水工建筑物安全监测自动化技术的应用

随着我国水利建设步伐的加快，水工建筑物存在年久失修的问题，水工建筑物的安全问题频发，对于水利建筑物的安全监测非常重要，采用自动化技术进行安全监测，要确保测点的合理布置，确定测点数量，加强对于异常现象的有效监测，可以得到有价值的数据，通过对水工建筑物的监测可以发现问题，并采取措施及时进行修复加固，可以增强水工建筑物的防洪功能[1]。1水工建筑物故障的原因水工建筑物出现故障的原因包括自然因素和人为因素，自然因素主要是山体滑坡、地震等自然灾害的影响，人为因素主要是前期设计时缺乏综合考虑，有些水工建筑物在建设中没有遵循施工标准和材料标准，导致水工建筑物不够坚固，过低的水位面无法应对洪涝灾害和大规模的地质灾害，水流的腐蚀会造成混凝土的脱落，导致钢筋和基石裸露等问题，从而造成安全隐患。2自动化监测技术的优势水工建筑物出现问题后会造成重大损失，因此相关部门要重视水工建筑物的安全监测工作，传统的监测方法是人工巡查和摄像头监测。随着科学技术的发展，出现了自动化技术，自动化监测技术具有自身的优势，技术人员通过对于自动化技术的掌握，可以进行有效的监测，国家颁布了自动化安全监测的技术标准，技术人员在监测中必须遵守自动化监测技术的规范。自动化监测技术不受天气限制，不论狂风、雷雨、大雾、烈日等天气，采用自动化监测技术都可以采集和分析数据，高质量的监测可以使水工建筑通过安全鉴定，可以产生经济效益，降低了人工工作强度，可以避免人为数据输入中的操作失误，通过自动化的数据传输，可以更直接的掌控水工建筑物的运行状态，可以快速诊断水工建筑物存在的安全问题[2]。3自动化监测的原则水工建筑物的自动化监测要遵循相关原则，由于自动化监测涉及的范围比较大，要保证分阶段进行实时监测，自动化系统可以实时分析水流量数据，可以针对问题及时采取维护措施。安全监测使用的技术和设备要具有可靠性，对于突发状况可以制定紧急预案，可以加强对于紧急安全风险的防控，由于各地区的自然环境不同，水工建筑物的功能和质量也存在差异，水工建筑物会出现不同类型的故障，可以根据国际标准衡量水工建筑物的各项指标。4安全监测自动化系统水工建筑物的安全监测系统包括监控中心站和各部位监测站，可以形成监测局域网，安全监测系统具有较高的稳定性、适应性、可靠性，但是成本不高，因此这一系统的应用比较广，水工建筑物的安全监测涉及多种项目，对于自动化系统的设计要确保实用、标准、通用、实时，可以采用网络设备和网络软件，快速传输和分析数据，通过自动化数据备份可以在断电的情况下保存数据，对于监测系统的设计要保证合理性，通过预警系统可以协助安全监测[3]。自动化安全监测系统可以长期、周期性的采集数据信息，安全监测系统包括数据采集系统、信息管理系统、安全评价系统等，数据采集系统的一般构成包括电源设施、传感器、通讯介质、测量控制装置、数据采集工作站，信息管理系统包括录入子系统、数据预处理子系统、误差分析子系统，安全评价系统包括计算工作站、数据库服务器等，不断完善自动化监测系统的功能，可以提高安全监测水平。5自动化监测技术的装置水工建筑物的安全监测，采用自动化监测技术，需要的装置包括：地下水位监测装置、水平和垂直位移传感器、中央空调装置等，通过不同的装置可以发挥不同的功能。地下水位监测装置包括弦式渗压计，监测过程比较稳定，并且持久耐用，大气会影响监测结果的准确性，通过辅助增设气压计，可以使渗压计内部保持干燥，可以使监测数据更加准确，智能传感器的应用将信息技术与感应技术相结合，有利于科学选择监测点，可以避免人为电缆的铺设，可以提升监测效率。水平和垂直位移传感器包括电机式和电容式，电机式不论在何种环境都能监测，具有较高的可靠性，但是监测速度比较慢，电容式监测对环境有要求，并且监测速度比较快，过长的线路可能会造成偏离。激光垂直监测成本比较高，但是监测效果好，自动化扫描仪可以高精度实时监测，采用远程定位系统可以扩大监测范围，但是成本比较高，对于技术操作具有较高的要求，保养维修要花费较大的成本，实时有效的监测水平和垂直位移，可以确保水工建筑物的正常运行。中央控制装置包括后备电源、任务主机、显示装置、监控装置等，随着我国科学技术的发展，中央控制设备逐渐被工业控制计算机取代，工业控制计算机的稳定性和适应环境的能力比较强，在水工建筑物的安全监测中应用比较广[4]。6科学设置测点水工建筑物所处的环境比较恶劣，在恶劣的环境中要广泛分布测点，测点可以布置在重要部位，并且测点要保证间距，可以保证全面监测，可以防止重要数据信息的遗漏，因此测点必须要有代表性，选取的测点要能够显示最大的安全风险，可以在安全风险最大的部位设置测点，测点的设置要保证均匀性，对于安全风险比较高的部位，可以布置的比较密，安全风险小的部位可以布置的比较稀。7自动化设备的应用水工建筑物的安全监测中，通过应用先进的设备，可以使数据采集更加准确、快速，智能传感器可以采集和存储数据信息，通过自动监测设备的稳定运行，可以保证监测质量。监测中设备的使用要进行编号，可以用科学的规则进行编号，从而方便使用，随着我国科学技术的不断发展，出现了新型的监测仪器，传感器是光纤监测仪器，可以将光纤上的物理量转化为光信号，从而进行分布式测量，智能监测仪器可以将物理量转化为数字信号，可以增强抗干扰能力，可以方便信号的传送，有些监测仪器可以对多个物理量进行监测，技术人员要掌握自动化设备的操作方法，通过正确的设备操作，可以确保高质量完成安全监测工作[5]。8数据库技术的应用水工建筑物安全监测中获取的数据比较庞杂，有些数据可能存在偏差，在检验的过程中可以筛选数据，要防止采集中出现错误或记录错误等问题，监测数据要保证完整性，对于采集的数据要进行存储和处理，通过数据备份可以防止丢失数据，采用智能化算法可以分析数据，智能化的分析计算可以避免人工误差，可以使监测结果更加可靠，发现安全隐患要及时进行防范，根据监测结果可以判断水工建筑物的安全性。建立数据库可以保证数据信息的安全存储，管理人员可以分析数据库中的数据信息，通过分析可以了解水工建筑物的运行情况，对于数据可以进行自动化处理，可以进行安全评价，安全评价要从结构安全、工程质量、金属结构安全、抗震安全等方面进行评价，采用科学的评价方法可以确保评价的严谨性和合理性，可以评价水工建筑物的安全状态，可以预测可能出现的安全风险并制定紧急预案，可以确保水工建筑物的运行安全。9自动化监测技术的应用水工建筑物的自动化监测要采集信息，要对水工建筑物进行渗流、变形、水力学、水文、气象、震动等情况进行全面监测。通过监测要保证基础结构没有出现变形，要监测垂直和水平面的位移情况，对于混凝土水工建筑物可以设置多个测点，通过自动化监测可以掌握水工建筑物的运行情况，可以根据监测数据制定水工建筑物的维护方案，通过维护可以提升水工建筑物对于自然灾害的应对能力，可以避免自然灾害造成的损失，同时可以对农业发展进行调水，有利于防洪抗旱，促进我国经济的发展。以下具体分析自动化监测技术的应用：9.1渗流监测技术的应用水工建筑物的渗流包括坝基和坝体渗流，渗流监测中要对渗透压力、渗漏量、地下水位、绕坝渗流等情况进行分析，安全监测的重点是对渗流量和渗透压力的监测，对于洪涝多发的地区可以进行全天监测，可以将压力监测孔设置在基础廊道，可以将测点设置在坝体的不同地段，通过区域监测的计算可以形成总渗流量，将测点设置在坝底的集水区可以监测土石坝，可以将地下水测点安装在大坝两侧，加强对于水位变化的监测，土石坝的渗流监测，可以对坝底部渗水汇集处进行重点监测，渗流监测可以使用温度监测仪进行监测。渗流量监测可以对大坝的安全性进行综合评价，可以采用测压管法、测流速法、容积法、量水堰法等方法进行测量，根据不同的流量，可以采用不同的测量方法。测压管法主要是对浸润线、地下水位、绕坝渗流、渗压压力等情况进行监测，可以根据适用范围科学运用测量方法，测压管的使用要确保对于管口的保护，要防止地面径流和降雨影响管内水位，要防止泥沙沉积造成的不良影响，对于测压管要检验灵敏度并加强定期维护，可以保证测压管发挥正常功能。9.2变形监测技术的应用对于水工建筑物的监测要对结构形态是否存在变形进行监测，结构形态良好可以保证运行的安全性，由于长时间的使用，大坝可能会出现水平或垂直位移，对于是否发生位移可以进行变形监测，可以防止出现严重问题，对于混凝土坝可以划分坝段，可以将监测点设置在各个坝段，一般监测点在三个以上，土石坝可以在坝顶和后部设置位移监测点，大中型水库坝中要加强变形监测，差动电阻仪可以监测内部的变形，变形监测要对位移、挠度、倾斜、裂缝等情况进行监测，可以采用全站仪的方法进行监测。9.3水力学检测技术的应用水工建筑物的安全监测要进行水力学监测，水力学监测涉及水面线、流态、流速、动水压力、泄流量等方面的检测，在安全监测技术规范中已经将水力学监测纳入规范中，可以根据结构分析和模型实验确定测点布置，通过监测可以了解水工建筑物的水力情况。10结语综上所述，加强对于水工建筑物的安全监控