基于云平台的大坝安全监测数据管理及分析系统研发与应用

基于云平台的大坝安全监测数据管理及分析系统研发与应用摘要：目前，随着社会的发展，我国的智能化建设的发展也越来越迅速。大坝

安全监测工作已经得到了各级主管部门及运行管理部门的重视，大中型水库大坝

基本布设了安全监测设施，配备了安全监测人员，部分实现了自动化监测;然而，我国水库大坝安全监测工作仍存在着较为明显的信息化短板，主要表现在信息化

程度较低、软件功能较为单一、专业运维人员缺乏、重建轻管等多个方面;针对上述问题，有必要研发一套基于云平台的大坝安全监测数据管理及分析系统，实现

水库大坝安全监测数据的智能感知、云端管理、专业分析与监控预警，为安全监

测工作提供简单、易用、专业的信息化平台，从而有效提升水库大坝安全管理水平。

关键词：云平台；大坝安全监测数据管理；分析系统研发；应用

引言

水库大坝在使用过程中，会受到风吹雨打，产生很多安全隐患，进而导致运

行状态发生改变，再加上大坝本身体积十分庞大，安全问题渐变性和隐蔽性较强，不能在第一时间内发觉，只能随着时间的流逝显露逐步显示。因此，相关部门需

要对水库大坝进行监测操作，确保水库大坝能够得到长久使用。在水库大坝日常

监测环节之中，人们需要对监测设备进行合理化选择，找出异常数据。

1传统监测软件的局限性

1.1运维成本大

一般来说，应用传统的监测软件需要购置一系列服务器、交换机、路由器等

基础设施硬件，这类硬件设备不仅安装繁琐，更需要配备专业人员进行持续维护。在很多水库大坝，需要额外建造一个机房来放置这些硬件设备。因此在项目中会

产生一定的设备购置成本，并且在项目持续运行的阶段也会产生相当大的人员运

维成本。此外，自建机房存在着潜在的人员操作故障风险，这也给大坝安全监测

带来了不稳定因素。

1.2软件整合困难

传统监测软件带来更大的问题是软件多而零散，没有统一的标准，使得数据

整合存在困难。一个个软件犹如一个个封闭的孤岛，用户很难将数据融合在一起。如果只有一个大坝工程，用传统监测软件也许并不能立刻看出这个问题，但是一

旦大坝工程多起来，例如流域多库多个大坝，或不同地区的多个大坝，这个问题

就会凸显出来。由于用户无法有效将数据打通，因此无法更好的将数据应用起来。

1.3软件功能固定

从软件功能上来看，传统监测软件一般功能都比较固定。如用户在使用了一

段时间以后，想对软件功能进行升级是非常困难的，往往需要投入很大的成本。

并且，在这类软件交付使用后，软件厂商和用户之间并无耦合关系。因此，不仅

是软件厂商后期对软件的维护，还是后期需要对软件功能进行更新都非常困难。

2监测设施完备性评价

监测设施是否完备主要看基本可靠及可靠的安全监测设施能否满足监控大坝

现状及未来安全的需要。既要考虑监测项目的全面性，也需考虑监测测点布设合

理性。监测项目合理性评价基于现状鉴定为可靠或基本可靠的监测设施，考量监

测工程运行安全性态关键参数的重要监测项目是否全面，监测项目中现存基本可

靠测点的空间布局能否覆盖工程全部监测范围，能否监控重点部位、兼顾一般部位，关联监测项目是否相互匹配，重要监测项目是否有适当的冗余。重要监测项

目无缺项，重要监测项目和一般监测项目布置均合理，安全监测设施完备。若重

要监测项目缺项，或重要监测项目不缺项但其布置不合理，则安全监测不完备。SL551—2012和SL601—2013规定了不同级别大坝安全监测必选项目和可选项目

在大坝进入运行阶段后，可根据工程运行的实际情况和风险管理理念，调整监测

系统原有的监测项目或其重要性。因工程运行环境及性态变化，可能需要增加某

些监测项目，重要监测项目可能降级为一般监测项目，一般监测项目可能升级为

重要监测项目。考虑各类坝型的结构特性，规定调整后，土石坝的重要监测项目

至少应包括上游水位、降水量、表面变形、渗流量和渗流压力;混凝土坝的重要监测项目至少应包括上游水位、气温、表面变形、渗流量和扬压力。在确定重要监

测项目时，宜结合工程地形地质条件、环境条件、结构特点、运行方式、施工及

运行状况、工程运用需要等情况，分析大坝在当前和后续阶段运行中面临的工程

安全隐患和风险，确定针对不同破坏模式发生、发展的监控关键参数。如坝体坝

基土石结构和混凝土结构接触带渗流、坝体坝基内泄水建筑接缝裂缝、混凝土重

力坝基础扬压力、拱坝坝肩变形等。对于运行中出现的危害性裂缝、失稳、渗漏

等现象，应作为当前和后续阶段运行安全监控的重要监测项目。

3基于云平台的大坝安全监测数据管理及分析系统研发与应用优化

3.1提高安全监测资料整编分析水平

现阶段，一般采用人工的方式进行安全监测资料整编分析，其工作量大、效

率低、时效性差，且受限于现场基层工作人员的专业技术水平，整编分析成果在

规范性、分析深度等方面往往达不到要求，无法真正达到安全监测反馈设计、指

导施工及运行的目的。另外，由于水利水电工程建设周期较长，人工整编分析的

资料及相关档案难以长期规范保存，无法保证施工期与运行期监测资料的无缝衔接。因此，迫切需要通过信息化手段提高安全监测资料整编分析水平。

3.2自动化监测方案的合理应用

保证自动化监测方案的合理性，是整个水库大坝安全自动化监测系统得到正

常运转的必备前提条件。对于自动化监测系统的设计，相关设计工作人员需要对

水工结构十分熟悉，还要将监测仪器系统性能和使用要求全面呈现出来。因此，

该系统在设计过程中尤为复杂，相关设计环节需要做到详细考虑，否则将无法满

足自动化监测系统的实际要求。现阶段，一些工程引张线和垂线等装置需要得到

更多设置机会，强化变形系统的监测精度，对于集线箱以及仪器放置过程中，还

要做好漏水防护操作，安装可靠的接地设施，而且扬压力计在设计过程中也会遇

到温度过低等情况，这些在设计操作时均需要考虑，避免后续自动化监测方案无

法发挥出应有效果。

3.3强化对水库大坝安全自动化监测的认知

随着经济的不断发展，很多项目对水利工程依赖性越来越大。例如，水库在

防洪抗灾之中发挥着骨干作用，所产生的社会和经济效益越来越明显。也正是由

于水路综合地位较高，人们需要在保证水库安全的情况下，将其中的综合效能呈

现出来。另外，水库大坝自动化监测为后续现代化管理工作创造更多有利条件，

只要确保大坝安全监测设施的完善，安全工作效果便能得到合理展示。总的来说，水库大坝安全监测自动化属于后续很长一段时间的发展趋势。当前，我国正在提

升该类自动化监测系统的完善程度，施工队伍素质也在不断提升，工作开展也比

较稳定。首先，在大中型工程建设上，自动化监测系统的实施显得尤为重要。对

于自动化系统的有效完善，需要建立起相应的人工监测系统，将资料完整性和连

续性特点更好地展示出来。