大壩安全監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

張斌 史波 陳浩園 劉少偉

摘要：安全監(jiān)測可為大壩全生命周期的安全管理提供技術(shù)支撐。對中國大壩安全監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展歷程以及采集控制、通訊傳輸、管理系統(tǒng)三大關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹，調(diào)研了中國典型工程的大壩監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)施情況、市場占有率較高的采集控制單元主要參數(shù)及變形監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)的新技術(shù)新方法。結(jié)合云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)（IOT）、大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展和大壩自動(dòng)化監(jiān)測迫切需求，大壩安全監(jiān)測自動(dòng)化將向智能傳感器研制、基于BIM技術(shù)的成果可視化、變形監(jiān)測智能化方面進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：大壩安全監(jiān)測; 自動(dòng)化系統(tǒng); 采集控制; 通訊傳輸; 管理系統(tǒng); 綜述

中圖法分類號(hào)：TV698.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.02.012

文章編號(hào)：1006 - 0081（2022）02 - 0068 - 06

0 引 言

安全監(jiān)測猶如大壩的“體檢醫(yī)生”，起到全面感知、綜合管理和智慧監(jiān)控的作用，可為大壩全生命周期的安全管理提供技術(shù)支撐。中國大壩安全監(jiān)測經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了通過各種監(jiān)測手段評(píng)價(jià)大壩安全性狀的基本目標(biāo)。目前，隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)（IOT）、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的深入應(yīng)用，大壩安全監(jiān)測正在向多源信息融合、智能模型分析、實(shí)時(shí)在線評(píng)價(jià)、三維可視化展示、智慧輔助決策等方向發(fā)展。監(jiān)測自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)的必要途徑，能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、傳輸和存儲(chǔ)，為監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析提供信息平臺(tái)。本文介紹了中國監(jiān)測自動(dòng)化發(fā)展歷程，以及監(jiān)測自動(dòng)化采集控制、通訊傳輸和管理系統(tǒng)三大關(guān)鍵技術(shù)，分析了目前中國典型工程大壩安全監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并根據(jù)工程實(shí)例比較了國內(nèi)外市場上占有率比較高的測量控制單元，最后提出了安全監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)的研究方向。

1 大壩安全監(jiān)測自動(dòng)化發(fā)展歷程

1980年1月，四川省龔咀水電站安裝了第一套安全監(jiān)測自動(dòng)化采集裝置，標(biāo)志著中國大壩安全監(jiān)測自動(dòng)化研究和應(yīng)用的開啟。隨后，借助國家“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“大壩安全自動(dòng)監(jiān)控微機(jī)系統(tǒng)及儀器研制”，中國第一套軟硬件齊全的DAMS-1型自動(dòng)化大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)于1989年12月在遼寧參窩水庫投入運(yùn)行，標(biāo)志著中國大壩安全監(jiān)測自動(dòng)化已進(jìn)入到實(shí)用階段。

20世紀(jì)90年代是監(jiān)測自動(dòng)化快速發(fā)展時(shí)期，這首先得益于現(xiàn)代科技尤其是電子技術(shù)的高速發(fā)展，其次中國多個(gè)大中型水電站自動(dòng)化改造的強(qiáng)勁需求也促進(jìn)了技術(shù)的革新[1-3]。儀器設(shè)備方面，監(jiān)測自動(dòng)化設(shè)備廠家如南瑞、南京水文、西安木聯(lián)能、美國Geomation、美國Sinco等紛紛登上舞臺(tái)，垂線遙測儀、靜力水準(zhǔn)儀、引張線儀等遙測儀器也相繼得到應(yīng)用;自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)方面，從相對簡單的集中式、混合式發(fā)展到更復(fù)雜的分布式;軟件方面，在常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化采集的基礎(chǔ)上，開始引入各種模型方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析。這一時(shí)期建成的自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)具備基本的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和分析功能，但系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性都亟待改善[4-6]。

21世紀(jì)前10 a是監(jiān)測自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)一步提高并日趨成熟的時(shí)期。數(shù)據(jù)采集端方面，自動(dòng)化測量控制裝置向模塊化、智能化方向發(fā)展;通訊端方面，除了通用的RS485總線外，還引入了TCP/IP，GPRS等工業(yè)測控系統(tǒng)常用的通信方式;數(shù)據(jù)管理端方面，引入離線綜合分析、測值異常測點(diǎn)檢測、監(jiān)測預(yù)警等功能。這些改進(jìn)都從不同方面提高了系統(tǒng)的兼容性、穩(wěn)定性和實(shí)用性，這一時(shí)期建成較有代表性的大型監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)包括小灣水電站監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)和黃河小浪底大壩監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)。

2010年以后，中國多座巨型電站建成運(yùn)行，監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)也迎來了建設(shè)的高峰期。特別是作為水利行業(yè)標(biāo)桿的南水北調(diào)、三峽等工程監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)的投入運(yùn)行，標(biāo)志著中國監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)已達(dá)到成熟應(yīng)用階段。

2 監(jiān)測自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)

監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)、傳感技術(shù)以及信息搜集處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大壩觀測數(shù)據(jù)自動(dòng)采集處理和分析計(jì)算，對大壩性態(tài)正常與否做出初步判斷和分級(jí)報(bào)警的觀測系統(tǒng)。采集控制、通訊傳輸和管理系統(tǒng)是其關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 采集控制

測量控制單元（MCU）是監(jiān)測系統(tǒng)的核心設(shè)備，其主要功能是傳感器信號(hào)采集、測點(diǎn)切換、A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、電源管理和時(shí)鐘等。測量通道的復(fù)用性（能采集電流、電壓、電容、電感、振弦、差阻等信號(hào)）、測值穩(wěn)定性、采集時(shí)間、采集方式（單點(diǎn)測量、選點(diǎn)測量、定時(shí)測量）、電源管理等直接關(guān)系到自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。南瑞的DAU3000數(shù)據(jù)采集單元可混合接入各類電測傳感器，全并行系統(tǒng)架構(gòu)，具有設(shè)備狀態(tài)、供電電源和運(yùn)行環(huán)境在線監(jiān)控功能。

2.2 通訊傳輸

通訊傳輸是連接測量控制單元與管理系統(tǒng)的樞紐，包括有線傳輸和無線傳輸。有線傳輸采用雙絞線、光纖為介質(zhì)，無線傳輸采用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、通訊衛(wèi)星、wifi、網(wǎng)橋等。對一個(gè)具體工程，通常是綜合應(yīng)用多種通訊手段，組成通訊網(wǎng)絡(luò)。三峽工程內(nèi)觀自動(dòng)化系統(tǒng)采用光纖環(huán)網(wǎng)，DAU之間采用RS485通訊、NMU之間、NMU到監(jiān)測中心站采用光纖通訊。苗尾水電站外觀自動(dòng)化系統(tǒng)采用以太網(wǎng)星型結(jié)構(gòu)，基準(zhǔn)站點(diǎn)采用無線網(wǎng)橋通訊;機(jī)器人測站采用雙絞線到光端機(jī)，再通過光纖傳輸至中心站。

2.3 管理系統(tǒng)

管理系統(tǒng)是監(jiān)測自動(dòng)化面向用戶的窗口，用戶通過監(jiān)測管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)采集控制、數(shù)據(jù)管理、模型分析和預(yù)測預(yù)警。目前，每個(gè)工程、每家監(jiān)測單位、每個(gè)管理機(jī)構(gòu)都有自己的監(jiān)測管理系統(tǒng)。針對工程不同建設(shè)時(shí)期，監(jiān)測管理系統(tǒng)的側(cè)重點(diǎn)不同。當(dāng)然，即時(shí)采集、自動(dòng)觸發(fā)、報(bào)告自動(dòng)生成、三維可視、模型分析與預(yù)警預(yù)報(bào)是管理系統(tǒng)的重要功能。

3 應(yīng)用現(xiàn)狀

監(jiān)測自動(dòng)化通過監(jiān)測技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，主要作用是為監(jiān)測對象安全運(yùn)行服務(wù)，為工程安全決策提供準(zhǔn)確和及時(shí)的數(shù)據(jù)支持，同時(shí)減輕人力成本，提高工作效率，以適應(yīng)信息化發(fā)展的要求。因此，建設(shè)監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)是大型水利水電工程發(fā)展的大勢所趨。但安全監(jiān)測本身是一項(xiàng)對精確性、可靠性和穩(wěn)定性要求極高的工作，這就對自動(dòng)化系統(tǒng)提出了更高的要求，水電建設(shè)者對實(shí)施自動(dòng)化一般也持謹(jǐn)慎態(tài)度。部分水電站采取先實(shí)施局部監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)，積累經(jīng)驗(yàn)后再應(yīng)用到整個(gè)工程的策略，以確保監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)的成功建設(shè)。

中國規(guī)劃的十三大流域水電基地中，由于各流域水電站建設(shè)時(shí)間不同，實(shí)施監(jiān)測自動(dòng)化的進(jìn)度也有所不同。其中，黃河流域大部分水電站均已配備了自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)，包括拉西瓦、公伯峽、李家峽、小浪底、龍羊峽、萬安水電站等，部分建設(shè)較早的水電站已經(jīng)進(jìn)行過一輪自動(dòng)化更新改造。瀾滄江下游水電站監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)也較為充分，具有代表性的是小灣水電站和糯扎渡水電站，其他水電站包括漫灣、大潮山、功果橋水電站也都已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。長江流域包括長江上游、金沙江、雅礱江等，目前只有少數(shù)電站安裝了自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)，例如三峽、葛洲壩、錦屏一級(jí)、錦屏二級(jí)、官地、二灘水電站等。隨著長江流域諸多巨型水電站的相繼投入運(yùn)行以及監(jiān)測自動(dòng)化技術(shù)的不斷成熟，可以預(yù)見未來該區(qū)域?qū)?huì)是自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的主戰(zhàn)場。

3.1 內(nèi)觀監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)

單就接入傳感器數(shù)量而言，目前中國已建成規(guī)模最大的水電站內(nèi)觀監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)是錦屏一級(jí)、二級(jí)水電站，共接入監(jiān)測儀器12 000余支，其次是拉西瓦水電站（6 658支）、小灣水電站（6 391支）、三峽水利樞紐（5 229支）等;在建規(guī)模最大的水電站內(nèi)觀監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)是白鶴灘水電站，共接入內(nèi)觀監(jiān)測儀器140 00余支，目前處于系統(tǒng)實(shí)施階段。糯扎渡水電站自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)共接入內(nèi)觀傳感器5107支，測量機(jī)器人測點(diǎn)114個(gè)，GPS測點(diǎn)54個(gè)，是中國綜合規(guī)模最大的自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)之一。南水北調(diào)中線工程接入監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)傳感器共計(jì)31 343支，是目前世界上接入內(nèi)觀傳感器數(shù)量最多的自動(dòng)化系統(tǒng)，由于系統(tǒng)過于龐大，工程分為3個(gè)標(biāo)段實(shí)施，建成后由35個(gè)管理處共同管理。典型水利水電工程監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)規(guī)模及設(shè)備廠家見表1。

3.2 外觀監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)

近幾年來，隨著技術(shù)進(jìn)步及國產(chǎn)設(shè)備的進(jìn)一步普及，表面變形監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目越來越多，規(guī)模較大的有溪洛渡水電站、烏東德水電站、白鶴灘水電站等，這些外觀自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理過程中采用了大量新技術(shù)。從外觀監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備來看，徠卡最新型測量機(jī)器人及GNSS設(shè)備應(yīng)用相對較多。

近年來，長江空間信息技術(shù)工程有限公司在變形監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及系統(tǒng)集成方面取得了較大的進(jìn)步，在數(shù)據(jù)處理及測量控制領(lǐng)域，開發(fā)了全新的測量機(jī)器人控制軟件，將以往采用極坐標(biāo)法的觀測方式革新為邊角交會(huì)觀測方式，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)通信技術(shù)，研制了具有實(shí)時(shí)傳輸功能的智能氣象傳感器，將人工觀測及處理時(shí)采用的數(shù)據(jù)預(yù)處理、邊長氣象改正、平差計(jì)算應(yīng)用到自動(dòng)化系統(tǒng)中，使變形監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)成果的可靠性、精度大幅提升。典型水利水電工程監(jiān)測外部變形監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)規(guī)模、設(shè)備廠家及系統(tǒng)管理軟件見表2。

4 自動(dòng)化儀器廠家

自動(dòng)化儀器廠家是推動(dòng)監(jiān)測自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)步的底層力量，其產(chǎn)品質(zhì)量好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性等指標(biāo)。

目前中國較具代表性的自動(dòng)化儀器廠家為南瑞集團(tuán)公司，其推出的DAMS系列產(chǎn)品在中國具有極高的市場占有率，典型應(yīng)用案例包括三峽水利樞紐、錦屏水電站、小灣水電站、拉西瓦水電站、引黃入晉等工程。為了解決巨型水電站自動(dòng)化系統(tǒng)分布廣、數(shù)據(jù)傳輸效率低的問題，南瑞集團(tuán)公司還開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)管理單元（NMU）技術(shù)，將系統(tǒng)分為多個(gè)子區(qū)域，再通過主干網(wǎng)將各子區(qū)域信號(hào)通過TCP/IP協(xié)議傳輸至上層管理站。其他自動(dòng)化系統(tǒng)包括北京木聯(lián)能公司研制的LN1018-Ⅱ系統(tǒng)、南京水利水文自動(dòng)化研究所的達(dá)捷DG系統(tǒng)、北京基康公司的BGK-MICRO系列系統(tǒng)，在不同工程中均有應(yīng)用。近年來，長江科創(chuàng)CK-MCU系列產(chǎn)品在白鶴灘、向家壩、溪洛渡水電站進(jìn)行了大規(guī)模應(yīng)用，其自動(dòng)化管理系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，具有一定的先進(jìn)性。中國的自動(dòng)化產(chǎn)品通過多年的工程實(shí)踐和不斷的改進(jìn)完善，技術(shù)已經(jīng)漸趨成熟，數(shù)據(jù)采集端已經(jīng)具有較高的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性和可靠性，可采用雙絞線、光纖、無線等傳輸介質(zhì)對采集設(shè)備進(jìn)行連接，可接入多種類型的傳感器，并具有較強(qiáng)的抗干擾、抗雷擊和防潮性。

國際上最具代表性的自動(dòng)化儀器廠家是美國Campbell Scientific公司，其生產(chǎn)的CR1000主機(jī)和LNX200振弦式采集模塊被世界大多數(shù)監(jiān)測儀器制造商（包括基康、新科、ROCTEST、SUTRON、達(dá)漢、英國巖土等）用作其系統(tǒng)的采集單元，在中國的典型應(yīng)用案例包括南水北調(diào)中線工程和糯扎渡水利樞紐工程。澳洲Thermo Fisher公司生產(chǎn)的DTMCU系列產(chǎn)品因其先進(jìn)的萬能通道技術(shù)和信號(hào)隔離技術(shù)，也逐漸在中國展開應(yīng)用。此外，20世紀(jì)中國引進(jìn)的美國Geomation 2380系列產(chǎn)品也應(yīng)用到黃河小浪底、二灘水電站等工程，但系統(tǒng)因?yàn)榉莱毙院涂垢蓴_性較差，現(xiàn)在基本都處于停運(yùn)狀態(tài)。和中國自動(dòng)化設(shè)備相比，國外設(shè)備具有較強(qiáng)的測值穩(wěn)定性，但在應(yīng)用中也遇到很多問題。首先是國外自動(dòng)化采集設(shè)備故障率高，進(jìn)口設(shè)備維護(hù)費(fèi)用高，采購周期長，不利于系統(tǒng)長期維護(hù);其次是數(shù)據(jù)采集軟件和其他系統(tǒng)軟件兼容性差，不利于后期系統(tǒng)集成;再者，由于國外已經(jīng)沒有差阻式傳感器，其數(shù)據(jù)采集設(shè)備到中國后需要做改進(jìn)和調(diào)試，影響測值準(zhǔn)確性和可靠性。當(dāng)前市面上幾款主流采集控制單元參數(shù)對比見表3。

5 監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)展望

大壩安全監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的技術(shù)積累，無論是在軟、硬件方面，還是在數(shù)據(jù)傳輸上，均已取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在安全監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)軟硬件及成果展示，處理及分析方面，眾多學(xué)者做了有益的探討與展望。

5.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理智能化

物聯(lián)網(wǎng)已成為重要現(xiàn)代信息技術(shù)，作為物聯(lián)網(wǎng)的“觸手”，傳感器在當(dāng)今信息時(shí)代發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。大壩安全監(jiān)測周期長，特別是埋入式儀器，需要服役30 a以上，因此，其耐久性和穩(wěn)定性必須得到保證。目前傳統(tǒng)的振弦式和差阻式傳感器應(yīng)用較多，耐久性和穩(wěn)定性較好，但是其智能化水平較低，導(dǎo)致采集手段相對落后[7]。未來研發(fā)的安全監(jiān)測傳感器除了需要具備一般消費(fèi)類傳感器的低功耗、低延遲、數(shù)據(jù)采用率高、易于集成、存儲(chǔ)、無線傳輸?shù)刃阅芡?，還需要具備傳統(tǒng)工業(yè)類傳感器的高可靠性和耐久性。此外，將來甚至可以研究低功耗、高續(xù)航能力的埋入式傳感器無線傳輸技術(shù)，減少電纜牽引工作，大大提高傳感器成活率。

傳感器的智能化必將帶來采集系統(tǒng)的智能化，采集系統(tǒng)可以根據(jù)傳感器的自身屬性，進(jìn)行智能化數(shù)據(jù)處理，對監(jiān)測物理量變化過大的可自動(dòng)重測或報(bào)警，減少人工參與數(shù)據(jù)處理，提高數(shù)據(jù)采集與處理的效率和可靠性。

5.2 基于BIM技術(shù)的監(jiān)測成果可視化

隨著特大型水利水電工程建設(shè)的開展，創(chuàng)新性的建筑材料、復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案及施工方法不斷被提出。為了保證大壩及其建筑物等大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性、耐久性和使用功能舒適性，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測系統(tǒng)可視化功能的需求越來越迫切[8-10]。目前多數(shù)大壩安全監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)僅限于數(shù)據(jù)采集、傳輸、保存、處理及初步分析，在監(jiān)測成果與結(jié)構(gòu)信息的可視化交互方面的功能不完善，不能及時(shí)反映監(jiān)測成果所代表的結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)。近年來，BIM應(yīng)用越來越廣泛，以建筑對象的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，建立三維數(shù)字化模型，為眾多建筑從業(yè)部門處理繁多數(shù)據(jù)提供了一個(gè)信息交互與共享平臺(tái)。引入BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測信息的三維可視化，使得監(jiān)測成果更容易、更直觀理解，提高監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)的交互性和效率。

5.3 智能診斷與決策支持

監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)的最終目標(biāo)是為數(shù)據(jù)分析、預(yù)測與預(yù)警、智能診斷與決策提供支持服務(wù)[11-12]。目前中國監(jiān)測信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析和管理端技術(shù)得到了長足的發(fā)展，但是系統(tǒng)建設(shè)尚沒有標(biāo)準(zhǔn)化，針對單個(gè)系統(tǒng)具有一定的實(shí)用性，并不具有普遍性，市面上也沒有成熟、可靠的產(chǎn)品出現(xiàn)。究其原因，監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的實(shí)踐性和技術(shù)性極強(qiáng)，數(shù)據(jù)要結(jié)合具體的壩體結(jié)構(gòu)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、施工工況、環(huán)境條件等因素綜合分析，無法通過簡單的數(shù)據(jù)建模解決。一套成熟的數(shù)據(jù)綜合管理軟件必須要有強(qiáng)大的專家?guī)熳鳛橹危⒃u(píng)判準(zhǔn)則，結(jié)合必要的數(shù)學(xué)分析模型，例如回歸統(tǒng)計(jì)分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)、灰色系統(tǒng)等，對監(jiān)測物理量及監(jiān)測對象健康進(jìn)行正反演分析，擬定監(jiān)控指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)安全監(jiān)控與預(yù)警的目標(biāo)。

5.4 變形監(jiān)測智能化

大壩外部變形監(jiān)測自動(dòng)化技術(shù)（包括測量機(jī)器人、GNSS）已經(jīng)在土石壩中成功應(yīng)用，數(shù)據(jù)處理一般采用極坐標(biāo)法、單基線向量進(jìn)行位移計(jì)算，所采集的數(shù)據(jù)精度能滿足規(guī)范、規(guī)程的要求，但應(yīng)用于精度等級(jí)要求較高的混凝土壩及巖質(zhì)邊坡變形監(jiān)測時(shí)，變形監(jiān)測精度還需要進(jìn)一步提高[13-14]。因此有必要研究精度更高的外部變形監(jiān)測自動(dòng)化觀測方法和開發(fā)智能化數(shù)據(jù)處理軟件，以滿足混凝土壩、巖質(zhì)邊坡等監(jiān)測對象變形監(jiān)測的要求。

5.5 規(guī)范規(guī)程修訂

隨著計(jì)算機(jī)軟硬件、通信技術(shù)發(fā)展，目前安全監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備也有較大的技術(shù)革新[15-16]。通過目前中國多個(gè)水利水電工程安全監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)施，筆者認(rèn)為有必要對DL/T 5211-2005《大壩安全監(jiān)測自動(dòng)化技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行修訂，對在實(shí)施過程中可能碰到的問題的解決方案進(jìn)行完善，如明確接入自動(dòng)化傳感器的相關(guān)要求，對接入儀器比測方法和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步明確，完善系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的相關(guān)內(nèi)容等。

6 結(jié) 語

本文對安全監(jiān)測自動(dòng)化的發(fā)展歷程進(jìn)行了闡述，系統(tǒng)梳理了監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，對中國安全監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備廠家、系統(tǒng)實(shí)施情況、運(yùn)維情況進(jìn)行了較詳細(xì)的調(diào)研。在此基礎(chǔ)上，對安全監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)的未來發(fā)展，特別是在智能化數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理，自動(dòng)化系統(tǒng)三維可視化，人工智能輔助決策，外部變形監(jiān)測自動(dòng)化及相關(guān)規(guī)程規(guī)范修訂方面，提出了一些參考性的意見與建議。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的進(jìn)步，結(jié)合智能傳感器、測量機(jī)器人及GNSS系統(tǒng)，未來安全監(jiān)測系統(tǒng)可以做到從數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)酱鎯?chǔ)、處理與分析、可視化、判別與決策的全流程智能化管理，同時(shí)結(jié)合智能巡檢，完成監(jiān)測對象的現(xiàn)場無人管理和值守，實(shí)現(xiàn)真正意義上的安全監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化監(jiān)測實(shí)施與管理。

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（編輯：江 文）