郭晨，马迅，贺晨鸿
(北京木联能工程科技有限公司，北京100011)
关键词：大坝安全监测；开放型分布式网络；无人值守；运行方式
大坝安全监测自动化系统在我国有20多年的发展历史，随着电子技术、网络技术、计算机技术的快速发展，已从分离元件、集中控制向高度集成化元件、开放型分布式系统发展。其实时性、智能性、可靠性、稳定性等都有极大的提高，为实现大坝安全的在线监测、“无人值守”、远程控制奠定了基础。但由于目前无明确的设计技术规范，加之该专业技术涉及水工结构、电子技术、计算机技术、通信技术等多专业，设计者一般按照自己的理解进行设计，给工作带来了诸多困难，很多问题在设计阶段不明确，给系统实施后的运行带来了很多问题。为此，笔者将实践中遇到的几个技术问题的处理方法提出来与同行们探讨。
1 监测网络系统设计
目前的大坝安全监测自动化系统设计一般从系统布置选型、传感器设备选型、设备维护、系统扩充性、数据自动采集存贮、数据处理分析等方面进行了较全面考虑，但系统的技术指标是按设备技术指标直接构成的，未从数据采集网络、传感器技术标准发展的角度提出设计要求，因而存在一些影响技术发展和系统安全运行的关键问题。
大坝安全监测自动化工程设计者基本上都认同选用分布式数据采集网络系统，其产品设备在国内外均有生产厂家。但很少注意分布式系统的“开放性”，即选用系统的数据采集单元程控命令、数据格式应公开，应能接入任何厂家生产的标准信号传感器。这样给系统今后的发展、扩充、维护和实施时技术性能价格比竞争带来了很多问题，不开放的系统其售后服务及维护完全取决于该厂家的经营情况。开放型分布式系统应该具备：对用户开放系统总线标准、系统数据采集单元的程控命令及数据格式；能接入任何种类标准信号传感器，电阻量、电流量、电压量等。
显而易见，设计采用开放型分布式系统有明显的优点。它便于用户对传感器、数据采集单元和测量控制、数据处理软件的择优选择，方便地进行维护、维修、更换和升级。
2 传感器技术选型
大坝安全监测自动化系统设计传感器技术选型中有以下两方面问题。
(1)有一种倾向认为应该选择由一种测量原理构成的多种类传感器，其实任何一种原理的传感器在一些测量场合合适，但在另一些场合可能就不合适。例如：差动感应原理仪器，运用在测缝上，其两部分感应元件分别固接于缝两端，感应元件相互错动、不接触是非常合适的；但运用在正倒垂线、引张线上，就因其必须在线体上附感应元件，并连线引出，使测量方式成为接触式，从而影响被测线体的自由变化；步进电机式地下水位遥测仪，其机械动作测速慢、功耗大、不能测斜孔及有压孔，已完全被压感式液位传感器替代。所以，传感器应用与其测量原理、技术标准、生产工艺质量、使用密切相关。只有测量原理先进、合理的传感器才能在应用中不断改进完善，才具有推广的意义。
(2)对电测传感器的激励、输出标准没有足够重视，以至大量无激励、输出信号指标的传感器被用于工程中。传感器的量程、精度、稳定性、激励、输出、防护等级是其基本技术标准，输出标准信号是该行业规范要求。非标传感器导致一种传感器必须配一台专用二次检测表。这样现场测量时，需带多台专用二次仪表，增加了监测工作的劳动强度和复杂性。所以，采用激励、输出标准化传感器，无论何种测量原理，应做到仅用工业通用万用表，即可完成各种传感器的测量检测，方便现场测量。这有利于实施时技术性能价格比优选，同时便于国家计量部门对仪表检测的标定。
3 大坝安全监测自动化系统的运行方式
近些年，国内已有较多水电厂实现了内观、变形、渗流、环境等全面的监测自动化，测点数达几百点甚至上千点，投资均在数百万或千万元人民币。如此庞大的开环检测系统，在运行中出现一些问题是必然的。但设备制造厂家与实际运行单位反映的问题性质不尽相同，同样的系统设备有的单位运行得好，有的单位出现了全面瘫痪，需重新更换。其中一个非常重要的原因是：许多庞大的大坝安全监测自动化系统在设计、施工、运行时，均无明确的“运行方式规程”，以致运行单位的运行管理没有可参照的规程。笔者认为需从以下四个方面进行考虑。
(1)系统“无人值守”运行方式。大坝安全监测是社会公共安全事业，它必须保持现场自动化监测系统及监测中央控制系统不间断地在线监测，从而确保及时发现随机出现的结构异常及报警，做到硬件设备自身故障的及时发现、处理和技术维护维修。因系统网络结构中节点的主网络层和现场的MCU层主从关系清楚，体现系统中心网络层控制权的主节点，即“无人值守”网络层控制机和辅助设备，将集中在大坝监测中央控制室或后方控制室，所有声光报警信息均在此，停运“无人值守”中央网络控制机等设备或现场MCU层节点设备将系统主控权接管的方式，将不能满足大坝安全的在线监测。故“无人值守”运行方式具体可分为：①不间断在线监测，要求监测量通过结构化坝工逻辑推理评价或与监测、设计资料综合分析时提出的技术警戒值相比较，正常时监测数据不存盘，异常时报警及存盘；②定时数据采集存盘，为监控模型研究采集样本资料。
(2)系统操作管理运行方式。主要说明现场水工管理人员如何将系统“无人值守”运行与现场巡视检查结合，以及监测到有异常出现时的快速有效的工作处理程序。
(3)系统设备维护、检验规程运行方式。主要说明各项监测设备和传感器维护、标定、检验的部门、时间、周期、方法等。
(4)系统设备的备品备件管理运行方式。水电站位置一般都较偏远，为做到及时处理设备故障，必需制定备品备件限量储备制度。
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