劉玉帥 金波

摘 要：在水利工程中，自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以跟蹤施工進(jìn)度，及時(shí)反饋施工過程遇到的問題，并向管理層發(fā)送相關(guān)信息，以保障節(jié)水工程的順利施工，確保節(jié)水工程安全和施工質(zhì)量。本文詳細(xì)分析了自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在水利工程安全檢查中的具體應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：水利工程;自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng);數(shù)據(jù)采集單元

中圖分類號(hào)：TV698.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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

技術(shù)安全是節(jié)水工程運(yùn)行的重要指標(biāo)，目前，自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在水壩、水庫(kù)、水管和輸水結(jié)構(gòu)的安全管理中，也應(yīng)用于節(jié)水項(xiàng)目。自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)合了當(dāng)前先進(jìn)的工程監(jiān)測(cè)成果和經(jīng)驗(yàn)，具有可靠、通用、復(fù)雜的特點(diǎn)，可以對(duì)水壩、水庫(kù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠準(zhǔn)確描述水利項(xiàng)目總體情況，從而實(shí)現(xiàn)有效且準(zhǔn)確的決策。

1 確定自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量點(diǎn)

通常，在確定自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量點(diǎn)時(shí)，人們要充分考慮是否可以采用自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，明確其實(shí)際規(guī)模。一般而言，自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量點(diǎn)確定有兩種方案。方案一是將應(yīng)變監(jiān)測(cè)器和滲透控制器安裝在自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。方案二是安裝所有能夠執(zhí)行監(jiān)測(cè)功能的設(shè)備（如滲透監(jiān)測(cè)器）并與自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相連[1]。

2 比較選擇接入自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量點(diǎn)

2.1 方案一

方案一能顯示項(xiàng)目重要部分的測(cè)量點(diǎn)，其主要優(yōu)勢(shì)為便于控制自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的大小。在方案一中，通常，測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量不會(huì)太多，測(cè)量點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)有效集中。利用方案一進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控，監(jiān)控穩(wěn)定性好，前期投入較低，監(jiān)控效果良好。但是，方案一也有一定的局限性。比如，監(jiān)測(cè)人員測(cè)量任務(wù)量相當(dāng)繁重，其間需要輸入大量數(shù)據(jù)，這加大了監(jiān)測(cè)人員的工作壓力，可能會(huì)影響測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性[2]。

2.2 方案二

方案二適用于需要設(shè)置大量測(cè)量點(diǎn)的項(xiàng)目，可以提高監(jiān)測(cè)速度，但是監(jiān)測(cè)人員的測(cè)量任務(wù)比較簡(jiǎn)單。方案二明顯減少了監(jiān)測(cè)人員的工作壓力和任務(wù)量，有助于提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確性。不過，方案二的局限性是，項(xiàng)目前期必須投入大量資金和人力資源，若企業(yè)經(jīng)營(yíng)資源不足，則必將會(huì)對(duì)其建設(shè)成果造成不利影響。不僅如此，方案二的實(shí)施也有一定的復(fù)雜性，所以應(yīng)用范圍相對(duì)較小[3]。

3 比較選擇自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集單元

自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以分為集中式自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和分布式自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。集中式自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于項(xiàng)目的原始自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，如今，分布式自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)普及。若采用集中式自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)時(shí)必須施加很多模擬信號(hào)，容易造成很多噪聲。不僅如此，集中式自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)精度不高，信號(hào)傳輸距離很短，工作范圍受到極大的限制。相比之下，分布式自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要發(fā)送數(shù)字信號(hào)，可以直接將其傳入數(shù)據(jù)采集的智能單元。不僅如此，分布式自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以獨(dú)立進(jìn)行更新，直接對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制。一般來說，自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要設(shè)定很多監(jiān)控測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量總線很長(zhǎng)，而分布式自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)更能與其相適應(yīng)，因此應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。當(dāng)前，人們要根據(jù)實(shí)際情況，選擇最佳的自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)收集單元確定過程必須考慮以下因素：一是對(duì)環(huán)境有所響應(yīng)的自我診斷功能，防雷系統(tǒng)具有有效性;二是確保運(yùn)行準(zhǔn)確、可靠;三是保證系統(tǒng)質(zhì)量，檢查接口位置的完好性[3]。

4 比較選擇自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方案

4.1 網(wǎng)絡(luò)信息接口特征及其分布

人們要認(rèn)真研究實(shí)際施工特點(diǎn)，了解監(jiān)控點(diǎn)的分布和實(shí)際施工狀況，對(duì)項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。通常，接口位于排水口內(nèi)。

4.2 網(wǎng)絡(luò)信息的有關(guān)介質(zhì)比選

電話線、雙絞線、光纜和同軸電纜是數(shù)據(jù)收集單元的主要通信介質(zhì)。在選擇通信媒體時(shí)，要仔細(xì)考慮實(shí)際特性，讓所選擇的通信媒體可以滿足系統(tǒng)應(yīng)用要求。

4.2.1 電話線。作為一種通信媒介，電話線具有較高的數(shù)據(jù)和信號(hào)傳輸速度，傳輸距離較遠(yuǎn)。但是，這種通信媒介的缺點(diǎn)也很明顯。若以電話線為介質(zhì)，則通常必須使用電話線相關(guān)設(shè)備，而且電話線傳輸數(shù)據(jù)的精度低，應(yīng)用成本高。

4.2.2 同軸電纜。同軸電纜的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)據(jù)傳輸速度快，信息精度高。但是，如果以同軸電纜作為通信媒介，使用成本較高，通常在初期就限制了投資，其對(duì)預(yù)算有限的企業(yè)并不適用[4]。

4.2.3 光纜。這種介質(zhì)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，信息傳播速度快，經(jīng)常應(yīng)用在長(zhǎng)距離信號(hào)和數(shù)據(jù)傳輸中，但是應(yīng)用成本高，通常在初期就限制了投資。

4.2.4 雙絞線。雙絞線的結(jié)構(gòu)如圖2所示，這種通信媒介的應(yīng)用不需要在初期進(jìn)行巨大投資。雙絞線具有高精度和高傳輸速度的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)該置于中繼器的中央，提高信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

4.3 選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

4.3.1 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集單元用一條線連接，即數(shù)據(jù)收集單元在傳輸介質(zhì)上以一定間隔連接，而且數(shù)據(jù)介質(zhì)和收集單元通過T接頭連接，使得不同的數(shù)據(jù)收集單元直接實(shí)現(xiàn)可靠連接并實(shí)現(xiàn)收集功能。總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有介質(zhì)少、結(jié)構(gòu)緊湊、建設(shè)投資少的優(yōu)勢(shì)，適用于低容量的小型水力發(fā)電廠。但是，總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺陷在于中斷會(huì)嚴(yán)重破壞整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，維護(hù)費(fèi)用較高，維護(hù)工具準(zhǔn)確度要求高。另外，數(shù)據(jù)的傳輸量會(huì)隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增加而減少。

4.3.2 星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完全不同于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而是將采集單元直接和監(jiān)測(cè)管理站連接，形成圍繞監(jiān)測(cè)管理站旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)收集單元呈星形放射狀。星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)抵抗外部干擾的能力較強(qiáng)，數(shù)據(jù)收集單元故障不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，數(shù)據(jù)傳輸速度很高。但其主要缺點(diǎn)表現(xiàn)為需要大量的傳輸媒體來構(gòu)建拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不僅適用于節(jié)水項(xiàng)目，也適用于數(shù)據(jù)不能向中控室直接發(fā)送而且采集單元較少的工程。

4.4 選擇網(wǎng)絡(luò)方案

人們要根據(jù)實(shí)際情況，選擇最佳的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，并根據(jù)傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，綜合考慮各種因素，通過分析對(duì)最合適的通信方式進(jìn)行比較和選擇。比如，節(jié)水項(xiàng)目通常處于復(fù)雜環(huán)境，需要建立自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，充分考慮各種情況，主要傳輸介質(zhì)選擇光纜，雙絞線用作分支傳輸介質(zhì)，支撐控制單元應(yīng)使用總線。其需要與光纖收發(fā)器總線連接，這種方案中，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)或輔助線路的斷開與否基本不受網(wǎng)絡(luò)操作影響，提升了系統(tǒng)操作的可靠性。該方案使用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)傳輸速度較高，使用材料較少，非常靈活。該方案還適用于圖像傳輸，在使用過程中不局限于數(shù)據(jù)傳輸，信息傳輸?shù)男屎唾|(zhì)量得到有效提高。雖然此方案可以以靈活的方式訪問輔助線路，而且輔助線路的數(shù)量可以適當(dāng)增加，但是部署期間必須嚴(yán)格遵守?cái)?shù)據(jù)采集單元的實(shí)際要求。

5 加強(qiáng)對(duì)水利工程的軟件管理和安全監(jiān)測(cè)

人們要合理運(yùn)用信息管理軟件，加強(qiáng)對(duì)水利工程項(xiàng)目的軟件管理和安全監(jiān)控。信息管理軟件具有檢查功能，可以全面收集、處理和驗(yàn)證數(shù)據(jù)信息，并將其輸入數(shù)據(jù)庫(kù)中。通常，其允許管理員在驗(yàn)證信息的過程中從整個(gè)系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)。節(jié)水項(xiàng)目的評(píng)估和決策不僅涉及建筑物安全性和穩(wěn)定性診斷，而且涉及數(shù)學(xué)模型的建立和定量分析。所以，要想保證水利工程順利實(shí)施，人們必須做好信息檢查。

6 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，水利工程數(shù)量持續(xù)增加。本文從多個(gè)角度入手，分析了自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在水利工程中的應(yīng)用，以期保障水利工程安全穩(wěn)定運(yùn)行。未來，水利工程要合理運(yùn)用自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，加強(qiáng)安全監(jiān)測(cè)，提升建設(shè)質(zhì)量，保證自身的穩(wěn)定性和安全性。

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