大壩安全自動化監(jiān)測系統(tǒng)的研制工作,國外始于60年代末,我國起步較晚,開始于70年代末。大壩自動化監(jiān)測初期,由于當(dāng)時技術(shù)水平的限制,實施的是單臺監(jiān)測傳感器的自動化測量[ii]。這樣就只能對少數(shù)幾種監(jiān)測傳感器進(jìn)行自動化數(shù)據(jù)采集和控制,因此,獲取的大壩狀態(tài)的信息量很小.不利于對大壩安全進(jìn)行全面的分析。到上世紀(jì)80年代,大壩安全監(jiān)測自動化才得到較為成熟地發(fā)展,表現(xiàn)在部分觀測項目(如混凝土壩的滲流和變形觀測)已完全實現(xiàn)自動化監(jiān)測,一些能表示大壩整體安全性的數(shù)據(jù)(如最大壩頂位移和總滲透量)可被不斷地采集并傳輸?shù)娇刂浦行囊赃M(jìn)行分析和處理,但總的來說其自動化水平還比較低,數(shù)據(jù)分析處理功能還有待進(jìn)一步加強(qiáng)[iii]。
進(jìn)入90年代中期,隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步,特別是計算機(jī)和微電子技術(shù)、通訊技術(shù)的巨大發(fā)展,研制出了大量品種繁多的大壩監(jiān)測傳感器,傳感器能對幾乎所有的大壩要求的監(jiān)測項目進(jìn)行測量,且傳感器的精確性、穩(wěn)定性、可靠性也日漸提高。在此基礎(chǔ)上,大壩自動化監(jiān)測系統(tǒng)也得到蓬勃發(fā)展,幾乎全部監(jiān)測項目都實現(xiàn)了自動化監(jiān)測,數(shù)據(jù)采集的自動化集成產(chǎn)品(測控裝置)、大壩安全監(jiān)測信息管理和安全分析系統(tǒng)也紛紛面市,并安裝于各種工程實際中,實際應(yīng)用效果良好[iv]。
隨著大壩監(jiān)測項目的增多,監(jiān)測傳感器數(shù)量的加大,不可能實行對單個傳感器或傳感器組進(jìn)行獨立的自動化監(jiān)測,需設(shè)置中央監(jiān)控單元進(jìn)行集中監(jiān)控,將大壩內(nèi)外觀測綜合在一個自動化系統(tǒng)之中。實行大壩全部監(jiān)測項目的自動化監(jiān)測,首先采用的是集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),即在各傳感器附近安裝遙控轉(zhuǎn)換箱,將多個傳感器的輸出信號集中,傳送給數(shù)據(jù)采集裝置,最后傳到壩外微機(jī)監(jiān)控室進(jìn)行存儲管理。這種數(shù)據(jù)采集方式中,傳感器輸出信號通過長電纜傳送給采集裝置,需要克服模擬量通過長電纜傳輸中遇到的信號衰減和抗干擾難題。因此,傳感器測點數(shù)量和信號傳輸距離受到限制,故多應(yīng)用于中小規(guī)模的大壩,如在法國和日本的中小型大壩中應(yīng)用較多。
為了克服集中式監(jiān)測系統(tǒng)的不足,滿足大壩實際工程監(jiān)測的需要,又出現(xiàn)了分布式大壩自動化監(jiān)測系統(tǒng)。分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用分布式數(shù)據(jù)采集裝置取代集中式系統(tǒng)中的遙測轉(zhuǎn)換箱,其中,數(shù)據(jù)采集裝置將傳感器輸出量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲和通訊,從而消除了長電纜傳輸模擬信號對測量結(jié)果的影響,明顯地增加了信噪比,提高了測量精度。目前國外采用這種采集方式的大壩監(jiān)測系統(tǒng)很多,如美國GEOMATION公司的2300系統(tǒng)和SINCO公司的ADAS監(jiān)測系統(tǒng),加拿大ROCTEST公司的2380監(jiān)控系統(tǒng),意大利的ESSDI和MAMS系統(tǒng),瑞士SOLEXPERTS公司的GEOMONITOR自動監(jiān)測系統(tǒng)等[v]。我國分布式大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)中具有代表性的有南瑞集團(tuán)的DAMS型系統(tǒng)(見圖2.3-1)、南京水利水文自動化研究所的DG型系統(tǒng)、西安聯(lián)能自動化工程有限責(zé)任公司的LNl018型系統(tǒng)和南京電力自動化設(shè)備總廠的FWC型系統(tǒng)[vi]。這些分布式系統(tǒng)己廣泛應(yīng)用于多個大壩工程中,通過工程實踐的檢驗進(jìn)行不斷改進(jìn)和完善,自動化程度很高,技術(shù)已漸趨成熟,使大壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)的實時性、穩(wěn)定性和可靠性都有了顯著的提高。