浅议自动化技术在大坝变形监测中的应用

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　　摘    要：就目前我国水利水电事业发展的现状来看，水利工程的建设在技术上已经比较成熟，并且逐渐的成为人们生活以及社会经济建设的重要组成部分。大坝在水利水电工程当中是非常重要的一部分，它具有非常重要的作用。为此，如何能够保证坝体安全，是大坝能够正常运行的首要问题。随着我国水利事业的高速发展，自动化技术在大坝的运行管理中将逐渐被采用，文章就自动化技术在大坝安全监测当中的应用为中心而展开讨论和分析。
　　关键词：自动化技术;大坝变形监测;应用研究
　　1  引言
　　大坝在水利水电工程当中是非常重要的一部分，因为它具有非常重要的作用。大坝不仅可以拦洪蓄水，还可以进行起到灌溉、改善航运环境等作用，从而推动经济发展。现如今，我国的水利水电事业的发展情况比较良好，大坝的种类也在逐渐的增多，但是大坝会随着时间的推移受到自然和坝体自身原因等因素的影响而产生变形，给坝体安全带来隐患。因此，为保证大坝的安全，如何做好变形监测工作是一个非常重要的问题。随着科学技术的不断发展，自动化技术在水利工程中也逐渐被采用，大坝变形监测自动化程度逐渐提高。
　　2  自动化技术在大坝变形监测的作用以及影响
　　大坝通常情况下会受到荷载、自然灾害等条件的影响发生一定程度的变形，严重了会造成溃坝，从而影响工程的安全运行，甚至会对下游的人民生命财产造成危险。因此大坝的变形监测工作非常重要，也是非常必要的。以往的大坝变形监测是通过水准仪、经纬仪多人配合野外作业观测数据，回来后再进行相关的内业数据计算，观测精度不能保障，工作量大，而且费时费力。我国自动化技术还在不断的发展当中，自动化的程度还有待提高，但也有部分工程设施已经将其应用到工程的管理维护当中，尤其是坝体变形监测方面，不但省时省力，而且监测精度和效果大幅提高。
　　3  自动化技术在大坝变形监测中的应用
　　3.1  全站仪在变形监测中的应用
　　用全站仪测量是在大坝变形监测当中非常实用的一项技术。全站仪是一种集光、机、电为一体的高新技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。全站仪的监测准确性更加高一点，这样的监测技术在经济上的投入比较少，而且操作起来也比较简单，但是在人力上的投入比较大，耗费的时间也比较长。因此，由于耗时比较长就会增加环境对监测结果的影响，比如：路上的非原生石板、石块、杂草、风吹以及其他外界因素等都会造成影响，尤其雨后天晴不宜使用，要防日晒、防雨淋、防碰撞震动，严禁仪器直接照准太阳。这样的监测方式只适合用于一些部分的小规模、耗时短的监测任务。
　　随着我国在科学技技术方面的不断探索和创新，全站仪在智能化监测方面也有了很大的进步，并且这种智能的监测技术使得精准程度更高。第一是全站仪的的自动化设计。全站仪的自动化包括很多组成部分，比如全站仪、数据处理软件以及棱镜等。其中棱镜的位置在选择时，需要结合所处的地形和环境合理的设置其位置。第二就是机器人自动化监测。这种监测方法是让机器人来进行搜索监测工作，这种监测方式主要对监测环境条件要求比较低，无论什么样的监测环境都可以通过机器人来完成，而且在数据的记录上也是非常精准，可以有效避免出现数据上的误差情况，这种监测方式应用于大坝的监测工作中是非常的方便和实用。在进行监测的时候可以不用专门去确定点，随便的两点之间设置一线就可以得出控制点的坐标，而且还可以测量平面监测点。
　　3.2  三维激光扫描监测
　　激光探测就是一种将激光信号转化为一种电信号的监测方式。电信号、回波信号会通过扫瞄镜、聚光镜搜集获得。进行测试的站点和被测的点之间的距离是用激光方式来进行测量的，通过激光发射的时间和最后反折回来接收的时间计算出来，其中也会涉及到速度的计算。在进行搜集的过程当中用到的坐标是仪器坐标，通过一系列的计算之后才得出三维的坐标。
　　随着三维激光扫描的技术不断的发展，目前这项监测技术还在不断的发展当中。国外发明了一种扫描仪，这种扫描仪扫描的点密度会更大一点，甚至可以轻松的达到微米的级别，而且是不需要网格化的，但是这种监测方式也有一定问题存在，比如说，这种监测就需要大量的数据模型，因此，只是适合用在小型的建筑上。技术原理是通过扫描建筑得到一定的数据和信息，该监测方式主要是应用在一些地质灾害上的监测。在大坝的监测工作当中，如果是对整体进行全面的监测，由于工程较大，数据量太大，不太适用。
　　3.3  GPS监测的应用
　　GPS监测的方式一般是应用在比较复杂一点的地质环境当中，这种监测方式主要是用卫星信号来监测位置，不会被通信的条件而影响，在这种的监测方式当中只要可以使用无线的通信技术就可以达到监测的目的。这项技术将自动化的监测、通讯以及信息技术结合在了一起，在数据的收集方面做的很好，而且可以快速将数据进行整合计算出来。其中的数据采集系统是一个非常关键的组成部分，因为它连接终端以及数据处理系统，这部分的主要功能是接收数据并且将接收到的数据进行转化，转化为之前设定好的格式并存储在计算机系统当中，这些数据将作为之后进行数据计算和分析的依据。在大坝安全监测当中应用非常方便，现在也比较多的被应用于坝体变形监测当中。
　　3.4  光纤变形监测
　　在大坝的变形监测当中最常用的监测方式就是光纤变形监测，并且这项技术非常方便而且抗干扰能力比较强，监测的形式主要是通过光的参数的变化来进行数据的测量。这种监测技术中最重要的就是光纤，它在这项技术当中发挥着举足轻重的作用。在大坝的变形监测过程当中主要是通过光纤的反射来进行数据的搜集。光纤变形监测技术的特点就是感应能力非常强，兼容分布式测量。光纤监测技术在我国的大坝建设当中应用的已经比较普遍，但是技术还不完善，还需要不断进行改进和创新。
　　3.5  计算机软件技术
　　自动化的技术一般情况下都离不开计算机技术的支持，因此，自动化技术通常是以计算机技术为基础条件进行工作展开的。自动化主要是将不同的数据搜集的方式进行了综合，然后通过计算机进行计算，从而得出最终想要的结果。就我国目前的自动化变形监测发展的情况来看，数据搜集的方式逐渐变多，其中主要是在三维的基础上进行数据的分析，然后得出对大坝变形的监测数据。还有一种方式是通过计算机技术的配合可以将大坝的具体状态以模型的方式呈现出来，这项技术对于大坝的监测来说是有非常大帮助的，管理人员对大坝的情况就可以更近一步的掌握，从而得出对工程更加合适和更科学的运行管理、维护手段。
　　4  结束语
　　总而言之，随着自动化技术不断的发展和创新，在大坝变形监测方面的应用会更加的便利。但是，就目前的应用情况来看，这些自动化的監测技术还是需要不断地进行改进和创新，也需要积极的进行宣传和推广，让相关的工作人员更加清晰的了解应用自动化监测技术的好处，并将其应用于水库大坝的管理运行中，达到更安全、精确、快捷地监测坝体的变形情况，掌握其变形规律，保证大坝的安全运行的目的。
　　参考文献：
　　[1] 李世友，王奉伟，沈云中.大坝变形时间序列的奇异谱分析[J].测绘通报，2018（9）.
　　[2] 景敏.水库大坝安全监测的研究[J].科技经济导刊，2018（25）.
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