水利工程安全监测数据采集系统应用探讨

水利工程安全监测数据采集系统应用探讨

杜威

  中国南水北调集团中线有限公司天津分公司西黑山管理处

摘要：安全监测是保障水工建筑物安全的一项重要技术措施，传统的人工监测方法难以满足新时期水利工程标准化管理要求，利用安全监测数据采集系统可自动测量并及时将采集的数据导入数据库中。基于此，文章主要分析了水利工程安全监测数据采集系统的应用。

关键词：水利工程；安全监测数据采集系统；应用

1水利工程安全监测数据采集系统的概念

水利工程安全监测数据采集系统是指用于收集、记录和存储水利工程安全监测数据的一套系统。它通过传感器、监测设备和数据采集设备等，实时监测水利工程的各项安全指标，并将监测数据采集、传输和存储起来。该系统可以对水利工程的运行状况、结构安全性、水位、流量、温度、压力等参数进行实时监测和数据采集。水利工程安全监测数据采集系统通常包括以下主要组成部分：（1）传感器或监测设备。用于实时监测水利工程的各项参数，如水位、流量、温度、压力等。传感器或监测设备将监测到的数据转化为电信号或数字信号，用于后续的数据采集和处理。（2）数据采集设备。用于连接传感器或监测设备，并将其产生的信号转换为数字信号，并进行数据采集和存储。数据采集设备通常具有高精度、高稳定性和高实时性，能够满足对水利工程安全监测数据的要求。（3）数据传输通信设备。用于将采集到的数据通过有线或无线通信方式传输到数据中心或监测中心。数据传输通信设备应具有高可靠性和高安全性，以确保数据的准确性和保密性。（4）数据处理和存储系统。用于对采集到的数据进行处理、分析和存储。数据处理和存储系统应具备大数据处理和存储能力，能够实现数据的实时处理和长期存储，以支持后续的数据分析和决策。（5）监测中心或数据中心。用于集中管理和监控水利工程安全监测数据。监测中心或数据中心可以实时接收、处理和分析监测数据，并提供相关的报表和预警功能，以支持对水利工程的安全管理和决策。

2水利工程安全监测数据采集系统的应用

2.1采集内容

（1）水平位移监测数据。用于监测水利工程结构在水平方向上的变形情况，包括水平位移的大小和变形趋势等。（2）垂直位移监测数据。用于监测水利工程结构在垂直方向上的变形情况，包括垂直位移的大小和变形趋势等。（3）基础变形监测数据。用于监测水利工程基础的变形情况，包括基础沉降、倾斜等变形参数的变化情况。（4）渗流监测数据。用于监测水利工程中水流的渗漏情况，包括渗漏量、渗漏速度、渗漏方向等。（5）应变应力监测数据。用于监测水利工程结构的应变和应力情况，包括结构的应变变化、应力分布等。这些数据可以用来评估结构的稳定性和安全性，及时发现潜在的问题并采取相应的措施进行修复和加固。

2.2采集方式

水利工程安全监测数据采集可以通过以下几种方式进行：（1）选择测量。在需要采集数据的时候，选择合适的时间进行测量。这种方式通常需要人工参与，通过现场测量仪器和设备进行数据采集。例如，定期派遣工作人员到水利工程现场进行数据测量和记录。（2）定时自动测量。通过在水利工程中设置自动监测系统，定时进行数据采集。这种方式通常使用传感器和自动采集设备，可以实现连续、自动、实时监测。例如，安装水位传感器、流量计等设备，定时采集水位、流量等数据。（3）人工测量。需要人工参与的数据采集方式。例如，在水利工程中设置人工观测站，由工作人员定期进行数据测量和记录。这种方式适用于一些特殊情况下，无法进行自动化监测的场景，或者作为对自动化测量结果的验证和校准。

2.3资料收集整编

对于水利工程安全观测资料的分析，预处理是非常重要的一步。预处理的目的是消除或降低观测资料中的误差，使其更加准确和可靠，从而保证后续的数据分析和决策的准确性。在进行预处理时，可以采取以下几个步骤：（1）数据校验。对观测数据进行初步的检查，包括数据的完整性、一致性和合理性等。检查是否存在缺失数据、异常值或不合理的数据，需要对数据进行筛选和修正。（2）数据平滑。对观测数据进行平滑处理，以消除瞬时波动和噪声，确定数据的趋势和规律。常用的平滑方法包括移动平均、加权平均等。（3）数据插值。对存在缺失数据的观测点进行插值处理，以填补数据的空缺，使数据具有连续性。常用的插值方法包括线性插值、多项式插值等。（4）数据去趋势。对观测数据进行去趋势处理，去除数据中的长期趋势成分，使其更加稳定。常用的去趋势方法包括移动平均去趋势、多项式拟合去趋势等。（5）数据校正。根据观测设备的特点和误差来源，对观测数据进行校正，消除或修正仪器误差和环境影响等。校正方法可以通过实验室校准、监测设备校准等方式进行。（6）数据标定。根据已知的标准值或参考资料，对观测数据进行标定，使其具有实际物理量的意义和可比性。

2.4数据插补修正

水利工程安全监测资料入库的主要目的是实现数据的集中管理和方便使用。入库的数据可以通过自动化监测系统进行自动采集，并自动存储到数据库中；对于半自动监测数据，可以由操作人员进行人工入库；而人工观测录入数据则需要由相关人员进行手动录入。入库的数据可以通过数据库进行管理和存储，以便后续的分析计算、控制调节、画面显示、记录检索和打印等使用。其中，分析计算可以对监测数据进行统计分析、趋势分析、异常检测等，以便及时发现问题和预测趋势；控制调节可以根据监测数据进行相应的控制和调整，保证水利工程的安全运行；画面显示可以通过可视化界面展示监测数据，方便操作人员进行实时监测和判断；记录检索和打印可以方便地查找历史监测数据和生成相关报告。通过实现数据的自动化、半自动化和人工化的入库管理，可以提高水利工程安全监测数据的管理效率和准确性，保证数据的完整性和可靠性，提供有效的支持和参考，为水利工程的安全管理提供科学依据。

2.5数据显示

水利工程安全监测数据采集系统可以通过人机界面上的表格、柱状图、线性走势图等形式来显示入库的监测数据。（1）表格。通过表格形式展示监测数据，可以清晰地列出各个监测点的数据，并按照时间顺序进行排列。表格可以显示监测数据的具体数值，方便用户直观地查看和比较。（2）柱状图。通过柱状图形式展示监测数据，可以更直观地显示监测数据的变化趋势。柱状图可以将不同监测点的数据用不同颜色或不同高度的柱子表示，用户可以通过对比柱子的高度或颜色来了解不同监测点之间的差异。柱状图也可以按照时间进行排列，使得用户可以更清晰地观察到监测数据的演变过程。（3）线性走势图。通过线性走势图形式展示监测数据，可以更直观地显示监测数据的变化趋势和趋势的变化。线性走势图可以将不同监测点的数据用不同颜色的线条表示，用户可以通过对比线条的变化来了解不同监测点之间的差异。线性走势图也可以按照时间进行排列，使得用户可以更清晰地观察到监测数据的演变过程。

3结语

数据采集系统满足自动监测仪器的接入需要，包括接入仪器数量、类型、接口方式和测量精度等，提高了数据分析的效率和准确性。在一些复杂条件和特殊环境的工程中，利用信息化技术手段，推进工程安全监测自动化建设，不仅能解放劳动力、提升经济效益，而且能对数据连进行续性监测和实时预测分析，保障工程安全进行，不断促进我国水利信息化事业的发展。

参考文献

[1]常植浩.浅谈供水工程安全监测设计布置[J].黑龙江水利科技，2021，49（7）：96-98.

[2]宁亮.矿井安全监测系统融合平台设计分析[J].电子技术与软件工程，2021（13）：158-159.