管维欣

四川凉山水洛河电力开发有限公司 四川木里 615800

随着我国水利建设步伐的加快，水工建筑物存在年久失修的问题，水工建筑物的安全问题频发，对于水利建筑物的安全监测非常重要，采用自动化技术进行安全监测，要确保测点的合理布置，确定测点数量，加强对于异常现象的有效监测，可以得到有价值的数据，通过对水工建筑物的监测可以发现问题，并采取措施及时进行修复加固，可以增强水工建筑物的防洪功能[1]。

1 水工建筑物故障的原因

水工建筑物出现故障的原因包括自然因素和人为因素，自然因素主要是山体滑坡、地震等自然灾害的影响，人为因素主要是前期设计时缺乏综合考虑，有些水工建筑物在建设中没有遵循施工标准和材料标准，导致水工建筑物不够坚固，过低的水位面无法应对洪涝灾害和大规模的地质灾害，水流的腐蚀会造成混凝土的脱落，导致钢筋和基石裸露等问题，从而造成安全隐患。

2 自动化监测技术的优势

水工建筑物出现问题后会造成重大损失，因此相关部门要重视水工建筑物的安全监测工作，传统的监测方法是人工巡查和摄像头监测。随着科学技术的发展，出现了自动化技术，自动化监测技术具有自身的优势，技术人员通过对于自动化技术的掌握，可以进行有效的监测，国家颁布了自动化安全监测的技术标准，技术人员在监测中必须遵守自动化监测技术的规范。自动化监测技术不受天气限制，不论狂风、雷雨、大雾、烈日等天气，采用自动化监测技术都可以采集和分析数据，高质量的监测可以使水工建筑通过安全鉴定，可以产生经济效益，降低了人工工作强度，可以避免人为数据输入中的操作失误，通过自动化的数据传输，可以更直接的掌控水工建筑物的运行状态，可以快速诊断水工建筑物存在的安全问题[2]。

3 自动化监测的原则

水工建筑物的自动化监测要遵循相关原则，由于自动化监测涉及的范围比较大，要保证分阶段进行实时监测，自动化系统可以实时分析水流量数据，可以针对问题及时采取维护措施。安全监测使用的技术和设备要具有可靠性，对于突发状况可以制定紧急预案，可以加强对于紧急安全风险的防控，由于各地区的自然环境不同，水工建筑物的功能和质量也存在差异，水工建筑物会出现不同类型的故障，可以根据国际标准衡量水工建筑物的各项指标。

4 安全监测自动化系统

水工建筑物的安全监测系统包括监控中心站和各部位监测站，可以形成监测局域网，安全监测系统具有较高的稳定性、适应性、可靠性，但是成本不高，因此这一系统的应用比较广，水工建筑物的安全监测涉及多种项目，对于自动化系统的设计要确保实用、标准、通用、实时，可以采用网络设备和网络软件，快速传输和分析数据，通过自动化数据备份可以在断电的情况下保存数据，对于监测系统的设计要保证合理性，通过预警系统可以协助安全监测[3]。

自动化安全监测系统可以长期、周期性的采集数据信息，安全监测系统包括数据采集系统、信息管理系统、安全评价系统等，数据采集系统的一般构成包括电源设施、传感器、通讯介质、测量控制装置、数据采集工作站，信息管理系统包括录入子系统、数据预处理子系统、误差分析子系统，安全评价系统包括计算工作站、数据库服务器等，不断完善自动化监测系统的功能，可以提高安全监测水平。

5 自动化监测技术的装置

水工建筑物的安全监测，采用自动化监测技术，需要的装置包括：地下水位监测装置、水平和垂直位移传感器、中央空调装置等，通过不同的装置可以发挥不同的功能。

地下水位监测装置包括弦式渗压计，监测过程比较稳定，并且持久耐用，大气会影响监测结果的准确性，通过辅助增设气压计，可以使渗压计内部保持干燥，可以使监测数据更加准确，智能传感器的应用将信息技术与感应技术相结合，有利于科学选择监测点，可以避免人为电缆的铺设，可以提升监测效率。

水平和垂直位移传感器包括电机式和电容式，电机式不论在何种环境都能监测，具有较高的可靠性，但是监测速度比较慢，电容式监测对环境有要求，并且监测速度比较快，过长的线路可能会造成偏离。激光垂直监测成本比较高，但是监测效果好，自动化扫描仪可以高精度实时监测，采用远程定位系统可以扩大监测范围，但是成本比较高，对于技术操作具有较高的要求，保养维修要花费较大的成本，实时有效的监测水平和垂直位移，可以确保水工建筑物的正常运行。

中央控制装置包括后备电源、任务主机、显示装置、监控装置等，随着我国科学技术的发展，中央控制设备逐渐被工业控制计算机取代，工业控制计算机的稳定性和适应环境的能力比较强，在水工建筑物的安全监测中应用比较广[4]。

6 科学设置测点

水工建筑物所处的环境比较恶劣，在恶劣的环境中要广泛分布测点，测点可以布置在重要部位，并且测点要保证间距，可以保证全面监测，可以防止重要数据信息的遗漏，因此测点必须要有代表性，选取的测点要能够显示最大的安全风险，可以在安全风险最大的部位设置测点，测点的设置要保证均匀性，对于安全风险比较高的部位，可以布置的比较密，安全风险小的部位可以布置的比较稀。

7 自动化设备的应用

水工建筑物的安全监测中，通过应用先进的设备，可以使数据采集更加准确、快速，智能传感器可以采集和存储数据信息，通过自动监测设备的稳定运行，可以保证监测质量。监测中设备的使用要进行编号，可以用科学的规则进行编号，从而方便使用，随着我国科学技术的不断发展，出现了新型的监测仪器，传感器是光纤监测仪器，可以将光纤上的物理量转化为光信号，从而进行分布式测量，智能监测仪器可以将物理量转化为数字信号，可以增强抗干扰能力，可以方便信号的传送，有些监测仪器可以对多个物理量进行监测，技术人员要掌握自动化设备的操作方法，通过正确的设备操作，可以确保高质量完成安全监测工作[5]。

8 数据库技术的应用

水工建筑物安全监测中获取的数据比较庞杂，有些数据可能存在偏差，在检验的过程中可以筛选数据，要防止采集中出现错误或记录错误等问题，监测数据要保证完整性，对于采集的数据要进行存储和处理，通过数据备份可以防止丢失数据，采用智能化算法可以分析数据，智能化的分析计算可以避免人工误差，可以使监测结果更加可靠，发现安全隐患要及时进行防范，根据监测结果可以判断水工建筑物的安全性。

建立数据库可以保证数据信息的安全存储，管理人员可以分析数据库中的数据信息，通过分析可以了解水工建筑物的运行情况，对于数据可以进行自动化处理，可以进行安全评价，安全评价要从结构安全、工程质量、金属结构安全、抗震安全等方面进行评价，采用科学的评价方法可以确保评价的严谨性和合理性，可以评价水工建筑物的安全状态，可以预测可能出现的安全风险并制定紧急预案，可以确保水工建筑物的运行安全。

9 自动化监测技术的应用

水工建筑物的自动化监测要采集信息，要对水工建筑物进行渗流、变形、水力学、水文、气象、震动等情况进行全面监测。通过监测要保证基础结构没有出现变形，要监测垂直和水平面的位移情况，对于混凝土水工建筑物可以设置多个测点，通过自动化监测可以掌握水工建筑物的运行情况，可以根据监测数据制定水工建筑物的维护方案，通过维护可以提升水工建筑物对于自然灾害的应对能力，可以避免自然灾害造成的损失，同时可以对农业发展进行调水，有利于防洪抗旱，促进我国经济的发展。以下具体分析自动化监测技术的应用：

9.1 渗流监测技术的应用

水工建筑物的渗流包括坝基和坝体渗流，渗流监测中要对渗透压力、渗漏量、地下水位、绕坝渗流等情况进行分析，安全监测的重点是对渗流量和渗透压力的监测，对于洪涝多发的地区可以进行全天监测，可以将压力监测孔设置在基础廊道，可以将测点设置在坝体的不同地段，通过区域监测的计算可以形成总渗流量，将测点设置在坝底的集水区可以监测土石坝，可以将地下水测点安装在大坝两侧，加强对于水位变化的监测，土石坝的渗流监测，可以对坝底部渗水汇集处进行重点监测，渗流监测可以使用温度监测仪进行监测。

渗流量监测可以对大坝的安全性进行综合评价，可以采用测压管法、测流速法、容积法、量水堰法等方法进行测量，根据不同的流量，可以采用不同的测量方法。测压管法主要是对浸润线、地下水位、绕坝渗流、渗压压力等情况进行监测，可以根据适用范围科学运用测量方法，测压管的使用要确保对于管口的保护，要防止地面径流和降雨影响管内水位，要防止泥沙沉积造成的不良影响，对于测压管要检验灵敏度并加强定期维护，可以保证测压管发挥正常功能。

9.2 变形监测技术的应用

对于水工建筑物的监测要对结构形态是否存在变形进行监测，结构形态良好可以保证运行的安全性，由于长时间的使用，大坝可能会出现水平或垂直位移，对于是否发生位移可以进行变形监测，可以防止出现严重问题，对于混凝土坝可以划分坝段，可以将监测点设置在各个坝段，一般监测点在三个以上，土石坝可以在坝顶和后部设置位移监测点，大中型水库坝中要加强变形监测，差动电阻仪可以监测内部的变形，变形监测要对位移、挠度、倾斜、裂缝等情况进行监测，可以采用全站仪的方法进行监测。

9.3 水力学检测技术的应用

水工建筑物的安全监测要进行水力学监测，水力学监测涉及水面线、流态、流速、动水压力、泄流量等方面的检测，在安全监测技术规范中已经将水力学监测纳入规范中，可以根据结构分析和模型实验确定测点布置，通过监测可以了解水工建筑物的水力情况。

10 结语

综上所述，加强对于水工建筑物的安全监控，可以保证水工建筑物的正常运行，采用自动化监测技术，可以提升监测质量，通过监测和维护可以确保水工建筑物的安全性，从而延长水工建筑物的使用年限。本文主要分析水工建筑物故障的原因、自动化监测技术的优势、自动化监测的原则、安全监测自动化系统、自动化监测技术的装置、科学设置测点、自动化设备的应用、数据库技术的应用、自动化监测技术的应用，通过本文的研究，旨在提升水工建筑物安全监测自动化技术的应用水平。