水库大坝安全监测系统设计开题报告

全文总字数：7029字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1目的

大坝安全监测自动化系统是利用电子计算机和传感技术以及信息处理技术，实现大坝观测数据自动采集处理和分析计算，对大坝性态正常与否作出初步判断和分级报警的观测系统。大坝安全监测自动化系统投入使用始于20世纪90年代，随着科学技术的飞速发展和投入力度的不断加大，我国大坝安全监测技术方面得到了迅速的发展，主要表现在安全监测仪器产质量的提高和新产品、新技术的不断出现；数据采集和数据传输技术取得进步；安全监测自动化系统的可靠性越来越高；建立于大坝安全监测自动化系统之上的各种信息系统已经出现；大坝安全监测数据分析技术进入软件化阶段，直接服务于大坝安全。大坝安全监控系统可根据不同类型大坝对安全监测标准的差异化要求，进行系统性研究与设计，实现监测数据的即时采集、分析、传输、展示和应用，集中统一水库管理监控平台，实施监测数据的实时传输和分析，实现水库监测的标准化、自动化、数字化管理的大坝安全监测体系。

1.2国内外技术发展与现状 国外而言，水库大坝安全监测技术开始的比较早。有资料可查，最早的水库大坝安全监测始于 19 世纪末德国的埃斯希巴赫重力坝。早期主要监测的对象分别为：变形监测，扰度监测，温度监测等。目前，美国、加拿大、法国、意大利、日本等国在水库大坝安全监测技术方面已经比较成熟，大多数水库大坝已实现安全监控的自动化。水库大坝安全监控自动化主要涉及相关数据采集、分析、评估等方面。在数据采集系统发面，随着水库大坝安全监控自动化的发展，其逐渐由集中式数据采集系统向分布式采集系统开始发展。 相对于其他国家而言，我国的水库大坝安全监测技术开始比较晚。二十世纪 50 年代，我国开始在永定河上官厅水库和淮河上南湾、薄山等大型水库大坝上进行了水平位移、垂直沉降和浸润线等项目的观察。随后，在丰满、佛子岭等水库安装了温度、应变计等监测仪器。60 年代后期，大坝安全监测的范围越来越广阔，分别开展了对渗流、渗流量、渗水浊度、波浪、倾斜、挠度、扬压力等项目地监测 大坝安全监测技术由信息感知、数据采集和数据分析三个密不可分的环节组成。其中，信息感知功能由监测仪器实现，数据采集功能由自动化数据采集系统实现，数据分析功能由安全监测信息软件实现。因此，可以认为安全监测仪器技术的发展与进步也带动了数据采集、数据分析等关联技术的发展。自动化数据采集系统最早是在20世纪60年代由国外率先研制并投入使用，我国的研制工作稍晚于国外，但发展很快。在20世纪90年代中期，随着现代科技的进步，特别是计算机和微电子技术、通讯技术的快速发展，自动化数据采集系统也取得了巨大发展，大部分大坝安全监测项目可实现自动化监测，各类性能优良的国产自动化数据采集系统纷纷面市，在大量的水电工程中安装使用，并取得了良好的实际应用效果。结合各类自动化数据采集系统的基本功能和技术特点，对其现状可归纳如下几方面： （1）网络架构：目前各工程的自动化数据采集系统均采用分布式测量网络架构，比起早期的集中式测量网络架构已取得了一次跨越式的技术进步。 （2）系统性能：环境适应性强，能胜任全天候、无人值守运行环境下长期连续、稳定可靠的运行；能兼容各种仪器类型的数据采集；测量精度高，均能满足相关规范规程要求；模块化设计，日常运行维护效率高。

2. 研究的基本内容与方案

大坝安全监测自动化系统基本功能有数据采集，现场网络数据通信与远程通信功能，数据存储、管理及备份功能，掉电保护功能，网络安全防护功能，自检及自诊断功能，防雷及抗干扰功能，以及数据异常报警等。按系统结构大坝安全监测自动化系统可分为集中式大坝安全监测自动化系统和分布式大坝安全监测自动化系统。典型的集中式大坝安全监测自动化系统主要由传感器、集线箱、测量控制单元、监控计算机等组成。典型的分布式大坝安全监测自动化系统主要由传感器、测量控制单元、监控计算机等组成。大坝安全监测自动化系统由监测仪器、数据采集装置、通信和电源线路、计算机系统及相关的系统软件和应用软件组成的自动化系统，用以实现大坝安全监测数据的自动采集、自动处理、在线监控、离线分析、信息管理、安全评判和辅助决策，以便采取正确合理的措施，保证大坝安全。

由于种种原因，特别是 20 世纪六七十年代修建的大坝，尽管埋设了相应的观测设施，但由于设备本身精度不高、可靠性及稳定性差，以及随着时间推移设备的不断陈旧及自然老化等原因导致观测数据传输滞后或丢失，使得相应的管理部门不能真实了解大坝的运行性态，致使可能的险情没有及时预防而酿成不可挽回的灾害。为改变这种状况，各国纷纷开始研制高精度、高可靠性的智能采集系统，如美国campbell scientific 公司的 cr － 10 系统，其测量单元机芯被世界上大多数监测仪器制造商 ( 包括基康、sinco、roctest 等) 用做其自动化系统的采集单元，澳大利亚 datataker 公司的 数据 采集仪，美 国geomation 公司的 2380 系统，意大利 ismes 研究所的gpdas 系统。国内产品主要是南京南瑞集团公司的dams 系统和南京水文自动化研究所的 dg 系统、北京木联能工程科技有限公司研制的 ln1018 － Ⅱ开放型分布式系统。

我国水电站大坝的数量众多，分布很广，但大多是以单座大坝为监控对象、规模为小型局域网的自动化测量系统的建设项目。由此建成的系统基本上处于“信息孤岛”式的独立运行状态，不符合信息化的真实要求。若对这些孤立系统的平台技术进行适当升级，所有系统均建立在 m2m 平台技术基础上，并因此全面升级为基于m2m 的新型数据汇聚平台，在 m2m 平台技术强大功能支持下，就可以较方便地把各个新型数据汇聚平台有机融合在一起，建成诸如按流域管理的大型数据汇聚平台。在此基础上，进一步实现对跨平台、跨系统、跨流域和跨行业的大型数据汇聚平台的信息融合

3. 研究计划与安排

第一周、撰写并完成开题报告，无错字、别字，格式规范。

第二周、修改、完善开题报告，进行开题答辩，主要对研究意义（1-3句话）、目标（1-3句话）、内容（1-3句话）、技术路线，重点就技术路线中主电路框图、控制电路框图进行讲解。

第三周、撰写毕业设计论文目录，需要获得指导老师认可。

4. 参考文献（12篇以上）

[2]陆道政, 季新宝. 自动控制原理及设计. 上海：上海科学技术出版社, 1978.

[3]蔡尚峰. 自动控制理论. 北京：机械工业出版社,1980.

[4]戴忠达. 自动控制理论基础. 北京：清华大学出版社,1991.