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電子論文

大壩監測自動化系統智能化技術研究

時間:2020年09月02日 所屬分類:電子論文 點擊次數:

摘要:智慧水利是水利信息化發展的高級階段,是實現水利現代化的關鍵。智慧水利系統通過無線終端設備和互聯網進行信息傳遞,以實現信息智能化識別、定位、跟蹤、監控、計算、管理、模擬、預測和管理,通過物聯網、無線寬帶、云計算等新興技術與水利信息系統

  摘要:智慧水利是水利信息化發展的高級階段,是實現水利現代化的關鍵。智慧水利系統通過無線終端設備和互聯網進行信息傳遞,以實現信息智能化識別、定位、跟蹤、監控、計算、管理、模擬、預測和管理,通過物聯網、無線寬帶、云計算等新興技術與水利信息系統的結合,實現水利信息共享和智能管理。大壩安全監測自動化是水利信息化的一個方向,利用布置在大壩的各類傳感器、數據采集設備實現對大壩內部及外部各種物理量的感知,可為大壩安全運行精細化管理提供數據支撐,指導管理單位對大壩安全運行進行科學決策,同時逐步實現數字大壩向智慧大壩發展。

  關鍵詞:大壩監測;自動化系統;數據采集裝置;智能化;前置

江西建材

  引言

  水電站必須要做好大壩安全監測工作,提高監測的安全性與科學性,利用自動化監測技術進行大壩監測,及時發現問題,進而采取處理措施。但是,當前我國的大壩安全監測自動化發展不夠完善,自動化水平不高,需要進一步展開研究,提高大壩監測自動化質量,確保大壩安全穩定運行。

  1自動化系統智能感控提升技術

  大壩安全監測自動化系統是集水工、傳感器、數據采集電子裝置、數據通信、軟件等多專業的綜合性系統,要求參與自動化系統運行的管理人員素質高、責任心強。自動化系統往往在數據缺測、通信失敗等情況下,才會被運行管理人員發現,再組織人員進行維修,是一種被動、長周期、“救火”方式的運維管理。

  用戶在問題出現成為既定事實,或小問題演變為大問題造成損失之后才去排除故障,易造成數據丟失及設備不可逆損壞,因此很有必要通過提高系統本身智能化的水平改變這種情況。為有效提升大壩監測自動化系統整體的智能化水平,進一步總結自動化系統可能出現的故障類別,分析產生原因并建立故障數據庫以便于及時應對,可采取以下措施:對測站環境、數據采集裝置(DAU)設備本身狀態進行監控,將自動化系統本身故障判別的智能化前置;加強數據采集模塊對其采集到的傳感器數據的智能判別及針對性應對;進一步應用軟件自動對監測數據的智能分析、統計等加以應用,實現自動化、智能化的系統運維監管。

  2大壩安全監測自動化現狀分析

  2.1自動化監測范圍

  在水電站大壩應用安全監測自動化系統時主要是為了促進監測范圍的發展,從而提高水電站大壩安全自動化監測水平。從以往工作經驗中可知:為了節約成本,部分水電站大壩在安全監測工作中只對必要數據加以檢測,而一些看似無關緊要的數據則放棄監測,長此以往勢必造成水電站大壩安全遭受監測風險。隨著自動化系統的不斷完善,未來水電站大壩安全監測工作將適當增擴監測范圍,除了常規監測目標外,還涉及到細節監測部分。比如在監測大壩變形情況時,還可對大壩內部結構進行科學分析,從而為管理工作提供參考依據,避免因監測不到位而出現嚴重事故。

  2.2監測系統

  大壩的監測系統主要分為三部分。第一,硬件設備上,水電站中央處理器使用的計算機是最先進的,其服務器運行速度十分快,具備中央集成控制、數據分析和管理等功能。第二,軟件系統上,當前中央處理器的運行使用的是Windows系統,基于此軟件建立的系統平臺的標準是唯一的。水電站大壩安全監測軟件采用的是MCU自帶軟件,數據系統采用的是Excel軟件,其與系統皆為同一企業所開發,彼此兼容性比較高,是當前應用最為廣泛的一種數據庫軟件。第三,通訊系統上,水電站安全監測系統需要穩定的數據傳輸功能,為提高系統通訊效果,當前大壩普遍應用光纖設備,通訊方式主要采用的是有線數據傳輸,輔之以無線數據傳輸,通訊協議使用的是IP/TCP,網絡使用的是局域網。

  2.3自動化監測設備

  在水電站大壩安全監測工作中應用自動化系統還能促使監測設備獲得良性發展。隨著水電站大壩自動化水平的不斷提高,也需要多種多樣的數字化設備作為支撐,以此滿足集成化監控需求;诖,相關人員將進一步加大數字化設備的研發力度,并在未來發展階段出現更多高性能、經濟性監測設備,削弱人為因素對水電站大壩安全監測工作的負面影響。比如智能識別設備的推廣,它主要是借助感應式電子晶片、電子條碼等裝置對水電站大壩安全進行有效監測,且具有年限長、安全性強等優勢。故而在水電站大壩安全監測自動化發展過程中值得推廣。由于我國技術水平正呈現出持續上升的趨勢,相信未來會有更多新技術被應用于自動化監測設備的研發項目中。

  3大壩監測自動化系統智能化技術應用對策

  3.1把握好大壩安全監測要點

  在大壩安全監測自動化系統構建及應用過程中,首先應把握好大壩安全監測要點,確保系統功能的完善性。比如在大壩變形監測工作中,需要對大壩水平變形、垂直變形情況進行觀測,通過在壩頂、壩后坡等區域設置傳感器,自動采集大壩變形數據。目前先進的傳感器設備具有一定的本地處理功能,可以對大壩水平、垂直變形信息進行預處理,然后傳輸給控制中心,幫助值班人員及時發現工程沉降等問題。在滲流監測的過程中,需要對滲透壓力、滲流量等參數進行測試。也需要根據大壩結構條件,合理布置傳感器,主要對排水溝給水數據等進行采集。然后利用中央控制系統對大壩滲流情況進行分析,制定相應的控制措施。

  3.2智能化信息采集技術應用

  要實現大壩監測自動化系統的更高智能化要求,大壩性態數據的采集是基礎和前提,大壩滲漏、變形、沉降、溫度等觀測項目所使用的各類型傳感器能否提供真實可靠的數據,同時配套的數據采集模塊能否將數據安全可靠地傳送至數據采集計算機,是系統能否發揮應有作用的決定性因素。傳感器、微電子、無線通信等技術的發展從硬件上提供了高精度和高可靠的大壩安全監測信息獲取的基礎。針對具體的使用場合和環境,智能監測設備的測量精度在滿足監測要求的前提下可以適當降低,但要求可靠性高,功耗低,造價低。

  3.3引進先進的自動化設備

  在大壩安全監測自動化系統的建設過程中,應不斷引進先進的技術設備,完善安全監測自動化系統功能,更加快捷、準確的完成數據采集和分析工作。在現階段的設備更新過程中,主要以提升大壩安全監測自動化系統的智能化水平為目標,通過引進智能設備和算法,進一步提升大壩安全監測的自動化水平。比如在智能傳感器的應用下,不僅可以自動采集、存儲相關參數信息,還能夠對設備運行狀態進行自動監測,及時排除故障風險,確保設備運行穩定性。在數據分析處理環節,則利用智能化算法,包括人工智能神經網絡等,對大壩安全狀態進行綜合評價,減少數據處理環節的人工參與。在此情況下,能夠避免人工分析、計算產生誤差問題,進一步提高大壩安全監測結果的可靠性。

  3.4建立相關的標準

  我國大壩安全監測自動化標準需要進一步完善,例如單位設計資質與從業資格證,安全監測自動化設計、安裝、驗收、運維等工作的表現,尤其是招投標、經費等方面的標準制定。還有一些自動化系統設備和傳感器溫變、電磁兼容標準等方面的制定也需要進一步完善。

  建筑論文投稿刊物:江西建材辦刊目的是推動江西省建材及相關行業的生產、科研、管理、經營等活動的開展,為企業服務,為行業管理服務,為江西省建材工業的持續、穩定、協調發展作出貢獻。推廣與介紹新產品、新工藝、新技術是全省建材行業技術交流的平臺。

  結束語

  隨著微電子技術、低功耗技術、無線傳感網絡、計算機網絡、云計算及大數據提取技術的發展,使硬件及軟件的綜合智能化程度提升成為可能,這些技術應用于大壩安全監測自動化系統,有利于提高系統對環境、故障、供電等因素的自適應能力,進而全面提升整個系統的可靠性、健壯性及智能化水平,是未來大壩安全監測自動化系統的發展方向。

  參考文獻

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  作者:吳萬兵 張曉靜 潘振

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