水利水電工程中測控技術(shù)的要點(diǎn)分析

1、水利水電工程中測控技術(shù)的要點(diǎn)分析 水利水電工程中測控技術(shù)的要點(diǎn)分析 摘 要我國的社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的腳步不斷的加快，更多的水利水電工程建設(shè)工程被推廣利用，而且水利水電工程能真正的將利國利民的水電事業(yè)進(jìn)行開展和完善，并創(chuàng)造巨大的國民經(jīng)濟(jì)財(cái)富，所以在我國現(xiàn)代化建設(shè)不斷興修水電工程的事業(yè)中，要將高新測控技術(shù)在水電工程中進(jìn)行推廣，全面的維護(hù)水電工程的日常運(yùn)轉(zhuǎn)。 關(guān)鍵詞高新測控技術(shù) 水利水電工程 應(yīng)用分析 中圖分類號：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X21-0203-01 我國已建堤壩水利水電工程在防洪、發(fā)電、灌溉、供水和航運(yùn)等方面，發(fā)揮了巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，是我國國民經(jīng)濟(jì)的重

2、要根底設(shè)施。然而，由于工作和運(yùn)行條件極其復(fù)雜，并隨著時(shí)間的增長，堤壩的病害和老化日趨嚴(yán)重。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在3 100座大、中型水庫大壩中，病險(xiǎn)大壩有1248座；8萬多座小型水庫中，病險(xiǎn)壩約占 36%，堤防的平安狀況也相當(dāng)嚴(yán)峻。隨著西部大開發(fā)和西電東送戰(zhàn)略目標(biāo)的逐步實(shí)施，高壩大庫也越來越多，工程的平安重要性顯得越來越突出。并且，大中型水利水電工程規(guī)模大、投資多，造價(jià)高，少那么幾億、幾十億元，多那么幾百億元，甚至上千億元。因此，工程質(zhì)量的好壞和能否平安運(yùn)行，不僅會影響工程效益的充分發(fā)揮，還將直接關(guān)系到下游或兩岸人民的生命財(cái)產(chǎn)平安。 1、測控技術(shù)的根本要素及其功能 現(xiàn)代化的測控技術(shù)，應(yīng)該具有采集數(shù)據(jù)

3、 、科學(xué)管理數(shù)據(jù)， 及時(shí)或?qū)崟r(shí)對水利水電工程的平安狀況作出分析和評價(jià)，并對其異?；螂U(xiǎn)情作出輔助決策等功能。因此 ，測控技術(shù)的根本要素包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和分析評價(jià)系統(tǒng)及其計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)支撐等。 1.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 通過測控單元自動采集、筆記本電腦現(xiàn)場采集或人工觀測埋入壩體或安裝的傳感器采集的監(jiān)測效應(yīng)量和影響量，并輸入計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫。其中，自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集，半自動化和人工采集為定期采集。 1.2數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫后，由數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對其進(jìn)行科學(xué)有序的管理。包括將電容、電感、電阻、電壓 、頻率等轉(zhuǎn)換為位移、揚(yáng)壓力、滲流量、應(yīng)力應(yīng)變、裂縫

4、開合度以及溫度等，及它們的誤差識別和處理，并將監(jiān)測量按有關(guān)監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整編和初分析；編制月報(bào)和年報(bào)等。 1.3分析評價(jià)系統(tǒng)分析評價(jià)系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)， 進(jìn)行觀測資料的分析和反分析 ，結(jié)構(gòu)和滲流正、反分析，建立各類監(jiān)控模型和擬定監(jiān)控技術(shù)指標(biāo)等；將收集到的工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理、有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)等方面的專家知識進(jìn)行編輯，構(gòu)成分析、評價(jià)、輔助決策等方面的知識庫和推理分析知識 。 1.4計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)為完成數(shù)據(jù)采集、信息管理和平安分析評價(jià)等功能 ，以及它們之間異地或遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的頻繁信息交互，本系統(tǒng)必須采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使之能實(shí)時(shí)或及時(shí)完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理及平安分析評價(jià)等。 2、現(xiàn)代測控的

5、主要技術(shù) 2.1 采集系統(tǒng)的高新技術(shù) 2.1.1 傳感器技術(shù) 水利水電工程的監(jiān)測傳感器按觀測類別分，主要有變形傳感儀和滲流、應(yīng)力應(yīng)變、溫度類傳感器等。其中，變形傳感儀主要有垂線和引張線坐標(biāo)儀、靜力水準(zhǔn)儀、伸縮儀、多點(diǎn)位移計(jì)、真空激光準(zhǔn)直儀、測縫計(jì)等；滲流傳感器主要有滲壓計(jì)、滲流量計(jì)、水位計(jì)等；應(yīng)力應(yīng)變和溫度類傳感器主要有應(yīng)變計(jì)、應(yīng)力計(jì)、鋼筋計(jì)和溫度計(jì)等。按工作原理又可分為差動電阻式、振弦式以及差動電容式、電感式、步進(jìn)馬達(dá)式等。其中，前兩種為應(yīng)力應(yīng)變和溫度類傳感器，后幾種為變形類傳感儀。現(xiàn)簡述幾種傳感器的主要工作原理及其應(yīng)用情況 。 差動電阻式傳感器 該傳感器為美國加州大學(xué)卡爾遜教授所研制。置于

6、其內(nèi)腔的兩根彈性鋼絲作為傳感元件 ，受力后一根受拉、一根受壓。當(dāng)環(huán)境量發(fā)生變化時(shí)，兩者的電阻值向相反方向變化，根據(jù)兩個(gè)元件的電阻值比值， 測出物理量的數(shù)值。 振弦式傳感器 由前蘇聯(lián)的達(dá)維金可夫創(chuàng)造。其核心元件是一根鋼弦，鋼弦的一端固定，另一端那么固定在測量元件上。當(dāng)受力后，鋼弦長度將產(chǎn)生微小變化，引起固定頻率的變化，從而測出物理量的數(shù)值 。 差動電容式傳感器 由我國南京電力自動化研究院研制。其工作原理是 ，將垂線或引張線穿過由4塊組成矩形的電容極板中，當(dāng)測線發(fā)生位移時(shí)，電容極板的電容產(chǎn)生變化，從而測出位移量。 差動電感式傳感器 首先由原法國的Telemac公司研制。其工作原理是，當(dāng)高頻交變電流

7、通過垂線坐標(biāo)儀時(shí)，在周圍產(chǎn)生交變磁場，接收點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與導(dǎo)線距離成反比；當(dāng)垂線產(chǎn)生位移時(shí)，接收點(diǎn)測得的感應(yīng)電勢發(fā)生變化，其變化量的大小反映位移量的大小。 步進(jìn)馬達(dá)式傳感器 由原法國Telemac 和意大利 ISMS 公司研制 。其工作原理是，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動光電探頭，探頭中的光照準(zhǔn)器先后對準(zhǔn)基準(zhǔn)桿和垂線鋼絲，然后返回原點(diǎn)，在此過程中，測量電路記錄探頭前進(jìn)及返回基準(zhǔn)點(diǎn)和垂線鋼絲的脈沖數(shù)，經(jīng)計(jì)算得到位移量 。 2.1.2 數(shù)據(jù)采集裝置 數(shù)據(jù)采集裝置將各類傳感器測出的物理量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，即 A/D 轉(zhuǎn)換，以便遠(yuǎn)程輸送。當(dāng)距離超過100 m 以后，傳感器輸出的電量和頻率等信號，隨距離的增大急劇衰減，以

8、至無法測出物理量，但數(shù)字量可遠(yuǎn)距離輸送。因此，一般將幾十個(gè)傳感器按部位接入數(shù)據(jù)采集裝置，使傳感器觀測的物理量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。 2.2 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)水利水電工程大壩可埋有幾百個(gè)、幾千個(gè)甚至上萬個(gè)傳感器。如長江三峽水利樞紐建筑物就埋設(shè)約一萬多個(gè)傳感器，其采集數(shù)據(jù)每年達(dá)幾百萬個(gè)，對這些海量數(shù)據(jù)必須進(jìn)行科學(xué)有序地管理，以便為分析評價(jià)系統(tǒng)提供可靠的信息。 2.3 分析評價(jià)系統(tǒng) 對水利水電工程監(jiān)測和監(jiān)控的目的是，依據(jù)監(jiān)測資料和相應(yīng)的專家知識，對工程的平安狀況作出綜合分析和評價(jià)。因此，完整的現(xiàn)代測控系統(tǒng)必須包括分析評價(jià)系統(tǒng)。其功能是依據(jù)監(jiān)測資料、結(jié)構(gòu) 、滲流等分析和反分析成果，以及與工程平安有關(guān)的設(shè)計(jì)、施工、

9、運(yùn)行管理 、法規(guī)和規(guī)劃等專家知識 ，對監(jiān)測資料進(jìn)行分析和評價(jià)，從中尋找異常值或不平安因素，并對此進(jìn)行成因分析和輔助決策等。因此，分析評價(jià)系統(tǒng)應(yīng)包括資料評價(jià)、綜合檢查分析、觀測檢查、物理成因分析、專家綜合診斷和輔助決策等局部 ， 2.4 計(jì)算機(jī)及通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由于測控技術(shù)是將數(shù)據(jù)采集、信息管理和分析評價(jià)融匯在一起的龐大系統(tǒng)工程 ，必須在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)及通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下才能實(shí)現(xiàn) 。 3、結(jié)語 現(xiàn)代化大壩平安運(yùn)行測控技術(shù)包含多種功能，例如原始信息搜集、數(shù)據(jù)處理、分析評價(jià)等，同時(shí)還包括提供這些技術(shù)效勞的各種軟硬件環(huán)境。 數(shù)據(jù)采集工作主要由傳感系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)完成，以保證現(xiàn)場監(jiān)測信息能夠及時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 信息管理系統(tǒng)具有采集原始信息、 數(shù)據(jù)傳輸和存儲等功能，能夠?yàn)榧夹g(shù)人員提供強(qiáng)大的信息數(shù)據(jù)處理功能，以提高大壩平安分析工作效率。 分析評價(jià)系統(tǒng)主要對各種異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出其背后的原因，并提供決策參