摘要研究在辽宁省大伙房水库实现大坝内部渗流与外部变形的自动化监测，并开发软件支持系统实现采集信息管理、模型分析与安全评价及分析成果的WEB发布。在坝体内部监测的多机远程采集与全站仪法坝体外部变形远程自动监测中进行创新性尝试。该系统的应用显著提高了水库的大坝安全管理水平。
关键词 大伙房水库；自动化监测；安全评价；全站仪
大伙房水库位于辽宁省抚顺市境内，浑河干流上，距下游抚顺市中心约18km，距沈阳市中心68km。是一座以防洪、城市供水和灌溉为主、兼顾发电和养鱼等综合利用的大型水利枢纽工程。大伙房水库观测设备陆续建设于20世纪50～60年代。主要观测项目有：坝体水平位移、坝体竖向位移、坝坡表面沉陷、粘土心墙固结、坝体浸润线及绕渗、输水洞外水压力观测等，均为人工观测。由于测点较多，人工观测难度很大。在信息处理方面，原始信息数据没有进行深度加工处理，有限的信息得不到有效的利用，很难给最终的决策提供直观有效的信息。安全监测设施、设备也比较落后且完好率较低。
总之，水库现行的工程管理还是以人工为主，这种方法工作量大、信息收集周期长、数据整理工作繁琐、结果不准确，不能满足水库现代化管理的需求。水库实际抗御洪水标准也已达不到原设计标准。对其进行除险加固工程势在必行。
1系统介绍
系统完全实现了监测数据采集的自动化、分析与评价模型的电算化、监测信息与分析成果的信息化。大坝监测项目分为坝体内部监测与坝体外部监测。
在外部变形监测中，采用当前先进的全站仪观测方法。变形观测采用以主坝自动观测为主、副坝半自动观测为辅进行组网。实现主坝水平及竖向位移的自动观测和对测量数据的计算机自动处理以及副坝及溢洪道水平与竖向位移的半自动观测及其测量数据计算机处理。
内部监测是针对渗流和渗压的监测，包括浸润线、绕坝渗流、坝下下游水位、溢洪道下游水位和输水洞外水压力的自动化监测。根据监测仪器的分布采用中心控制单元与扩展控制单元相结合的方式实现采集控制。
2系统设计
2.1测点布设
外部监测系统测点分布在主坝、一副坝、二副坝、三副坝、贴坡、主溢和一非溢，共布设131个竖向位移测点和38个水平位移测点（表1）。
内部监测系统测点分布为主坝30点、一副坝10点、二副坝3点、三副坝7点、贴坡4点、输水洞5点；坝体监测面10个，绕坝渗流监测面8个、外水压监测面1个（表2）。
2.2系统数据流分析
通过大伙房水库大坝安全监测需求分析，设计确定系统由数据采集子系统、数据管理信息、大坝安全监测分析支持子系统和大坝安全监测成果WEB发布系统4部分主体功能组成，系统对各测点采集的数据进行传输、处理。其处理过程可用数据流程图1表示如下。
3系统功能
本系统的主要功能可概括为数据的采集与管理、坝体安全监测的观测模型分析与安全评价、以及大坝监测分析成果的发布。
3.1数据采集与管理
大坝安全监测的内部渗流安全采集系统，采用南瑞DAU2000设备提供了NDA1514数据采集通讯控件，通过对该控件的二次开发可实现对现场采集单元的远程控制与参数维护。大坝垂直变形观测采用瑞士莱卡的DNA03全数字电子水准仪，坝体水平位移的观测采用瑞士莱卡TCA2003全站仪并开发数据采集及后处理软件支持远程采集控制。
3.2坝体安全监测观测模型
本系统建立了多种内外部分析模型。在大坝变形观测中建立了竖向位移模型、漏测竖向位移量估算模型、竖向位移率和竖向位移速率分析模型、裂缝风险分析模型、横向水平位移逐步回归因子影响分析模型等；在渗流观测中建立了滞后时间推算模型、相关分析模型、位势分析模型、断面渗流浸润线及流网分析模型、渗流量分析模型等。这些模型的建立，对了解大坝变形变化规律，预测今后变化确定变形是否稳定以及开展土石坝的渗流监测与研究，进一步揭示原体模型的渗流性态提供了很大的帮助。为今后对坝体参数分析的进一步研究提供了第一手资料。
3.3大坝监测成果的发布
随着水利信息化技术的发展，传统的C/S模式系统已不能满足实际工作需要。有必要开发网络WEB发布系统，实现监测数据与分析成果的网络化发布。本系统开发采用JSP技术，运用Tomcat5.0服务器实现实时数据的接入，核心功能采用java结合javaBean实现远程控制运行。本系统开发实现了将大坝内外部监测的数据通过网络的形式发布，并开发分析成果上传接口，可将分析成果发布处理，系统作为水库会商支持系统的一部分现已投入运行。大坝平面监测界面如图2所示：
4系统运行评价
本系统是一套具有先进性、可靠性、通用性和可扩充性的土石坝自动化安全监测分析与评价系统。它投入使用后，大大降低了观测人员的劳动强度，加强了观测数据的实时性和准确性，减少了由人为因素造成的影响，提高了水库大坝安全管理水平。同时它在在坝体内部监测的多机远程采集与全站仪法坝体外部变形远程自动监测中的创新性尝试也得到了很好的效果。对全站仪进行二次开发实现坝体外部变形监测，能达到较高的自动化水平。数据采集传输快捷。WEB成果网络发布系统能够实现分析成果与采集数据的共享，促进了水库的信息化管理水平。
5结语
结合稳定、成熟的自动化监测数据采集系统，应用于水工建筑物的工程安全监测是大势所趋，是水利自动化与信息化的必经之路。监测数据的采集并非监测目的，其最终目的是通过对监测数据的分析，确定水工建筑物的安全状态。本系统投入运行以后，充分显示了系统传递水情信息快速、准确、可靠的优势，大大提高了预报的精度和调度的准确度，提高了水库现代化管理水平，产生了可观的社会效益和经济效益。
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