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摘要：大坝安全监测自动化系统在水库工程管理中起着十分重要的作用。本文从大坝及其安全监测系统存在的问题、大坝安全监测系统更新的必要性、系统及设备的安装应用等方面对大坝安全监测自动化系统在水库工程建设中的应用进行了研究与探索，对大坝安全运行的系统化与信息化建设具有一定指导意义。
关键词：大坝；安全监测自动化系统；应用；探索
1 引言
龙泉水库座落于烟台市牟平区龙泉镇，水库总库容1963×104m3，防洪作用非常重要。2006年12月开始对水库进行除险加固，工程总投资4010万元，于2009年12月完工。整个除险加固工程完成后，总库容达到1899.5万m3，防洪能力达到千年一遇防洪标准。
水库自建成以后，大坝安全监测系统不完整，观测资料不全、可分析性差，没有观测资料数据处理与分析系统。因此，对大坝出现的异常情况不能及时地进行科学分析，也不能给出合理的解释，这对水库的运行管理极为不利。
为满足水库现代化管理的需要，提高监测资料的实时性和加快监测资料的分析速度，从而使大坝安全管理人员和上级有关领导能实时掌握大坝性态，必须实现监测系统自动化。
2 系统及设备的安装
2.1 安装设备清单
按照龙泉水库大坝安全监测系统要求，需安装的仪器设备及安装清单如下：强制对中基座、水准标心、便携式水位测深仪、渗压计、振弦式信号电缆、电源、振弦式智能采集模块、信号防雷器、隔离变压器、光端机、现场监控工作站及数据采集软件等。
2.2 渗流观测
龙泉水库测压管渗压计采用钢弦式渗压计，其灵敏度较高，安装方便，测值稳定。整个大坝设置14个测点，分4个断面，以准确反映主要的渗流情况。
2.3 自动化系统设备
龙泉水库共1个MCU-1M，即1个测量模块，钢弦式模块进行渗流观测。为确保电源供电质量，测控装置采用集中供电方式，以监控机房通过隔离变压器给测控装置供电，电源可防1500W雷电感应。为了保证系统长期可靠运行，在测控装置内安装了防雷器，并且进行了可靠的接地，交流电源经过隔离后再给测控装置提供稳定、可靠的高质量的电源。
在监控机房工作站上安装数据采集软件，并通过通讯光缆进行测量数据采集。
3 DG数据采集软件
DG型数据自动采集软件为自动化安全监测系统的配套成熟产品，已在全国多个水利水电工程中应用。
3.1 采集软件特点
软件符合《土石坝安全监测技术规范》（SL 60-94）和《大坝安全自动监测系统设备基本技术条件》（SL268-2001）等有关规程的要求，完成工程安全监控管理的职能，实现工程管理自动化、现代化。
3.2 采集软件功能
采集软件功能主要包括系统管理、数据采集、数据管理和数据通讯等。
3.2.1 系统自检功能
各测点测值超过设计工程师设定的限值，则给出不同级别的报警，软件具有24小时不间断运行的在线监控和分级报警、系统自检、自诊断功能，能对系统各部位运行状态自检、自诊断，并实时输出自检、自诊断结果及运行中的异常情况，作为硬拷贝文档。
3.2.2 数据通讯功能
实现监控主机与各台测控装置、监控主机与管理主机之间的双向数据通讯。通过网络或MODEM等连接方式，可实现远程数据传输和系统远程控制。
3.2.3 数据采集功能
数据采集软件实现数据采集，具有两种运行方式，即：
a）中央控制方式（应答式），由数据采集软件下达命令，网络节点上的所有测控装置进行巡测或选测，测量完毕后将数据根据命令存储在监控主机中；
b）自动控制方式（自报式），测控装置（MCU）按内部设定时间间隔自动进行测量，测量完毕后将数据存储，并自动将存储数据传送到监控主机中存储。在系统电源和通讯线路中断时，测控装置将按特殊自控方式运行。
3.2.4 数据管理功能
将原始监测数据储存在监控主机的数据库中，可按要求对存储数据进行初步处理，供运行人员浏览和检查。具有完善的临时和历史测值的数据库管理功能。测值数据可显示、查寻、检索、绘制过程线、拷盘、打印。
3.2.5 报警功能
可对现场各种异常情况、报警事件进行分析、归类，指出其发生的时间、报警内容，判断发生故障的原因、故障地点，能以相应的屏幕文字、字体颜色或声音方式发出报警信号，并生成报警事件总汇表，根据设计工程师或运行人员确定的各测点的限值，发出不同级别的报警功能。
3.2.6 图形界面
操作平台为Windows XP/NT，数据采集软件能形象显示大坝的全貌及图形化显示监测数据，显示实时数据及历史数据的趋势图，实时打印现场各种数据，保证监测资料的完整性和连续性。
4 自动化系统的安装调试
MCU测控装置的检验。
4.1 监测功能
实现大坝安全数据自动采集功能，数据采集系统实现运行方式有：
a）中央控制方式：由监控主机发出命令，测控装置接收命令、完成规定的测量，测量完毕将数据暂存，并根据命令将测量数据传送至监控主机内存储；
b）自动控制方式：由各台测控装置自动按设定的时间和方式进行数据采集，并将所测数据暂存，同时传送至监控主机内存储。
c）特殊条件下自动控制方式：在汛期或其它特殊情况下，电源和通讯完全中断，各测控装置能依靠自备电源继续进行自动化巡测，如每天巡测2次可维持运行一周，所有测值全部自动存储，等待故障修复后提取。
监测数据的采集方式有选点测量、选箱测量、巡回测量、定时测量、人工测量。采集周期根据工程要求，运行人员可在监控主机主机上设定或修改监测周期。
监控主机对测控装置（MCU）传输来的原始测值自动进行数据处理，若采集的数据越限将自动报警。
4.2 显示、报警功能
能显示各种监测数据过程线，显示报警状态，显示所有监测数据、监测成果，对超差数据自动提示。
4.3 存储功能
系统所有实测数据分三级存储：测控装置可暂存所测数据，存满后自动覆盖；监控主机接受所有测控装置的监测数据，自动检验，对超差数据自动报警，检验后的数据存入数据库中；合格监测数据包括人工监测数据和巡视检查信息全部存入信息管理系统数据库中，可存档或进一步处理。
4.4 数据通讯功能
现场级数据通讯功能。现场测控装置和监控主机之间，采用光缆实现双向通讯功能。
4.5 系统自检功能
系统具有自检能力，对现场设备进行自检验，能在计算机上显示系统运行状态和故障信息，以便及时对系统进行维护。
4.6 管理功能
监控主机有监测数据的一般管理能力，并有信号超限报警功能。
4.7 系统供电
系统所有设备应能采用220V交流电源，测控装置应具有备用蓄电池，在系统供电中断的情况下，保证现场测控装置至少能连续工作一周。
5 结束语
通过在龙泉水库大坝建设安装安全监测自动化系统，可随时监测大坝的各项安全系数，对大坝实行24小时动态管理，随时随地掌握大坝的运行情况，并可对数据进行分析比较研究，对大坝的安全运行具有十分重要的意义。
参考文献：
[1] 大坝设计[M].黄河水利出版社，2008年12月
[2] 大坝安全监测与自动化[M].中国水利水电出版社，2008年1月
关键词：大坝；安全监测自动化系统；应用；探索
1 引言
龙泉水库座落于烟台市牟平区龙泉镇，水库总库容1963×104m3，防洪作用非常重要。2006年12月开始对水库进行除险加固，工程总投资4010万元，于2009年12月完工。整个除险加固工程完成后，总库容达到1899.5万m3，防洪能力达到千年一遇防洪标准。
水库自建成以后，大坝安全监测系统不完整，观测资料不全、可分析性差，没有观测资料数据处理与分析系统。因此，对大坝出现的异常情况不能及时地进行科学分析，也不能给出合理的解释，这对水库的运行管理极为不利。
为满足水库现代化管理的需要，提高监测资料的实时性和加快监测资料的分析速度，从而使大坝安全管理人员和上级有关领导能实时掌握大坝性态，必须实现监测系统自动化。
2 系统及设备的安装
2.1 安装设备清单
按照龙泉水库大坝安全监测系统要求，需安装的仪器设备及安装清单如下：强制对中基座、水准标心、便携式水位测深仪、渗压计、振弦式信号电缆、电源、振弦式智能采集模块、信号防雷器、隔离变压器、光端机、现场监控工作站及数据采集软件等。
2.2 渗流观测
龙泉水库测压管渗压计采用钢弦式渗压计，其灵敏度较高，安装方便，测值稳定。整个大坝设置14个测点，分4个断面，以准确反映主要的渗流情况。
2.3 自动化系统设备
龙泉水库共1个MCU-1M，即1个测量模块，钢弦式模块进行渗流观测。为确保电源供电质量，测控装置采用集中供电方式，以监控机房通过隔离变压器给测控装置供电，电源可防1500W雷电感应。为了保证系统长期可靠运行，在测控装置内安装了防雷器，并且进行了可靠的接地，交流电源经过隔离后再给测控装置提供稳定、可靠的高质量的电源。
在监控机房工作站上安装数据采集软件，并通过通讯光缆进行测量数据采集。
3 DG数据采集软件
DG型数据自动采集软件为自动化安全监测系统的配套成熟产品，已在全国多个水利水电工程中应用。
3.1 采集软件特点
软件符合《土石坝安全监测技术规范》（SL 60-94）和《大坝安全自动监测系统设备基本技术条件》（SL268-2001）等有关规程的要求，完成工程安全监控管理的职能，实现工程管理自动化、现代化。
3.2 采集软件功能
采集软件功能主要包括系统管理、数据采集、数据管理和数据通讯等。
3.2.1 系统自检功能
各测点测值超过设计工程师设定的限值，则给出不同级别的报警，软件具有24小时不间断运行的在线监控和分级报警、系统自检、自诊断功能，能对系统各部位运行状态自检、自诊断，并实时输出自检、自诊断结果及运行中的异常情况，作为硬拷贝文档。
3.2.2 数据通讯功能
实现监控主机与各台测控装置、监控主机与管理主机之间的双向数据通讯。通过网络或MODEM等连接方式，可实现远程数据传输和系统远程控制。
3.2.3 数据采集功能
数据采集软件实现数据采集，具有两种运行方式，即：
a）中央控制方式（应答式），由数据采集软件下达命令，网络节点上的所有测控装置进行巡测或选测，测量完毕后将数据根据命令存储在监控主机中；
b）自动控制方式（自报式），测控装置（MCU）按内部设定时间间隔自动进行测量，测量完毕后将数据存储，并自动将存储数据传送到监控主机中存储。在系统电源和通讯线路中断时，测控装置将按特殊自控方式运行。
3.2.4 数据管理功能
将原始监测数据储存在监控主机的数据库中，可按要求对存储数据进行初步处理，供运行人员浏览和检查。具有完善的临时和历史测值的数据库管理功能。测值数据可显示、查寻、检索、绘制过程线、拷盘、打印。
3.2.5 报警功能
可对现场各种异常情况、报警事件进行分析、归类，指出其发生的时间、报警内容，判断发生故障的原因、故障地点，能以相应的屏幕文字、字体颜色或声音方式发出报警信号，并生成报警事件总汇表，根据设计工程师或运行人员确定的各测点的限值，发出不同级别的报警功能。
3.2.6 图形界面
操作平台为Windows XP/NT，数据采集软件能形象显示大坝的全貌及图形化显示监测数据，显示实时数据及历史数据的趋势图，实时打印现场各种数据，保证监测资料的完整性和连续性。
4 自动化系统的安装调试
MCU测控装置的检验。
4.1 监测功能
实现大坝安全数据自动采集功能，数据采集系统实现运行方式有：
a）中央控制方式：由监控主机发出命令，测控装置接收命令、完成规定的测量，测量完毕将数据暂存，并根据命令将测量数据传送至监控主机内存储；
b）自动控制方式：由各台测控装置自动按设定的时间和方式进行数据采集，并将所测数据暂存，同时传送至监控主机内存储。
c）特殊条件下自动控制方式：在汛期或其它特殊情况下，电源和通讯完全中断，各测控装置能依靠自备电源继续进行自动化巡测，如每天巡测2次可维持运行一周，所有测值全部自动存储，等待故障修复后提取。
监测数据的采集方式有选点测量、选箱测量、巡回测量、定时测量、人工测量。采集周期根据工程要求，运行人员可在监控主机主机上设定或修改监测周期。
监控主机对测控装置（MCU）传输来的原始测值自动进行数据处理，若采集的数据越限将自动报警。
4.2 显示、报警功能
能显示各种监测数据过程线，显示报警状态，显示所有监测数据、监测成果，对超差数据自动提示。
4.3 存储功能
系统所有实测数据分三级存储：测控装置可暂存所测数据，存满后自动覆盖；监控主机接受所有测控装置的监测数据，自动检验，对超差数据自动报警，检验后的数据存入数据库中；合格监测数据包括人工监测数据和巡视检查信息全部存入信息管理系统数据库中，可存档或进一步处理。
4.4 数据通讯功能
现场级数据通讯功能。现场测控装置和监控主机之间，采用光缆实现双向通讯功能。
4.5 系统自检功能
系统具有自检能力，对现场设备进行自检验，能在计算机上显示系统运行状态和故障信息，以便及时对系统进行维护。
4.6 管理功能
监控主机有监测数据的一般管理能力，并有信号超限报警功能。
4.7 系统供电
系统所有设备应能采用220V交流电源，测控装置应具有备用蓄电池，在系统供电中断的情况下，保证现场测控装置至少能连续工作一周。
5 结束语
通过在龙泉水库大坝建设安装安全监测自动化系统，可随时监测大坝的各项安全系数，对大坝实行24小时动态管理，随时随地掌握大坝的运行情况，并可对数据进行分析比较研究，对大坝的安全运行具有十分重要的意义。
参考文献：
[1] 大坝设计[M].黄河水利出版社，2008年12月
[2] 大坝安全监测与自动化[M].中国水利水电出版社，2008年1月