關(guān)于水庫大壩安全監(jiān)測自動化技術(shù)的探討

李積強(qiáng)　高世宇　祁維青　張永強(qiáng)

摘 要

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水庫大壩對工業(yè)和農(nóng)業(yè)的影響日增月益。水庫大壩的安全問題與我國的民生問題之間的聯(lián)系越來越緊密。我國建筑的水庫大壩數(shù)量眾多，在安全管理方面也有相對完整的措施體系，但缺乏一定的自動化技術(shù)指導(dǎo)。下文就如何提高水庫大壩安全監(jiān)測自動化技術(shù)問題，談?wù)効捶ā?/p>

關(guān)鍵詞

水庫大壩;安全;自動化

中圖分類號： TV698.1 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.04.67

0 前言

當(dāng)今是人工智能時代，各行各業(yè)都在順應(yīng)時代潮流，積極改革。水庫大壩安全監(jiān)測也應(yīng)該順應(yīng)科學(xué)化時代的發(fā)展要求，采取自動化技術(shù)進(jìn)行安全監(jiān)測，提高對水庫大壩安全監(jiān)測的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。用自動化的技術(shù)對水庫大壩進(jìn)行安全監(jiān)測能夠有效減少風(fēng)險，是確保水庫大壩安全運(yùn)行的重要舉措。

1 水庫大壩安全監(jiān)測自動化的意義

以自動化的方式實現(xiàn)對水庫大壩的安全監(jiān)測，無論是對水庫大壩所在的地區(qū)，還是整個國家都有不同程度的積極影響。首先對于水庫大壩工作人員來說，實現(xiàn)對水庫大壩的自動化安全監(jiān)測，能夠極大地減輕水庫大壩工作人員的工作量。讓他們有更多的時間去對水庫大壩的其他方面進(jìn)行監(jiān)測。其次，最后，對于國家來說，水庫大壩的安全問題已經(jīng)與國家的民生問題息息相關(guān)了，如果我們對水電大壩的監(jiān)測實現(xiàn)自動化，他的監(jiān)測性能定會得到很大程度的提高，監(jiān)測到的結(jié)果勢必會更加科學(xué)，也會更加準(zhǔn)確。例如，在龍羊峽水電站大壩就建立了自動化監(jiān)測技術(shù)，建立之后整個大壩的運(yùn)轉(zhuǎn)更加高效，并且監(jiān)測數(shù)據(jù)也更加準(zhǔn)確，實現(xiàn)了現(xiàn)代化設(shè)備自動監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)化運(yùn)用。

2 水庫大壩安全監(jiān)測自動化技術(shù)

2.1 智能監(jiān)測結(jié)構(gòu)，確保大壩穩(wěn)定

水庫大壩在修筑的過程中，對大壩的整個結(jié)構(gòu)、內(nèi)在構(gòu)造要求很嚴(yán)格，在最后的安全驗收階段，也會對水庫大壩的內(nèi)在構(gòu)造進(jìn)行重點(diǎn)驗收。由此可見，在水庫大壩正式投入使用之后，也應(yīng)該對大壩的結(jié)構(gòu)是否變形、內(nèi)在構(gòu)造是否損懷等問題進(jìn)行相應(yīng)的安全監(jiān)測。水庫大壩的工作人員可以利用自動化的技術(shù)，在水庫修筑之初就將自動化監(jiān)測系統(tǒng)安裝到整個大壩結(jié)構(gòu)之中。特別是對最容易變形的地方，以及最不容易被安全人員監(jiān)測到的地方，進(jìn)行監(jiān)測設(shè)備的重點(diǎn)安裝。安裝時，主要是針對水電大壩垂直和水平兩個方向上進(jìn)行安裝監(jiān)測。工作人員在對投入運(yùn)行后的水庫大壩進(jìn)行監(jiān)測時，主要是通過分析水庫大壩橫向和縱向兩個方向上的數(shù)據(jù)來判斷，是否存在有位置移動的問題。目前，我國90%以上的水庫大壩都是采用混凝土的結(jié)構(gòu)，因此需要監(jiān)測的預(yù)備點(diǎn)有很多，但是對于水庫大壩是否有位置移動問題的監(jiān)測，還沒有全面推廣。這是一些小型的水庫大壩在實際運(yùn)行過程中，發(fā)生了位置移動卻不被安全人員所知，最終造成相應(yīng)的損失的很重要的原因。因此，建議每一個水庫大壩都每隔四十米或者六十米設(shè)置一個監(jiān)測點(diǎn)。讓整個水庫大壩的整體結(jié)構(gòu)和內(nèi)在構(gòu)造都處在實時監(jiān)測之中，方便安全監(jiān)測人員找出問題，從而保證水庫大壩的穩(wěn)定運(yùn)作。此外，企業(yè)主管人員應(yīng)該結(jié)合人工智能趨勢，將自動化的滲流監(jiān)測裝置與人工智能的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)結(jié)合起來。畢竟，自動化在應(yīng)用過程中會存在大數(shù)據(jù)分析誤差等問題，對于實際預(yù)測問題的行為力較差。但是，將自動化的滲漏監(jiān)測器的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，匯集到人工智能的數(shù)據(jù)庫中，利用人工智能系統(tǒng)進(jìn)行分析與監(jiān)測，能夠更大程度的提高水庫大壩的安全性能。

2.2 自動測試滲透，增強(qiáng)安全性能

對于水電大壩的安全監(jiān)測，除了最重要的結(jié)構(gòu)監(jiān)測之外，就是對水電大壩的實時滲透情況是否有監(jiān)測。由于各個水庫實際經(jīng)濟(jì)情況不同，不同滲流器對每分鐘水庫大壩的滲流量和滲透壓力都做出的統(tǒng)計精確度是不同的。因此，國家或者當(dāng)?shù)卣梢赃m當(dāng)?shù)膸头觥拜^困難”企業(yè)購買精準(zhǔn)度高的滲流器。使其對每天每個時間段，水庫大壩的滲流量，做出精確的統(tǒng)計，方便相關(guān)人員做記錄。這樣一方面能夠降低滲流量測試員的工作量，另一方面也能夠提升各個地區(qū)滲流量的科學(xué)監(jiān)測性。并且，工作人員通過及時的分析數(shù)據(jù)也能夠很快地監(jiān)測到地下水的流量情況。設(shè)置流量的監(jiān)測點(diǎn)，可以安排在基礎(chǔ)廊道以及大壩本體的不同地段，讓自動監(jiān)測儀器盡量結(jié)合水庫排水渠中的積水、排水情況來做出分析。由于滲透壓力方面的監(jiān)測，需要將儀器安裝到大壩的底部或者水渠之中，因此對儀器的質(zhì)量和它的精細(xì)度要求很高。在購買過程中應(yīng)該盡量購買更適合自己水庫大壩的監(jiān)測儀器，選擇更具信賴的商家。

2.3 選擇智能傳感，降低風(fēng)險概率

目前在水庫大壩的智能傳感設(shè)備中，最主要運(yùn)用的是位置移動傳感、地下水位監(jiān)測傳感、中央控制傳感等幾個設(shè)備。位置移動傳感在之前已經(jīng)說過，它主要是對大壩是否有進(jìn)行位置移動進(jìn)行監(jiān)測，以方便安全監(jiān)測人員對大壩的使用壽命進(jìn)行評估。但是通常位置移動的智能傳感設(shè)備在對數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測時，獲取監(jiān)測結(jié)果比較慢。雖然，它對實際監(jiān)測的環(huán)境要求不嚴(yán)格，但很容易導(dǎo)致對監(jiān)測位置的偏移，使監(jiān)測結(jié)果不準(zhǔn)確。對于中央控制傳感設(shè)備而言，它是由整個電源設(shè)備控制設(shè)備、顯示設(shè)備和任務(wù)主機(jī)輔助構(gòu)成的。在信息化技術(shù)不斷發(fā)展的今天。中央控制傳感設(shè)備是對水庫大壩形成了一個全網(wǎng)絡(luò)覆蓋式的監(jiān)測系統(tǒng)。通過對這個系統(tǒng)的記錄與運(yùn)作，可以保證大壩的有效運(yùn)行。并且中央控制傳感設(shè)備有它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，，監(jiān)測數(shù)據(jù)也較精確，后期的維修成本較低。在所有的這些智能傳感設(shè)備中，對要求最嚴(yán)格以及操作最復(fù)雜的，就要數(shù)地下水位智能監(jiān)測設(shè)備了。由于它采用的是激光懸漿，雖然它很耐用，也不易受到大氣壓的影響，但是他所監(jiān)測出的數(shù)據(jù)不是很準(zhǔn)確，并且為了保持滲壓器其內(nèi)部的干燥性，它也需要增設(shè)輔助氣壓計，這也造成了它的成本較高，許多小型水庫無法承擔(dān)。

2.4 及時培訓(xùn)人員，提高工作效率

對水庫大壩的安全監(jiān)測實現(xiàn)自動化，并不代表就不需要相關(guān)的安全人員對水庫大壩進(jìn)行監(jiān)測了。實現(xiàn)自動化只是從操作層面減少安全監(jiān)測人員的工作量。而原來需要對水庫大壩做實地分析的安全監(jiān)測員，只需要留下很少的一部分，另外一部分需要讓他們投入到對自動化以后收集到的水庫大壩信息和數(shù)據(jù)的相關(guān)分析與處理中去。因此，首先要對這部分人員進(jìn)行相應(yīng)的智能化和信息化、自動化的技術(shù)培訓(xùn)。目前我們的水庫大壩工作人員需要掌握的自動化技術(shù)有智能傳感器、地下水位監(jiān)測裝置、中央控制設(shè)備和位置移動傳感器這幾種。這些設(shè)備的運(yùn)營，肯定需要專業(yè)人員。因此，水庫需要派遣本就具有這方面知識的專業(yè)人員外出培訓(xùn)，進(jìn)行更專業(yè)的學(xué)習(xí)，回來之后擔(dān)任總技術(shù)與總監(jiān)控的任務(wù)。而抽調(diào)回來的那部分原有的負(fù)責(zé)每天實地采集的人員，主要是要去教他們，如何對數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的處理，對儀器進(jìn)行簡單的啟動與故障處理。同時，水庫還需要培訓(xùn)相應(yīng)的專業(yè)人員，對采集出來的數(shù)據(jù)，以及經(jīng)過電腦控制分析之后的數(shù)據(jù)，進(jìn)行最后的匯總與分析，盡量通過這些可視化數(shù)據(jù)，對水庫的使用壽命，和它會遇到的問題做出良好的預(yù)估與評判。這樣，一方面不至于利用自動化技術(shù)后水庫工作人員失業(yè)，另一方面也提高了水庫安全監(jiān)測中的工作效率。最重要的是，它對水庫現(xiàn)在的運(yùn)行情況，以及未來會出現(xiàn)的運(yùn)行問題，都作了十分有效，并且科學(xué)的分析，十分有利于準(zhǔn)確防范水庫安全問題。

2.5 加入人工智能，促進(jìn)自動化進(jìn)程

當(dāng)前是人工智能高速發(fā)展的是時代，而現(xiàn)行的水庫大壩自動化技術(shù)所選擇的智能傳感這一技術(shù)，其實是可以與人工智能技術(shù)相結(jié)合的。因為水庫大壩的智能傳感是通過三個主要的傳感器組成的，那么在進(jìn)行傳感之后必然要涉及到數(shù)據(jù)的分析，而人工智能其實在這方面有著天然的優(yōu)勢。故而，如果今后水庫大壩的自動化技術(shù)與人工智能建立了相應(yīng)的聯(lián)系，將會更利于水電大壩的自動化進(jìn)程。并且人工智能技術(shù)與水電大壩的自動化技術(shù)相結(jié)合之后，其實對于水庫大壩的發(fā)展來說是更為有利的，首先它能夠更大程度上節(jié)約水庫大壩的人工成本，因為人工智能它有非常豐富的數(shù)據(jù)庫以及很強(qiáng)悍的分析能力，人工智能可以實現(xiàn)對水庫大壩底部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更精確的監(jiān)測，它對數(shù)據(jù)的處理分析以及對一些可能存在問題的預(yù)測能大于實際人工的預(yù)判。

3 結(jié)束語

各個地區(qū)的水庫大壩主要負(fù)責(zé)人員，通過積極的采用智能監(jiān)測大壩結(jié)構(gòu)、自動測試滲透設(shè)備、選擇智能傳感器、培訓(xùn)更專業(yè)的自動化技術(shù)人員、并且定時維修相關(guān)設(shè)備等方式，來確保大壩的穩(wěn)定運(yùn)行，降低大壩的風(fēng)險概率，促進(jìn)大壩的安全性能，從而提高大壩工作人員的效率，推動水庫大壩的自動化進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)

[1]盧萬友.梅山水庫大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)及運(yùn)行管理[J].江淮水利科技.