太阳罗玉凤
范文一：大坝安全监测论文
水工传感器及自动化监测技术的发展现状
随着新型水工建筑物的兴建与发展，自上世纪初开始，人们开始研制并安装一些专门的仪器用于观测水工建筑物的性态。如美国1927 年建造的高36m的Stevenson Creek 拱坝，就埋设了140 支电测仪器进行实测。
美国的卡尔逊发明的差动电阻式仪器应用于工程后，对混凝土的应变、徐变、自身体积变形、温度等有了实际了解，后建立了一整套从应变计计算混凝土应力的方法。因差动电阻式仪器测量长期稳定性好，适于大体积混凝土建筑物的变形、应力、渗压等监测，同时还能监测测点温度，因此该系列仪器经不断改进后一直到现在仍广泛用于工程。
另一类振弦式仪器同时在欧洲发明后也开始用于水工建筑物的监测。因振弦式仪器结构简单，测量长期稳定性好，仪器输出频率值，易于自动化和长距离测量，随着检测技术的发展，仪器性能不断改进，使该类仪器到现在仍广泛用于土建、水工、桥梁等工程。
我国是生产差动电阻式仪器的世界大国，已生产20 多万支仪器用于工程。弦式仪器也已在水工建筑物开始大量运用。
二十世纪七十年代左右，我国监控大坝或工程主要靠埋设在坝体内部的应力应变测量仪器，通过换算应力来监控大坝安全。这时国际上已从宏观上监测大坝的变形、渗漏等的“外部观测”仪器获取数据来监测大坝的安全。当时以意大利为代表，采用先进微机控制自动监测系统采集数据，并推出了一套全新的确定性模型软件用于监控大坝安全。
为了赶上国际发展水平，当时的水电部派出考察团去欧洲，考察监测仪器及监测技术。国家“七五”、“八五”攻关项目也专门列项，研制外部监测自动化仪器及监控软件。先后研制出了监测大坝变形的电容感应式、电磁感应式、光电式(CCD)、步进马达跟踪式遥测垂线坐标仪，电容感应式、光电式(CCD)、步进马达跟踪式遥测引张线仪;监测坝体沉降的电容感应式、差动变压器式静力水准仪;对坝、基础廊道、厂房、洞室、边坡等基岩不同深度变形监测的多点变位计，所用的位移传感器有电位器式、电容感应式、钢弦式、差动电阻式、LVDT 式等。
我国土石坝数量居世界首位，随着建坝理论及施工技术的发展，我国还兴建了许多大型面板坝。为满足土石坝监测的需要，我国还研制生产了技术先进的土石坝监测仪器，如监测面板周边缝的差阻式、电位器式、振弦式三向测缝计，监测土石坝内部变形并可实现自动遥测的引张线式水平位移计、水管式沉降仪。
扬压、渗漏监测仪器方面，我国技术人员攻克了仪器长期稳定性的难题，大量生产了振弦式、压阻式、陶瓷电容式的压力传感器。
我国水电开发在高速发展，在建坝的数量和规模都处于世界前列。国产监测仪器在技术性能、品种、数量上都可满足工程需要，同时还有许多技术创新。
光纤传感器从八十年代发展以来，技术上逐步走上成熟，并开始在工程上应用。由于光纤传感器有响应速度快、抗雷击、抗电磁干扰、光纤作为传感和信号传输为一体等显著特点，在大型水工建筑物的监测方面有广阔的前景。目前工程应用方面研究较多的是光纤F—P 传感器、光纤光栅传感器、基于OTDR 技术的全分布式光纤传感器。
以法布里腔(F—P)作为传感元件、光纤作为传输元件，此类传感器发展较早，属于点式传感器，工程运用不多。
光纤布拉格光栅传感器能起反射镜作用，光栅反射光的中心波长受外界温度和应变的影响而发生变化，利用光纤 Bragg 光栅的温度和应变两种效应，制成光纤传感器监测温度和位移、变形等物理量。国外该型传感器已用于航空、宇航飞行器、核电站、桥梁等领域，国内也已开始用于桥梁、隧道、油库、电力、大坝渗漏等安全监测。
时域分布式光纤传感器的技术基础是光时域反射技术(Optical Time Domain
Reflectometer，简称 OTDR)，是 1977 年Bamoski博士发明。当光纤附近的震动、应力、应变等变化将改变光波在光纤中传输的条件，改变光波的散射波长，通过测量这些变化可测知光纤周围温度、应力、应变等物理变化。光纤信号传输在检测点，有部分光信号被反向散射，并与所经历的传输时间相关，根据光波的传输速度，即可确定被测点的位置距离。
OTDR 全分布式集传感与传输于一体的光纤区域测量技术是一种极有发展前景的光纤测量技术，国外较广泛用于煤气管道、防火、工程渗漏等监测，国内已开始用于坝体区域各点温度监测、渗漏定点监测、裂缝监测。
常用的传感器有:
一、差动电阻式传感器。差动电阻式传感器习惯上又称卡尔逊式仪器。这种仪器利用张紧在仪器内部的弹性钢丝作为传感元件，将仪器受到的物理量转变为模拟量。我国从六十年代开始研制生产差阻式系列传感器，到目前为止，已有20 余万支差阻式仪器用于水电建设工程，在工程安全监测领域发挥了很大作用，而我国也成为生产差阻式监测仪器最多的国家。由于该类仪器长期稳定可靠，并能兼测温度，在高水压下也可以长期可靠的工作等优点，加之我国发明了五芯测量技术，解决了长电缆测量中的电缆电阻及接线电阻变差等影响，为差阻式系列传感器实施自动化监测开辟了广阔前途。
二、振弦式传感器。振弦式仪器中的关键部件为一张紧的钢弦，它与传感器受力部件连接固定，利用钢弦的自振频率与钢弦所受到的外加张力关系式测得各种物理量。振弦式传感器因长期测量稳定可靠，输出频率易自动化测量，长电缆传输可靠，电缆绝缘要求低，所以仪器自1930 年发明以来一直有旺盛的生命力。因水电工程对埋入式仪器的可靠性及长期稳定性要求很高，长期以来国内水电工程几乎大多用国外进口弦式仪器。随着南瑞集团大坝工程监测研究所在钢弦式仪器关键技术上的突破，使水电行业开始大量采用国产弦式仪器。
三、电位器式传感器。该类仪器采用先进的精密导电塑料电位器生产工艺制造。该导电塑料的性能及生产工艺要求很高，按军品标准生产，可基本作到电阻值沿精密导电塑料长度均匀分布。按此标准生产的电位器式传感器的精度可作到万分之几。该类型仪器采用军工标准生产，仪器精度高，测量范围大，故障率极低，密封防水性能及长期稳定性都比较好，取得了很好的运用效果。
四、电容式传感器电容式传感器是指能将被测物理量转化为电容变化的一种传感元件。电容传感器具有结构简单、灵敏度高、动态响应快、极板经处理后可在高温高湿度等恶劣环境下长期稳定工作的特点，现场使用比较广泛。
为了实现监测大坝工作性态，了解大坝的安全状况，许多大坝都埋设了大量的监测仪器和设备。大坝安全监测的项目众多，测点布置很分散，需要大量时间和人力去进行观测、数据采集和计算分析。有些大坝的管理单位只能进行观测，尚不能对观测资料进行分析，以至于许多监测资料长期积压，不能发挥监测大坝安全运行的作用。
大坝安全监测自动化系统能够快速、准确地进行大坝安全参数测量、数据采集和传输，并能进行自动资料整编和分析，监测资料的同步性好，能大大减少人为因素的不确定性。因此，建立大坝安全监测系统是非常必要的，同时提高了水利工作的现代化管理水平。
大坝安全监测系统一般由现场传感器、测控单元及中央处理机组成。从系统的组成结构上讲可分为集中式监测数据采集系统、分布式监测数据采集系统和现场总线数据监测系统。
1、 集中式
大坝安全监测自动化系统最初都是集中式系统结构。集中式监测数据采集系统只有一台测控单元，安放于远离测点现场的监控室内，一般和监测主机放在一起。测点现场安装切换单元(集线箱、开关箱)，由电缆将传感器信号通过切换单元接入到测控单元中。
2、 分布式
分布式自动监测系统由大坝监测传感器、测控单元、监测计算机及大坝安全信息管理系统组成。其中大坝监测传感器、测控单元和监测计算机组成系统的数据采集网络，它主要完成大坝安全监测数据的自动采集。信息管理的主要完成对大坝安全管理的数据库管理、监测资料整编和大坝安全综合分析与评价。
3、 现场总线式
范文二：大坝安全监测内涵论文
大坝安全监测的内涵
摘要:大坝作为一种特殊建筑物,有3个方面的特殊性:①投资与效益巨大,但失事后造成灾难的严重;②结构、边界条件及运行环境的复杂;③设计、施工、运行维护的经验性、不确定性和涉及内容的广泛性。
关键词:大坝安全监测 溃坝洪水 水工建筑物 泄水建筑物 坝基渗漏
0 引言
大坝作为一种特殊建筑物,有3个方面的特殊性:①投资与效益巨大,但失事后造成灾难的严重;②结构、边界条件及运行环境的复杂;③设计、施工、运行维护的经验、不确定和涉及内容的广泛。以上说明了要实时准确了解大坝工作性态,只有通过大坝安全监测来实现,同时也说明了大坝安全监测的重要性。随着科学技术的发展、管理水平的提高及人们观念的转变,大坝安全监测是人们了解大坝运行性态和安全状况的有效手段,已受到人们的广泛重视,我国早已颁布了《水电站大坝安全检查实施细则》、《混凝大坝安全监测技术规范》、《水库大坝安全管理条例》、《土石坝安全监测技术规范》等。
1 观察
大坝安全监测是通过仪器观测和巡视检查对水利水电工程主体结构、地基基础、两岸边坡、相关设施以及周围环境所作的测量及观察;“监测”既包括对建筑物固定测点按一定频次进行的仪器观测,
范文三：大坝安全监测论文变形监测论文
大坝安全监测论文变形监测论文
北疆某水库大坝安全监测分析系统软件的应用 摘要:本系统是一个数据管理、信息处理和计算分析的集成化软件。在Windows NT和Visual Foxpro 6.0支持下，对菜单提示选择，能方便地进行观测数据传输、录入、修改、删除和查询。统计观测物理量任意时段内的最大值、最小值、平均值和变幅值;显示和打印各类报表、过程线和分布图，从而分析大坝的工作性态。本系统的各项功能有交互式的对话框，一目了然，操作方便快捷。
关键词:大坝 安全监测 分析系统
1 系统的应用意义
为加强对大坝的安全监控，实现观测资料的准实时分析，规范大坝安全监测的资料整编，2001年南科院与水库管理单位共同研制大坝安全监测分析系统，实现观测资料规范化管理，快速、准确地整理、分析观测数据，给出环境物理量及位移、应力和渗流等观测效应量的特征值，及时分析评估大坝在各时期的工作状态，从而保证水库大坝安全运行。大坝自1998年10月填筑以来，已连续观测12年，积累了较为丰富的观测资料。
2 系统原理及要求
2.1 功能全面
系统能够完成大坝观测资料管理和计算分析的全部工作，包括大坝所有观测项目数据的传输、编辑，数据的粗差处理与数据特征值统计，建立统计模型，输出各类报表和图形。
2.2 性能稳定
整个系统分解为若干个子系统模块，各个子系统模块之间既相对独立，又能按照约定进行有机地联系，进行功能完善修改和扩充十分方便。各子系统模块充分利用各种语言的优点选择相对较优的一种或多种程序设计语言进行编程，以提高系统的运行效率。
2.3 测试严格
各个子系统模块编码完成后，首先逐个进行测试，从而将已测试过的模块组装起来再进行组装测试。最后按所规定的要求，逐项进行有效性测试。确认已开发的系统合格后，再进行试用及正常使用。
2.4维护及时
系统试运行期间应经历一定维护阶段。由于多种原因，可能导致系统发生一些错误，对此要及时修改。
3 系统的特点和结构
3.1 系统的特点
本系统选用中文Windows NT、中文Visual Foxpro 6.0作为软件开发、运行的平台与环境，兼用Visual Basic和Excel作为开发工具。主控界面和各子系统模块界面采用下拉式菜单和图标按钮，并且用水库大坝的俯视图片作为背景图案。在选择测点时，既可以从对话框中选取，也可以从布置图上直接用鼠标点击选中，界面美观大方，操作方便快捷。系统不但能实现各项功能，而且性能可靠、运行高效、维护方便。
3.2 系统的结构
程序设计从用户角度出发，能快速地为大坝的安全监控提供依据，系统结构框图见图1。
4 系统的功能
本系统主要有系统维护管理、原始信息、数据输入、实时监控、图表、报告整编和分析评价等子系统模块组成。
4.1 “系统维护管理”模块
数据备份保存功能:进行数据保存备份，刻入光盘，以防系统瘫痪。
数据发送和回收功能:可将系统内的监测数据发送至某指定的主管部门或科研机构，进行研究，并可进行成果回收。
4.2 “原始信息”模块
基本信息功能:记录大坝的工程概况，观测仪器布置图和剖面设计图，可以方便的查询大坝观测点的基本信息。
观测点考证表功能:记录所有观测点的原始考证表，通过此考证表进行观测物理量的计算。
测点综合信息功能:汇总各观测项目全部观测点的基本信息(断面、高程、埋设日期)。
4.3 “数据输入”和“采集数据回收”模块
数据录入功能:可将巡视检查、变形、渗流、应力应变等内外观监测项目的观测数据录入记录表内。
设定功能:能对录入的各监测数据进行比较，大于设定的范围则数据会以红色显示。
采集数据回收功能:主要是对自动化采集的数据(孔压计、土压计、位移计)进行回收，自动填充到相应的观测项目中。
4.4 “实时监控”模块
数据编辑功能:对在数据录入模块中录入的变形、渗流等内外观监测数据进行计算，并将计算的数据填充到数据库中，实行资源共享。也可进行数据添加、修改、删除及查询。
报表打印功能:能按月份、年度或任意时段建立、显示和打印各观测项目的报表。
4.5 “图表”模块
图形处理功能:显示、修饰和打印观测点的过程线和分布图。
图片查询功能:可查询典型断面各观测点目前的实测值及其他信息。
4.6 “报告整编”模块
数据统计功能:按时段统计观测数特征值，包括最大值、最小值、平均值和变幅值。
报告生成功能:按时段绘出所选观测物理量的图表，及时生成工作报告。
5 系统的使用
本系统制作成正规的系统软件刻录在光盘上，可以利用Windows NT的“控制面板”中的“添加,删除程序”进行安装或卸除。严格按照该大坝安全监测分析系统的运行要求、安装使用方法进行操作，便可完成各项功能的操作。
6 系统评价及设想
该系统经过十年的不断完善，不但操作便捷，同时还减轻了观测人员的工作量，总体上运行情况良好，能及时准确地为大坝安全运行提供观测成果资料。
本系统应不断进行更新和升级，逐步实现超限警报、测值预报等功能，以便对大坝运行状况做出精确评价。
应进一步完善系统的分析和监控模型，加强分析系统的综合评价和决策功
能。
范文四：大坝论文：浅谈大坝安全监测的特点
大坝论文:浅谈大坝安全监测的特点
摘要由于大坝安全监测工作的重要性、复杂性以及作为一门新兴的和不断发展中的学科，研究、探讨安全监测工程的管理，对规范、完善、发展安全监测工作，确保水工建筑物的安全运行具有重要的意义。
关键词大坝;安全监测;管理;安全运行
20世纪30年代后，国际上相继发生了圣佛西斯、马尔巴赛这样一些著名的垮坝事件，造成惨重的灾害及巨额的损失，给人们鼓响了警钟，各国专家、工程技术人员纷纷对大坝安全监测的各个环节进行研究与开发。70年代后，由于微电子技术、计算机技术及通讯技术等相关学科的飞速发展，给大坝安全检测技术的发展创造了良好的外围条件。到90年代，大坝安全监测技术已有长足的进步。这期间，大坝安全检测的使命得到了进一步的认同和加强，进而大坝原型观测进入了大坝安全检测新阶段。
大坝安全监测的物质基础是硬件，即在施工阶段所建成的大坝安全监测系统。而硬件的好坏，取决于设计、施工和运行维护管理，其中设计、施工最为重要，运行期测值的基准值常常在施工阶段就要确定，首次蓄水阶段是大坝第一次经受库水考验的重要时期，在荷载的作用下，大坝和坝基可能会发生一些调整，这个阶段的监测尤为重要，运行期的监测是掌握大坝运行工况的重要手段，监测数据是判断大坝安
全与否的重要依据。
1大坝安全监测的特点
大坝安全监测工程虽是整个水电工程的一部分，但是有其自身的规律和特点，这些特点主要有以下几方面:
1)安全监测的专业性强，且涉及多门学科。从事者除了应有水工、地质等专业知识外，还应具备有关安全监测的知识和经验，如各种监测仪器仪表及设备的工作原理和性能、量测技术、监测资料的处理方法等。
2)大坝安全监测是一门新兴的学科，监测理论、监测技术、监测仪器设备和自动化监测系统等正在蓬勃发展，这使监测设计者有广阔的选择空间，但也可能由于技术不成熟而造成无所适从的麻烦。
3)判断安全监测的效果具有隐蔽性和长期性的特点。所谓隐蔽性是指监测仪器设备安装后的效果不能直接看到，而要通过观测、计算和分析才能判断。所谓长期性是指监测仪器设备安装后要长期运行下去，要经得起长时间的考验，要经过一两年，甚至更长的时间的观测、分析才能确定其效果。因此对监测仪器的埋设过程必须严加控制和管理，确保埋设质量。
4)大部分监测仪器，如应变计、测缝计、渗压计、钢筋计、位移计、温度计等属于内埋式仪器，一旦埋入就不可更换，所以对这些仪器的质量要求更高，施工前对仪器选择
和检验管理工作尤其重要。
5)全监测自动化等新的监测技术发展迅速，但某些理论、手段还不成熟，需要更多工程的实践与检验。
6)到目前为止，大坝安全监测工程还没有定额，使工程预算、标底制定、投标报价和评标等存在许多不确定因素，给业主单位管理上造成困难。
安全监测项目从设计、施工到运行期的管理，各阶段均有其自身的特点，是一个复杂的系统工程。大坝安全监测项目既不是一般意义上水利建设工程，也不能算是纯粹学术上的科研项目，应该说是二者的一个混合体。从宏观上讲，大坝安全监测主要包含仪器埋设及资料数据观测、整理、分析评价。仪器埋设跟随大坝主体土建工程施工而进行，有水利工程施工的特征，如涉及大量人力、物力以及仪埋设施，工作面条件艰苦，人员安全问题应重视;而资料数据分析评价则科研项目的属性较重，涉及专业面广、技术环节多且技术含量高，属于复杂的脑力劳动。
由于大坝安全监测工作的重要性、复杂性以及作为一门新兴的和不断发展中的学科，研究、探讨安全监测工程的管理，对规范、完善、发展安全监测工作，确保水工建筑物的安全运行具有重要的意义。
2国内大坝安全监测现状
根据有关文献统计分析，虽然近些年大坝安全监测专业
取得了很大的进展，但在某些质量管理方面仍存在许多薄弱环节，有待加强与改进:
1)承包商缺乏建立大坝安全监测系统的实际经验，埋设安装队伍无工程现场施工经验，缺少必要的仪埋保护措施。
2)仪器安装粗糙，未能满足施工技术要求，某些仪器安装前未做检定。
3)仪器选型量程不合适，某些仪器本身存在质量问题，以致观测数据资料无法利用。
4)安全监测设计不当，包括测点布设和仪器量程选择。
5)管理维护不力。
目前国内承接大坝安全监测项目施工的承包商多为水利行业的科研院所(或大专院校)以及土建承包商的下属单位，项目部组建一般由科研院所单位自营或与土建主体施工单位联营组建两种基本型式。大坝安全监测承包商很少有专业的安全监测施工公司，因此普遍存在着“重技术、轻管理”，“重仪器安装、轻数据分析”的弱点。
3大坝安全监测工程项目管理总体思路
为达到安全监测工程的预期目的，确保主体工程的安全运行，水电站大坝安全监测工程应加强各阶段各环节的全过程管理:在工程招标设计阶段应对大坝安全监测系统进行专题设计和审查:工程竣工验收时应将大坝安全监测系统列入
枢纽工程进行专项验收;运行后，大坝安全监测系统一般应每隔5年进行一次定期检查，对监测系统工作状态进行全面鉴定并提出评价意见对存在问题的监测系统应进行完善和更新改造;监测资料应及时进行整理、分析，长期资料分析应每隔5年至少进行一次。全过程管理应以质量管理为核心，兼顾进度控制和成本控制，以信息化为手段提升管理能力和管理成效。
4结束语
针对当前安全监测工程存在的问题，本文结合个人工作实践经验和体会，主要提出以下几个方面建议:
1)大坝安全监测工程质量管理的范围、项目组织机构及建立质量保证体系的方法和程序。
2)大坝安全监测项目质量控制的基本要求以及质量控制的内容、特点和方法。
3)大坝安全监测工程全面过程管理的原则、要求和方法，包括安全监测设计、监测仪器、仪埋安装、数据观测分析评价及完工验收移交等各环节的管理。
参考文献
[1]魏德荣.大坝安全监测及其特征浅析.大坝观测与土工测试,1997.
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[3]赵志仁.大坝安全监测设计.郑州:黄河水利出版社,2003.
[4]杜燕宁.三峡水利枢纽安全监测工程质量管理.青海水力发电,2001.
范文五：大坝安全监测智能化论文
大坝安全监测智能化论文
【摘要】设计的仪器布置能全面反映大坝工作状况，目的明确、重点突出。监测重点放在坝体机构复杂、承载大或地质条件复杂的部位。仪器设备应精确可靠、稳定耐用、便于观测。自动化监测设备应有自检、自校功能，可长期稳定工作且具备人工观测条件。
大坝安全监测是为了人们准确掌握大坝性态，为了更好地发挥工程效益、节约工程投资。大坝安全监测不仅是为了被监测坝的安全评估，还要有利于其他大坝包括待建坝的安全评估。
一、影响大坝安全的因素
1、设计阶段
在设计阶段，坝址的确定决定了地形、地质、地震发生频率及水文条件等；枢纽的总体布置、坝型及结构、材料选择和分区、水文资料的收集及洪水演算、地质勘探等都将影响大坝的安全。有的水库泄洪水雾引起开关站出线相间短路跳闸、引出线烧断、工地停电，这均是由于整体布置不合理，对泄洪水雾飘移危害认识不够所致。有的大坝位于高地震烈度区，粘土斜墙坝的抗震性能差，而设计又将防渗膜放在斜墙下游侧，形成潜在的最薄弱滑裂面，在大地震时，迎水面滑落库中，原因是坝体结构设计不合理。所以大坝的许多安全隐患是由设计阶段留下的，特别是水文计算及地质勘探和处理两个方面。
2、施工阶段
施工阶段能否贯彻设计意图、确保施工质量，特别是有效解决施工中发现的新问题是确保大坝安全的关键因素之一。如混凝土坝的温
