浅析大坝安全检测技术的应用及其发展

·22·工程技术

2015年7月中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术浅析大坝安全检测技术的应用及其发展

李志萍 朱兰珍

青海黄河水电公司大坝管理中心 青海西宁 810016

１ 当前大坝安全检测系统的结构

１．１ 集中式检测数据采集系统。

集中式检测数据采集系统只有一台测控单元，安放于远离测点现场的监控室内，测点现场安装切换单元（集线箱、开关箱），由电缆将传感器信号通过切换单元接入到测控单元中。测量时由测控单元直接控制切换单元，对所有测点的传感器进行逐个测量。这种系统在传感器-切换单元-测控单元之间传送的是电模拟量，且连接电缆一般较长，易于受到干扰，所以对连接电缆的要求较高（芯数、阻抗特性、屏蔽、绝缘电阻等）。集中式系统虽然结构简单，但其可靠性较低，且测量时间长，不易扩展等。当测控单元发生故障时，整个系统运行即告中断。１．２ 分布式数据采集系统。

分布式数据采集系统由计算机、测控单元及传感器组成。这种系统将集中式测控单元小型化，并和切换单元集成到一起，安放于测点现场，每个测控单元连接若干个传感器，测控单元将检测量变换成数字量，由"数据总线"直接传送到监控微机中。

１．３ 现场总线式数据采集系统。

现场总线是用于现场仪表与测控系统和监控中心之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、多变量、多点、多站的分布式通讯系统，按 ISO的 OSI标准提供网络服务，其可靠性高，稳定性好，抗干扰能力强，通讯速率快，造价低，维护成本低。现场总线的基本内容是在测控现场建立一条高可靠性的数据通讯线路，实现传感器之间及传感器与监控计算机之间的数据交换。这条数据通讯线路在传输方面不追求商业计算机网络那种高速度，而把注意力集中在系统的可靠性方面。在可靠性方面，不是简单采用传统的多机冗余方式，而是试图提高网络自身的可靠性。在这种网络中，引入自带测量、状态检测、控制器和数据通讯能力的智能传感器，组成现场总线检测网络，原来前置机的测控功能和数据通讯功能，被下装到传感器中，而原来的系统管理、后台数据处理、系统组态等功能被上装到管理级计算机中。

２ 大坝安全检测技术的应用

２．１ 大坝ＣＴ技术。

上个世纪九十年代，国内首次将CT成像技术引入到了大坝混凝土缺陷的诊断中来，伴随着该软件系统的不断修正和完善，目前大坝CT软件系统已经建立。这种技术具体是根据某种波在大坝坝体中传播的射线束，在探测区域内部构成切面，根据切面上的初至信号通过计算机的数学处理，定量反应坝体材料的性质、病害、老化程度，确定缺陷部位，以达到检测目的。

大坝CT技术所能检测到的波主要为电磁波和声波。因为电磁波的强度、波形和路径与它所通过的介质的几何形态和电性质密切关联，电磁波型大坝CT利用两个天线发射和接受电磁波，据接受波的幅度、双程走时以及波形变化来推算出坝体的材料性质和老化缺陷分布。声波型的检测是在大坝上布置若干个震源和震波检测器，根据接收器所记录的声波走从发射点到接受点行程的时间算出波速，再依据波速来了解坝体的材料性质和老化缺陷的分布。根据实际工作中的经验，我们认为声波法具备较高的精度，能达到理想的检测效果，但其工作量大，成本也较高，在坝体上布置相应的检测布点也受到了实际条件的限制。相比较而言，电磁波法的操作简单，但由于电子波的功率不能够足够大，限制了有效的检测深度，也有其弊端。因此要根据实际情况相应的选取。

２．２ 光纤技术检测。

光纤不仅能够起到传光的作用，还可以起到传感的作用，利用光纤自身的这些特性，可以利用分布式传感光纤系统来进行大坝的检测。分布式传感光纤检测系统会以连续函数的形式测算光纤的变化，这样光纤的任意一点都成了传感器，再将这些光纤按照网格来铺设，就可以提供大量的信息数据，实现对大坝全方位的检测，提高检测有效性。又由于光纤自身柔软易放置，其传感器重量也轻，体积很小，这样一来，布设安装的工序简易，可以做到无损埋设，使用很方便。另外，光纤具有抗电磁干扰，防雷击，耐腐蚀，潜在故障较少，结构简单，可靠性很高，加之价格不贵，性价比也极高，是大坝检测技术中较为实用的一种技术。如目前景洪水电站、坦肯水电站、拉西瓦水电站等国内诸多水电站都采用了光纤检测系统。

２．３ 水下检测技术。

对于大坝的水下部分，常规的检测手段不容易对其进行检测，我们可以采用光学水下工程检测设备和声学水下工程检测设备来进行弥补。如水下闭路电视、水下激光扫描等设备在日常的工作中都已应用，这些设备因为图像的因素观察效果直观，但观察的距离也有限，水下环境千变万化，图像也不能始终保持清晰。相应的，如测探声呐、地貌声呐、扫描声呐等依据水声原理开发的水下探测设备的缺点则是，图像分辨率太低并且解读需要专业的人员花费大量时间。

３ 大坝安全检测技术的趋势

总体上未来的大坝安全检测趋势要符合以下几点：一是实现集约化的管理。网络技术的发展使得以省或以流域为中心的大坝安全检测网络可以建立起来，这样便于全面的监控和集约管理；二是可以实现无人值守的在线监控。安全检测系统建立起来后，自动采集的数据会准确存入相应数据库中，系统会进行相应的分析，整个过程将快速，简洁；三是可以适应各种环境进行工作。安全检测系统常年布置在潮湿环境中，又即系受到雷电和高压强电的干扰，自动化的安全检测系统能够适应各种环境来进行全面检测。

４ 结束语

随着筑坝技术的不断提高，大坝的建设越来越具有施工强度大、库容大、坝高、检测难度大等特点，随之而来的便是如何使用现代化的检测手段来及时准确的掌握大坝工作中的各类数据，以确保大坝的工程安全，安全检测技术的作用在当前看来就显得尤为突出。

参考文献

[1]李珍照.大坝安全监测[M].北京：中国电力出版社，2009：66.

[2]黄成业，李梅凤.大坝安全监测工程质量管理论析[J].中国科技博览2012（6）：132.

摘要：水利大坝工程不仅能够防灾减害，还提供着重要的水电资源，是国家发展中的重要工程。我国对大坝的安全检测要追溯到上个世纪50年代，经过半个世纪的发展，计算机、人工智能等技术已替代了传统的检测仪器，并建立起了较为完整的大坝安全检测体系。本文简述了当前大坝安全检测系统的结构，对大坝安全的检测技术及其发展进行了探讨分析。

关键词：大坝安全；检测技术；结构；应用；发展

中图分类号：TV698.1 文献标识码：A 文章编号：1671-5586（2015）31-0022-01