常等情况。安全监测自动化技术在水库大坝建设中的应用，取得了较好的效果，这种新技术主要分为数据采集子系统、信息管理及评价预报子系统，能够实现对数据库进行效率优化、动态维护管理监测数据，分析监测到的数据整体变化比较平稳。

4 结束语

总而言之，随着科学技术的不断发展，信息技术水平的不断提高，也在很大程度上促进了计算机模式的更新，因而大坝安全监测信息系统的网络技术也得到了快速的发展与进步。未来的大坝安全监测信息系统开发中应该与C/S和B/S网络技术各自的特点相结合，对两种开发方式结合的监测信息管理系统进行开发，从而不断地开发出全新的监测信息管理系统。

[1]黎清松，覃江峰.信息管理系统的开发与应用——在大坝安全监测资料分析整编中的应用[J].企业科技与发展，2011（18）：85～86.

[2]李国斌，常春波.基于无线传感网的水库大坝安全监测系统[J].中国防汛抗旱，2014（1）：79～80.

[3]李志刚.ZigBee技术在大坝安全监测系统中的应用[J].科技创新与生产力，2011（3）：90～92.

图2 常见坝体渗流压力观测布置示意图

3.2.3 内观监测子系统

根据该水库地质情况和工程布置，设计选择了10号、22号和42号坝段作为内部观测仪器观测基面：10号坝段为挡水坝段，坝高80.0m，位于左岸河床内；22号坝段为溢流坝段，坝高71.2m，坝基下有F8断层通过，地质构造复杂；42号坝段

TV698.1

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2095-2066（2016）24-0047-02

2016-8-10

闫娜娜（1983-），女，工程师，本科，主要从事大坝监测工作。