關(guān)于大壩安全監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的探討

閆娜娜（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司，湖南長(zhǎng)沙410000）

關(guān)于大壩安全監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的探討

閆娜娜（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司，湖南長(zhǎng)沙410000）

由于水庫(kù)管理內(nèi)容較為繁雜，其運(yùn)行和人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，因此，為保證其運(yùn)行穩(wěn)定和安全，要對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)。本文主要對(duì)水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開(kāi)發(fā)以及具體應(yīng)用進(jìn)行了分析，希望對(duì)有關(guān)人士有所幫助。

水庫(kù)大壩；安全監(jiān)測(cè)；自動(dòng)化技術(shù)

1 引言

為了保證相關(guān)工作人員對(duì)大壩安全信息進(jìn)行管理與解讀工作的方便、順利進(jìn)行，必須要整理與匯編大壩安全監(jiān)測(cè)資料，為了使大壩性態(tài)異常能夠及時(shí)地被分析人員發(fā)現(xiàn)，需要對(duì)安全監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行充分地利用以此來(lái)對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行建立并對(duì)其進(jìn)行一定的解釋。在此過(guò)程中，對(duì)計(jì)算機(jī)信息數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件的研究與開(kāi)發(fā)力度進(jìn)行加強(qiáng)，并將已開(kāi)發(fā)出的軟件應(yīng)用于大壩安全監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)中，能夠使觀測(cè)資料的作用得以最大限度的發(fā)揮，不斷提高大壩信息系統(tǒng)的安全性。

2 大壩安全監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

2.1 大壩安全分析和評(píng)價(jià)預(yù)報(bào)系統(tǒng)

首先，需要結(jié)合水庫(kù)大壩的實(shí)際情況建立安全評(píng)價(jià)預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)一定要具有通用性、可以移植性的特征。然后因?yàn)樗畮?kù)大壩的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理等系統(tǒng)，所以要不斷地優(yōu)化采集數(shù)據(jù)的效率，還應(yīng)該有效地維護(hù)和管理監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并且還要深入研究壩體變形和滲流安全分析模型理論。最后要建立具備壩體安全評(píng)價(jià)體系、模糊綜合評(píng)價(jià)模型等功能的分析評(píng)價(jià)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，只有這樣才能確保水庫(kù)大壩安全的運(yùn)行，從而保證水利工程的順利實(shí)施和進(jìn)行。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的選取

以網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的B/S信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，主要是在遠(yuǎn)程訪問(wèn)進(jìn)行建立的前提下來(lái)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。在開(kāi)發(fā)B/S結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的響應(yīng)速度、容量大小以及其可擴(kuò)展性進(jìn)行注意。目前，SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)與Sybase是B/S信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中用得比較多的數(shù)據(jù)庫(kù)。在選擇數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程中，在上述三種數(shù)據(jù)庫(kù)中，其中SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)最能夠滿足網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的相關(guān)要求，一般情況下這種數(shù)據(jù)庫(kù)的維修處理也比其他的簡(jiǎn)單方便，所以，大多數(shù)系統(tǒng)都會(huì)選擇它。

2.3 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具的選取

現(xiàn)如今，隨著網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在生活中運(yùn)用愈加廣泛，在具體的生活操作中隨處可見(jiàn)，根據(jù)不斷的研究創(chuàng)新，當(dāng)前我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)主要基于B/S結(jié)構(gòu)，比較注重其網(wǎng)絡(luò)功能，因?yàn)橄到y(tǒng)開(kāi)發(fā)工具的選擇必須考慮到現(xiàn)如今強(qiáng)盛龐大的網(wǎng)絡(luò)編程功能。例如當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中Visual Interdev 6.0是一種支持32位Windows網(wǎng)絡(luò)編程的軟件開(kāi)發(fā)工具。與此同時(shí)，因?yàn)閂isual Interdev 6.0開(kāi)發(fā)出的應(yīng)用程序可以在實(shí)際操作過(guò)程中能夠快速地脫離開(kāi)發(fā)環(huán)境在擁有Explorer單獨(dú)運(yùn)行，除此之外，其訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的接口比其它任何一款同類產(chǎn)品更簡(jiǎn)單快速，同時(shí)這個(gè)應(yīng)用程序被操作人員編譯成本機(jī)代碼后運(yùn)行速度更快。所以，系統(tǒng)采用了一系列的Windows產(chǎn)品，比如在采用了中文Windows2007作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)后再以Windows2003/Windows2007為運(yùn)行平臺(tái)，最后還采用了Visual Interdev 6.0作為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具，與此同時(shí)還結(jié)合了Microsoft Excel 2007開(kāi)發(fā)報(bào)表程序，而數(shù)據(jù)庫(kù)則采用了SQLServer。

2.4 系統(tǒng)初步測(cè)試和試運(yùn)行

一般而言，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，就有了更高效的工作氛圍，所以當(dāng)系統(tǒng)初步開(kāi)發(fā)完成后，就可以馬上對(duì)剛完成的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，總的來(lái)說(shuō)，這些測(cè)試主要分為兩大類等：①系統(tǒng)邊界條件測(cè)試，主要采用的測(cè)試手法是通過(guò)模擬的測(cè)試程序處理系統(tǒng)在實(shí)際操作中處理邊緣情況時(shí)是否正確；②系統(tǒng)因果條件測(cè)試，通過(guò)使用模擬的系統(tǒng)因果條件測(cè)試系統(tǒng)響應(yīng)判斷系統(tǒng)的正確性；通常情況下，通過(guò)以上測(cè)試之后，在及時(shí)改變系統(tǒng)中存在的錯(cuò)誤后，與此同時(shí)，還需要將提供的全部歷史數(shù)據(jù)整理導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)，然后作模擬運(yùn)行，如果在模擬測(cè)試中發(fā)現(xiàn)其中的不足，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而在根本上避免不必要的犯錯(cuò)。通常情況下，在系統(tǒng)經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)試后，在實(shí)際操作中系統(tǒng)就會(huì)運(yùn)行正常，數(shù)據(jù)庫(kù)也會(huì)經(jīng)過(guò)完善處理，操作系統(tǒng)的界面友好。

3 實(shí)例分析大壩安全監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 工程實(shí)例概述

某水庫(kù)樞紐工程，水庫(kù)多年平均流量為1.14億m3，其防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)50年一遇洪水為220m3/s，校核標(biāo)準(zhǔn)是前年一遇洪水480m3/s，水庫(kù)總庫(kù)容是3900萬(wàn)m3，興利庫(kù)容為3500萬(wàn)m3。攔河壩、引水泄洪洞、溢洪道及壩后電站共同組成了該水庫(kù)樞紐工程，水庫(kù)功能以灌溉為主，以防洪、發(fā)電、城市供水及生態(tài)保護(hù)等為輔進(jìn)行水庫(kù)的綜合利用，是一個(gè)中型水庫(kù)。水庫(kù)大壩的0+000～0+100m是粘土心墻壩，其中的 0+100～0+ 565.4m是混凝土面板堆石壩，最大壩高度為61.5m，其壩長(zhǎng)為565.4m，大壩的上游坡比是1：1.5，下游坡比是1：1.4。

3.2 技術(shù)應(yīng)用

自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案組成使用的是二級(jí)三層布置形式，其中的二級(jí)又分為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控級(jí)與遠(yuǎn)程控制級(jí)，根據(jù)具體管理運(yùn)行要求，確保各個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都能較好地承擔(dān)自己的運(yùn)行管理職能，自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，還要合理布局、選擇，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠很好地適應(yīng)水庫(kù)大壩安全項(xiàng)目的施工、初始運(yùn)行要求以及后續(xù)的自動(dòng)化發(fā)展需要，大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)工作的順利開(kāi)展也需要預(yù)警系統(tǒng)的協(xié)助，因此應(yīng)在大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中加入預(yù)警系統(tǒng)。

3.2.1 位移監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

圖1 大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

Damsafety.net是一個(gè)大壩安全監(jiān)測(cè)與注冊(cè)系統(tǒng)，其穩(wěn)定性指標(biāo)由最新的、最為可靠的技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)。因特網(wǎng)用戶界面及Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的使用確保了被監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)很方便地被用戶獲取，并確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可量測(cè)性。系統(tǒng)可以用來(lái)維護(hù)和觀測(cè)與土工結(jié)構(gòu)相關(guān)的所有基本資料。網(wǎng)頁(yè)界面使系統(tǒng)比較容易接近，管理局內(nèi)部所有的局域網(wǎng)用戶均可以使用該系統(tǒng)，且多個(gè)用戶可以同時(shí)進(jìn)入該系統(tǒng)。用戶可以使用基于網(wǎng)頁(yè)上的地圖界面瀏覽監(jiān)測(cè)信息。點(diǎn)擊地圖上的某個(gè)區(qū)域就可以啟動(dòng)報(bào)告應(yīng)用程序。報(bào)告應(yīng)用程序會(huì)顯示與所選擇區(qū)域有關(guān)的所有報(bào)告。與測(cè)量結(jié)果有關(guān)的地點(diǎn)數(shù)據(jù)可以儲(chǔ)存到多維數(shù)據(jù)庫(kù)里，多維數(shù)據(jù)庫(kù)可以用來(lái)生成各式各樣的監(jiān)測(cè)結(jié)果報(bào)告。系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型包括光纖熱傳感器、沉降、沉降柱、繞壩滲流水井、揚(yáng)壓力計(jì)、水位、霜凍表、檢視井、湯姆森井及安全監(jiān)視說(shuō)明和保養(yǎng)日歷。系統(tǒng)可以用來(lái)處理從多個(gè)大壩匯集而來(lái)的不斷更新的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)將按預(yù)先設(shè)定的監(jiān)測(cè)順序保存到數(shù)據(jù)庫(kù)里。用戶可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)界面增加和更新所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。現(xiàn)行的系統(tǒng)內(nèi)，用戶可以增加和更新沉降、沉降柱、繞壩滲流、揚(yáng)壓力計(jì)、水位、霜凍表、檢視井和湯姆森井等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。如果自動(dòng)的測(cè)量數(shù)據(jù)超過(guò)極限值，就會(huì)報(bào)警。如果背離這些極限值，圖表便會(huì)給出可視的警告。該系統(tǒng)是基于Windows服務(wù)器里面的普通Java平臺(tái)開(kāi)發(fā)出來(lái)的。服務(wù)器通過(guò)用戶賬號(hào)及其等級(jí)防止未經(jīng)授權(quán)者進(jìn)入。用戶與服務(wù)器之間的所有網(wǎng)絡(luò)通信都是加密的，加密的方法是SSL加密，具有高達(dá)128字節(jié)的密碼保護(hù)。

3.2.2 滲流監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

大壩共布置揚(yáng)壓力測(cè)壓管89支，系統(tǒng)改造主要將原有傳感器更換為可靠、穩(wěn)定的傳感器，實(shí)現(xiàn)揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)自動(dòng)化，常見(jiàn)壩體滲流壓力觀測(cè)布置如圖2所示，并在設(shè)備安裝上對(duì)38個(gè)有壓測(cè)壓管采用密封方式，48個(gè)無(wú)壓測(cè)壓管采用懸掛方式。在7個(gè)量水堰上安裝新的傳感器，實(shí)現(xiàn)分區(qū)滲流量監(jiān)測(cè)自動(dòng)化。同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)集水井自動(dòng)控制和數(shù)據(jù)采集，對(duì)5個(gè)集水井安裝專用測(cè)控裝置和傳感器，實(shí)現(xiàn)分區(qū)總滲流量監(jiān)測(cè)和控制自動(dòng)化。對(duì)28個(gè)繞壩滲流測(cè)壓管中已堵的12個(gè)孔進(jìn)行掃孔處理，全部安裝滲壓計(jì)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化，并對(duì)測(cè)壓管管口加設(shè)保護(hù)箱。壩體滲壓觀測(cè)儀器只布設(shè)在10號(hào)基面201.00m和220.50m基面內(nèi)，共13支SZ-4型滲壓計(jì)。F8斷層滲壓觀測(cè)儀器分別埋設(shè)在23號(hào)和24號(hào)壩段內(nèi)，采用185mm鉆孔，把滲壓計(jì)埋設(shè)在F8斷層破碎帶內(nèi)，23號(hào)壩段2支滲壓計(jì)設(shè)在帷幕前，為SZ-8型，24號(hào)壩段2支滲壓計(jì)設(shè)在帷幕后，為SZ-4型。為擋水壩段，又為河床和右岸的轉(zhuǎn)彎壩段，壩高為64.0m。在10號(hào)觀測(cè)基面內(nèi)190.50m高程截面上下游方向布置5組應(yīng)變計(jì)，每組5支TY-25型貼片式應(yīng)變計(jì)，1支無(wú)應(yīng)力計(jì)（布置在距應(yīng)變計(jì)組1.5m處）。為了解基巖應(yīng)變情況，在10號(hào)、22號(hào)基面內(nèi)沿上下游各布置3支單向應(yīng)變計(jì)，42號(hào)基面內(nèi)設(shè)2支應(yīng)變計(jì)，應(yīng)變計(jì)均為DI-25B型。為了解壩趾混凝土應(yīng)力，在10號(hào)和22號(hào)壩趾處各有2支WL-60型應(yīng)力計(jì)，分垂直和水平方向埋設(shè)。

3.3 系統(tǒng)運(yùn)行情況評(píng)析

該大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一共接入了168個(gè)有效測(cè)點(diǎn)、測(cè)控單元16個(gè)，CCD垂線坐標(biāo)儀2套，并設(shè)置了4個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)，工程建設(shè)部門還安排了專人負(fù)責(zé)水庫(kù)大壩的運(yùn)行與管理，使得大壩嚴(yán)格按照系統(tǒng)操作規(guī)程建設(shè)使用，目前改造后的水庫(kù)大壩系統(tǒng)運(yùn)行狀況較好，監(jiān)測(cè)中心的系統(tǒng)通信呼叫也正常，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)系統(tǒng)異常、測(cè)值不穩(wěn)定或者是測(cè)點(diǎn)不正常等情況。安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化技術(shù)在水庫(kù)大壩建設(shè)中的應(yīng)用，取得了較好的效果，這種新技術(shù)主要分為數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、信息管理及評(píng)價(jià)預(yù)報(bào)子系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行效率優(yōu)化、動(dòng)態(tài)維護(hù)管理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)整體變化比較平穩(wěn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，信息技術(shù)水平的不斷提高，也在很大程度上促進(jìn)了計(jì)算機(jī)模式的更新，因而大壩安全監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了快速的發(fā)展與進(jìn)步。未來(lái)的大壩安全監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中應(yīng)該與C/S和B/S網(wǎng)絡(luò)技術(shù)各自的特點(diǎn)相結(jié)合，對(duì)兩種開(kāi)發(fā)方式結(jié)合的監(jiān)測(cè)信息管理系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，從而不斷地開(kāi)發(fā)出全新的監(jiān)測(cè)信息管理系統(tǒng)。

[1]黎清松，覃江峰.信息管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用——在大壩安全監(jiān)測(cè)資料分析整編中的應(yīng)用[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2011（18）：85～86.

[2]李國(guó)斌，常春波.基于無(wú)線傳感網(wǎng)的水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].中國(guó)防汛抗旱，2014（1）：79～80.

[3]李志剛.ZigBee技術(shù)在大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2011（3）：90～92.

圖2 常見(jiàn)壩體滲流壓力觀測(cè)布置示意圖

3.2.3 內(nèi)觀監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

根據(jù)該水庫(kù)地質(zhì)情況和工程布置，設(shè)計(jì)選擇了10號(hào)、22號(hào)和42號(hào)壩段作為內(nèi)部觀測(cè)儀器觀測(cè)基面：10號(hào)壩段為擋水壩段，壩高80.0m，位于左岸河床內(nèi)；22號(hào)壩段為溢流壩段，壩高71.2m，壩基下有F8斷層通過(guò)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜；42號(hào)壩段

TV698.1

A

2095-2066（2016）24-0047-02

2016-8-10

閆娜娜（1983-），女，工程師，本科，主要從事大壩監(jiān)測(cè)工作。