時間：2023-04-01 10:29:46
序論：在您撰寫安全監測論文時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
結合我校安全工程學院江蘇省實驗教學中心的現狀，建設煤礦安全監測監控基礎實驗系統及教學科研一體化的開放實驗很有必要。開發一套可編程控制的教學實驗系統———PLC實驗教學模擬控制板及各種方便學生實驗操作的監測監控組件，著重培養學生的實踐能力，并給學生留有科研拓展的發揮空間，具有很好的適應性和擴展性，形成一套安全監測監控基礎知識學習與科研拓展訓練于一體的實驗平臺。實驗教學系統的開發應用不僅能豐富教師的教學手段，提高學生的學習興趣，提高教學效果，而且能夠為專業老師在復雜控制系統、智能控制系統等方面的研究提供實驗對象及實驗設備。通過建設基于光纖通信的PLC主從式站點通信實驗平臺，提高學生對監控系統遠程通信的硬件組合及軟件編程能力;鑒于井下風電瓦斯閉鎖要求，建立基于PLC自動控制的局扇瓦斯超限斷電模型實驗系統，提高學生對監控系統功能實現的認知和編程能力。整合調試實驗室已有的KJ90型煤礦安全綜合監控系統，基于PLC遠程控制的煤礦井下避難硐室環境綜合監控系統，通過組合功能調試，提高學生設計監測監控系統的能力。
2課堂教學演示系統的開發與應用效果分析
安全監測監控這門課程是從事工業自動化、安全管理等行業人才所應具備的基礎控制技術的重要教學內容。該課程任務是使學生掌握可編程控制器的基本組成和工作原理，理解工業控制網絡及現場總線技術，了解安全監測監控系統的組成，掌握可編程控制器的各種單元、規格，內部繼電器及數據區，理解其通信功能，能按照可編程控制器的設計步驟去分析和設計對應的控制系統。因為該課程的理論性和實踐性都很強，所以為了提高教學效果，在學習理論知識的同時，必須利用課堂教學演示系統提高教學效果，加強認知實踐能力的培養，以培養適合面向生產一線的高技能人才，滿足社會的需求。教學演示系統是為教學而設計，鑒于課堂教學的特殊性，其應該具有以下幾個特點:1)系統結構小巧，便于攜帶，操作方便，且可與可編程的PC機一塊置于實驗臺上，隨時進行編程和實驗。2)實驗裝置采用插頭和插座式的連接方式，硬件導線的連接十分簡易，在實驗室可以實現即插即用，不用任何工具即可進行實驗。3)突出教學實習、實驗裝置的實用性，具有模擬量和開關量多種輸入方式，設計了可以實現這兩種實驗的實驗模塊，簡單實用。4)具有很好的可擴展性。作為整個課堂教學演示系統的核心部分，PLC教學模擬控制板需要進行組裝，組裝過程中要遵循以下原則:1)接口的分布要合理，恰當。2)器件的布置要做到美觀，符合人們的使用習慣。3)在焊接的過程中要避免短路，使焊點之間保持一定的距離。該模塊在制作過程中，先把PLC、EM231、EM232固定在印刷板上，模塊和模塊之間通過電纜進行連接。在印刷板正面，通過導線將PLC及其擴展模塊各接口引到前面的接線柱上面，在印刷板底部，利用烙鐵將接線柱底部和排線插頭底部連接起來，在這個過程中，要確保接口的合理分布以及連接可靠，避免脫落、短路的情況出現，連接后的模塊示意圖如圖1所示。開關量輸入模塊作為實驗系統的主要部分，在組裝過程中除了要遵守一般的器件組裝原則之外，還要根據實驗的內容和要求，合理布置器件在印刷板上的位置和間距，由于器件比較多，板子上空間有限，所以，在組裝的過程中要特別的注意。方法和PLC及其擴展模塊的組裝方法一樣，板子正面通過接線柱連接，板子底面用烙鐵把排線插頭和接線柱連接起來，組裝好的開關量輸入模塊如圖2所示。課堂教學演示系統在教學過程中提高了學生的學習興趣，課堂教學演示系統有多種輸入輸出方式，實驗效果明顯，便于觀察，可以增強同學們學習的積極性，將枯燥的專業課教學轉變為類似的“案例教學”。課堂教學演示系統還可以實現的實驗內容豐富多樣，學生可以根據不同的實驗要求，利用不同的輸入輸出元件，編寫相應的控制程序，使理論學習與實踐操作緊密結合，提高學生的編程能力和創新思維能力，大幅度的提高學習效果。
3完善課程設計的各個環節及整體的拓展訓練
課程設計是本科實踐教學的一個重要環節，以培養和提高學生創新能力和綜合解決問題能力為目的，傳統的課程設計方式無法與自動化信息化技術的發展及社會需求發展相適應，為了提高學生的實踐能力，結合課堂教學的改革及開放實驗室的建設，培養學生理論與實踐相結合能力、工程設計能力、創新能力，完成工程師基本技能訓練。通過分析課程的課堂教學，提出挑戰性的設計題目、指導教師的主導作用及評分機制等教學內容對課程設計的作用效果，構建將多種教學元素與課程設計交匯融合的創新課程設計模式，對課程設計的各個環節進行全面改革和拓展。為了提高課程設計的教學實踐效果，具體通過以下幾個方面進行改革:1)加強課堂教學與課程設計的交匯融合，在課堂教學中間階段適時地把課程設計的題目、任務、要求等告知學生，通過課堂教學引導學生的創新思維，將課堂教學與課程設計融會貫通，使學生在課程設計時就有了充分的準備和認知，更能發揮學生的創新潛能。2)提高學生的創新思維能力，鼓勵學生大膽創新，在課程設計的每一個環節都要融入創新思想和意識，選題一定要具有前沿性和挑戰性，設計過程中要注重創新思維。教師在指導過程中要善于啟發、鼓勵學生，增加網絡信息資源的查閱量，切實通過課程設計提高學生的理論知識和實際工程的結合能力，為以后工作打下良好的基礎。3)教師在課程設計的指導過程中要做到因材施教，充分考慮學生間的個體差異及學習的層次基礎，分不同的難度系數對每一組學生安排課程設計題目，最大限度發揮每一位學生的潛能。4)改變課程設計的評分機制，打破對設計圖紙和設計說明書進行綜合評分確定總分的傳統方法，融入答辯式評分模式，最好能融入到設計的每個階段，激發學生的辯論思維能力，提高答辯權重，保證課程設計的創新性和應用性，培養學生解決實際問題的能力。
4結論
關鍵詞：大壩安全監測；時空；運行管理；網絡
眾所周知，大壩是一種特殊建筑物，其特殊性主要表現在如下3個方面：①投資及效益的巨大和失事后造成災難的嚴重性；②結構、邊界條件及運行環境的復雜性；③設計、施工、運行維護的經驗性、不確定性和涉及內容的廣泛性。以上特殊性說明了要準確了解大壩工作性態，只能通過大壩安全監測來實現，同時也說明了大壩安全監測的重要性。事實上，大壩安全監測已受到人們的廣泛重視，我國已先后頒布了差阻式儀器標準及監測儀器系列型譜、《水電站大壩安全檢查實施細則》、《混凝大壩安全監測技術規范》、《水庫大壩安全管理條例》、《土石壩安全監測技術規范》等，同時，國際大壩會議也多次討論過大壩安全問題［1］。
大壩安全監測是人們了解大壩運行性態和安全狀況的有效手段。隨著科學技術的發展、管理水平的提高及人們觀念的轉變，大壩安全監測的內涵也進一步加深。為此，筆者從分析影響大壩安全的因素入手，對大壩安全監測的若干問題進行探討。
1影響大壩安全的因素
影響大壩安全的因素很多，據國際大壩會議“關于水壩和水庫惡化”小組委員會記錄的1100座大壩失事實例，從1950年至1975年大壩失事的概率和成因分析中得出大壩失事的頻率和成因分別為：30%是由于設計洪水位偏低和泄洪設備失靈引起洪水漫頂而失事；27%是由于地質條件復雜，基礎失穩和意外結構事故；20%是由于地下滲漏引起揚壓力過高、滲流量增大、滲透坡降過大引起；11%是由于大壩老化、建筑材料變質(開裂、侵蝕和風化)以及施工質量等原因；12%是不同的特有原因所致。
通過上面的數值可以作如下分析：大壩失事的原因很多、涉及范圍也很廣，但大致可以分成3類。第一類是由設計、施工和自然因素引起，它沒有一個從量變到質變的過程，而是一旦大壩建成就已確定了的，如設計洪水位偏低、混凝土標號過低、未考慮地震荷載等；第二類是在運行、管理過程中逐步形成的，有一個從量變到質變的發展過程，如沖刷、浸蝕、混凝土的老化、金屬結構的銹蝕等；第三類是上述兩種混合情況，即設計、施工中的不完善在運行中得不到改正，或者說隨著時間的推移和運行管理的不力使設計、施工中的隱患發展為破壞。就目前而言，大壩安全監測主要是針對后兩種情況。下面將從設計、施工、運行維護3個階段來討論，著重強調目前大壩安全監測容易忽視的一些方面。
1.1設計階段
眾所周知，在設計階段，壩址的確定決定了地形、地質、地震發生頻率及水文條件等；樞紐的總體布置、壩型及結構、材料選擇和分區、水文資料的收集及洪水演算、地質勘探等都將影響大壩的安全。1980年6月19日，烏江渡水庫泄洪水霧引起開關站出線相間短路跳閘、引出線燒斷、工地停電，類似情況1980年6月23日在黃龍灘、1986年9月3日在白山等也曾發生。以上事故的發生引起工地停電和泄洪閘門不能開啟的嚴重后果，均是由于整體布置不合理，對泄洪水霧飄移危害認識不夠所致?？κ惨患壌髩挝挥诟叩卣鹆叶葏^，粘土斜墻壩的抗震性能差，而設計又將防滲膜放在斜墻下游側，形成潛在的最薄弱滑裂面，因而在1985年大地震時，迎水面滑落庫中，其原因是壩體結構設計不合理。綜上所述，大壩的許多安全隱患是由設計階段留下的，特別是水文計算及地質勘探和處理兩個方面，如紀村壩基紅層問題，前期勘探工作不夠是重要原因之一［2］。
1.2施工階段
施工階段能否貫徹設計意圖、確保施工質量，特別是有效解決施工中發現的新問題是確保大壩安全的關鍵因素之一，如混凝土壩的溫控措施、土石壩的碾壓及防滲排水結構的施工、有關泄洪建筑物的機電安裝等都將直接影響大壩的安全?？κ惨患壌髩卧?982年施工中，其壩體及防滲墻都未進行碾壓，致使密實度降低，在強震時容易液化和沉陷，這也是1985年地震時引起大壩整體破壞原因之一。
1.3運行管理
運行管理涉及水庫調度、大壩及附屬機電設施檢查、監測手段及資料分析方法、大壩安全狀況評價等，其中每一環節都事關大壩的安全。。佛子嶺大壩1969年發生的漫頂事故，其重要原因就是因為盲目追求灌溉效益，汛期不適當地抬高運行水位所致；陳村大壩出現的105m高程水平裂縫與大壩長期遭遇高溫低水位運行工況有關［3］；佛子嶺、磨子潭和溝后水庫等在泄洪閘門開啟的關鍵時刻都出現了電源中斷這一嚴重問題，說明了備用電源及汛前檢查有關泄洪設備(施)的重要性，更不用說對大壩進行全面的巡視檢查、儀器監測和及時的資料分析了。這里還要強調的一點就是聯合調度問題，在梯級水庫調度中這一點顯得特別重要，如石漫灘水庫潰壩與上游的元門水庫潰壩是密不可分的。
2大壩安全監測的目的和意義
眾所周知，大壩安全監測有校核設計、改進施工和評價大壩安全狀況的作用，且重在評價大壩安全。筆者認為，大壩安全監測的淺層意義是為了人們準確掌握大壩性態；深層意義則是為了更好地發揮工程效益、節約工程投資。大壩安全監測不僅是為了被監測壩的安全評估，還要有利于其他大壩包括待建壩的安全評估。
3大壩安全監測的新內涵
通過以上分析可知，影響大壩安全的因素很多(壩址選擇、樞紐布置、壩體結構、材料特性、水庫調度等)、時間跨度大(從設計施工到運行管理)；大壩安全監測的目的是為了在確保工程安全的前提下，更好地發揮工程效益。隨著科技的發展、人們觀念的變化，實現大壩安全監測的手段和目的都有了一定程度的變化，筆者認為可從如下幾方面進行理解。
3.1監測范圍和內容
規范［4］［5］規定“大壩安全監測范圍，包括壩體、壩基、壩肩，以及對大壩安全有重大影響的近壩區岸坡和其它與大壩安全有直接關系的建筑物和設備”。眾所周知，瓦依昂(Vajont)拱壩就是由于庫區發生大滑坡引起了潰壩；1961年3月6日，我國柘溪水電廠首次蓄水時，在大壩上游右岸1.55km處也曾發生大滑坡；佐齊爾拱壩1978年12月份發現拱冠向上游移動的原因就是因為離壩1.5km的地方在比壩低320m處開挖了一條排放地下水的隧洞所致?？梢?，關系大壩安全的因素存在的范圍大，包括的內容多，如泄洪設備及電源的可靠性、梯級水庫的運行及大壩安全狀況、下游沖刷及上游淤積、周邊范圍內大的施工特別是地下施工爆破等。
大壩安全監測的范圍應根據壩址、樞紐布置、壩高、庫容、投資及失事后果等進行確定，根據具體情況由壩體、壩基推廣到庫區及梯級水庫大壩，大壩安全監測的時間應從設計時開始直至運行管理，大壩安全監測的內容不僅是壩體結構及地質狀況，還應包括輔助機電設備及泄洪消能建筑物等。
3.2大壩安全監測的針對性
大壩安全監測是針對具體大壩的具體時期作出的，一定要有鮮明的針對性。
(1)時間上的針對性。
由于大壩施工期、初次蓄水期和大壩老化期是大壩安全容易出現問題的時期，因此在前一個階段監測的重點應是設計參數的復核和施工質量的檢驗，而后者則應是針對材料老化［7］和設計復核進行。
大壩的破壞機理研究至今還是一個薄弱環節，關鍵是原型破壞試驗作不了，因此，加強對潰壩的分析是非常有必要的。這就要求大壩安全監測系統在關鍵時候能發揮作用，能得到關鍵數據；
(2)空間結構上的針對性。
針對具體的壩址、壩型和結構有針對性地加強監測，如針對面板堆石壩面板與趾板之間的防滲、碾壓混凝土壩的層間結構、高強震地區均質土壩的液化、薄拱壩壩肩的穩定、破碎地基及深覆蓋層上筑壩的基礎處理及防滲、多泥沙河流的泥沙淤積、庫岸高邊坡的穩定等。由于總體布置不合理，泄洪水霧有可能引起跳閘等問題，應注意對霧化的監測和汛期對備用電源的檢查等。再者，大壩監測應和大壩設計、施工和運行管理互相補充，特別是在設計中運用新結構、新方法、新材料，施工時發現新的地質構造和地質條件。運行遇到不利工況時，大壩安全監測理應成為檢驗設計、施工及運行效果的必要手段，從而為采取必要的工程措施以確保大壩安全創造條件。
3.3監測手段和方法
大壩安全監測包括巡視檢查和儀器監測［4］，筆者認為巡視檢查和儀器監測是分不開的。前者也要盡可能的利用當今的先進儀器和技術對大壩特別是隱患進行檢查，以便作到早發現早處理，如土石壩的洞穴、暗縫、軟弱夾層等很難通過簡單的人工檢查發現，因此，必須借用高密度電阻率法、中間梯度法、瞬態面波法等進行檢查［6］，從而完成對其定位及嚴重程度的判定。人工巡查和儀器監測分不開的另一條原因是由于大壩的特殊性和目前儀器監測的水平所決定的。大壩邊界條件和工作環境較為復雜，同時，由于材料的非線性(特別是土石壩)，從而使監測的難度增大；另一方面，目前儀器監測還只能作到“點(小范圍)監測”，如測縫計只能發現通過測點的裂(接)縫開度的變化，而不能發現測點以外裂(接)縫開度的變化；變形(滲流)測點監測到的是壩體(基)綜合反應，因而難以進行具體情況的原因分析。正是由于上述原因，監測手段和方法必須多樣化，即將各種監測手段和方法［4］［5］結合起來，將定性和定量監測結合起來，如將傳統的變形、滲流、應力應變及溫度監測同面波法、彩色電視、超聲波、CT、水質分析等結合起來。隨著科技水平的發展，一種真正的“分布式測量系統”——光纖測量系統即將面世，水科院、國電公司成都院等單位已對此作了大量的研究，也曾在三峽作過試驗。該系統將光纖既作為傳感部件，又作為信號傳輸部件埋設于壩體中，使每一根光纖成為大壩的神經，感受大壩性態的變化并具體定位，從而使監測走向立體和全方位。
目前，自動化系統還存在費用高、可靠性難以保證、監測項目不全、安裝調試困難、實時化程度低等問題，筆者認為一種費用低、安裝調試簡單、易維護、可以進行大范圍監測、實時性高的系統才是發展方向。同時，監測方法、監測量的變化(如由標量到矢量、由數值分析到圖象分析)必將導致分析方法的變化。
3.4大壩安全監測的網絡化、智能化、效益化
在過去的許多年中，人們總是將觀測資料交由專職單位去分析，這樣做要花費大量的時間，不利于及時有效地掌握大壩性態和進行最優的運行調度。同時，一般單位的資料分析總是在建立數學模型(特別是統計模型)的基礎上，缺乏與具體大壩的聯系及與設計標準(穩定、強度)的比較，也不利于監測技術的提高。近期，一些單位在專家系統、人工智能及決策支持系統開發中，直接將監測資料(如庫水位、溫度、應力、揚壓力等)與設計標準(穩定、強度)對照起來用于壩體強度及穩定校核是一種很好的思路。但是，目前的大壩安全監測自動化水平多數還停留在部分監測項目數據的自動采集上，難以滿足實際需要。事實上單憑監控指標來判別大壩安全是不完善的，因為目前的監控指標主要依靠經驗和理論計算確定。前者人為因素大，后者由于計算理論、數學模型和邊界條件的假定，誤差也較大，實際應用也值得商榷。如對于土石壩，當上游庫水位驟降時測壓管水位不會超過監控指標，但此時上游壩體有可能失穩。我國自1987年開始的水電站大壩安全定期檢查(鑒定)，是對大壩結構性態和安全狀況的全面檢查和評價，已得到廣大科技人員認可，實踐證明是有效的。它就是根據設計復核、壩基隱患、壩體穩定、泄洪消能、庫區淤積及近壩庫岸滑坡等方面對大壩安全進行評價。因此，大壩安全評估軟件應與大壩安全定檢內容相適應，應用專家系統和決策支持系統將大壩安全定檢的成功經驗和監測資料分析的有效方法結合起來，在此基礎上實現與大壩監測數據采集系統、閘門監控系統、水庫自動調度系統、水雨情測報系統的有機結合，將大壩安全作為約束條件，效益的最大化作為目標函數才能適應用戶和時代的需要。
最近，國家防總在建立全國防汛決策支持系統中將大壩安全監測(工情監測)作為整個系統的一個部分，從而突出水庫運行以效益為中心，大壩安全是約束條件的觀點。另一方面，在大壩失事或事故中，洪水漫頂占了相當大的比例。試想：如果大壩某些性態異?；蜷l門起閉機損壞，而又不知近期洪水情況，如何在洪水到來時確保大壩安全?同時，運行也會影響大壩安全，如陳村大壩105m高程裂縫的出現及發展與不正確的運行方式有關；碧口大壩1995年也因泥沙淤積在較短的時間內將排沙洞口淤堵，威脅了電站安全。故為充分發揮水庫效益，確保大壩安全，必須盡可能將流域水情、梯級水庫調度情況及洪水預報、大壩安全監測和本水庫運行調度結合起來。
另一方面，目前自動監測系統的數據采集軟件均有巡測和選測功能，為適應“無人值班，少人值守”的要求，設置自動進行巡測、在線診斷、自動報警是對系統的必然要求。由于許多測值超差均由于自動化系統本身引起，故筆者建議在數據采集軟件中應增如下功能：即當某測值或其變化速率超過正常范圍時，系統應立即對該測點進行多次重復測量或自動加密測次，以方便系統維護和資料分析。
隨著信息化的推廣，大壩安全監測應主動適應時代要求，走向網絡化、智能化，采用網絡數據庫、INTERNET/INTRANET技術，建立全國的大壩安全監測信息網是時代的要求。
4結語
通過以上分析可知，大壩安全監測實際上是一種管理，包括信息采集、處理、結論的得出、措施的制定、信息的反饋，其根本目的是為了工程效益。綜合起來可以得出如下幾點：
(1)大壩安全監測范圍空間上應包括梯級水庫；時間上應從設計開始。大壩安全監測內容應包括與大壩安全有關的泄洪及機電設備；
(2)大壩安全監測應與氣象、水情、洪水預報及水庫調度結合起來，使之成為水庫運行調度決策支持系統的一部分，真正為工程效益的最大化服務；
(3)大壩安全監測應將大壩安全評估與設計標準、設計參數(如安全系數，可靠度指標)等指標結合起來，充分利用大壩安全定檢的成功經驗和方法，從而易于理解、掌握和應用；
(4)大壩安全監測應充分利用科技進步，走向即時化、智能化、網絡化。
總之，大壩安全監測就是利用一切手段，確保大壩以較少的投入來保證長期、穩定、安全的運行，實現效益的最大化。
參考文獻
［1］趙志仁.大壩安全監測的原理與應用［M］天津：天津科學技術出版社，1992
［2］邢林聲.紀村混凝土壩基紅層的惡化及其原因分析［J］.水利學報，1996，(9).
［3］邢林聲，方榴聲.陳村拱壩下游壩面105m高程附近水平裂縫的性態分析［J］.水力發電學報，1988，(4).
［4］SDJ33689，混凝土大壩安全監測技術規范［S］.
［5］SL6094.土石壩安全監測技術規范［S］.
關鍵詞：大壩安全監測；時空；運行管理；網絡
眾所周知，大壩是一種特殊建筑物，其特殊性主要表現在如下3個方面：①投資及效益的巨大和失事后造成災難的嚴重性；②結構、邊界條件及運行環境的復雜性；③設計、施工、運行維護的經驗性、不確定性和涉及內容的廣泛性。以上特殊性說明了要準確了解大壩工作性態，只能通過大壩安全監測來實現，同時也說明了大壩安全監測的重要性。事實上，大壩安全監測已受到人們的廣泛重視，我國已先后頒布了差阻式儀器標準及監測儀器系列型譜、《水電站大壩安全檢查實施細則》、《混凝大壩安全監測技術規范》、《水庫大壩安全管理條例》、《土石壩安全監測技術規范》等，同時，國際大壩會議也多次討論過大壩安全問題［1］。
大壩安全監測是人們了解大壩運行性態和安全狀況的有效手段。隨著科學技術的發展、管理水平的提高及人們觀念的轉變，大壩安全監測的內涵也進一步加深。為此，筆者從分析影響大壩安全的因素入手，對大壩安全監測的若干問題進行探討。
1影響大壩安全的因素
影響大壩安全的因素很多，據國際大壩會議“關于水壩和水庫惡化”小組委員會記錄的1100座大壩失事實例，從1950年至1975年大壩失事的概率和成因分析中得出大壩失事的頻率和成因分別為：30%是由于設計洪水位偏低和泄洪設備失靈引起洪水漫頂而失事；27%是由于地質條件復雜，基礎失穩和意外結構事故；20%是由于地下滲漏引起揚壓力過高、滲流量增大、滲透坡降過大引起；11%是由于大壩老化、建筑材料變質(開裂、侵蝕和風化)以及施工質量等原因；12%是不同的特有原因所致。
通過上面的數值可以作如下分析：大壩失事的原因很多、涉及范圍也很廣，但大致可以分成3類。第一類是由設計、施工和自然因素引起，它沒有一個從量變到質變的過程，而是一旦大壩建成就已確定了的，如設計洪水位偏低、混凝土標號過低、未考慮地震荷載等；第二類是在運行、管理過程中逐步形成的，有一個從量變到質變的發展過程，如沖刷、浸蝕、混凝土的老化、金屬結構的銹蝕等；第三類是上述兩種混合情況，即設計、施工中的不完善在運行中得不到改正，或者說隨著時間的推移和運行管理的不力使設計、施工中的隱患發展為破壞。就目前而言，大壩安全監測主要是針對后兩種情況。下面將從設計、施工、運行維護3個階段來討論，著重強調目前大壩安全監測容易忽視的一些方面。
1.1設計階段
眾所周知，在設計階段，壩址的確定決定了地形、地質、地震發生頻率及水文條件等；樞紐的總體布置、壩型及結構、材料選擇和分區、水文資料的收集及洪水演算、地質勘探等都將影響大壩的安全。1980年6月19日，烏江渡水庫泄洪水霧引起開關站出線相間短路跳閘、引出線燒斷、工地停電，類似情況1980年6月23日在黃龍灘、1986年9月3日在白山等也曾發生。以上事故的發生引起工地停電和泄洪閘門不能開啟的嚴重后果，均是由于整體布置不合理，對泄洪水霧飄移危害認識不夠所致。喀什一級大壩位于高地震烈度區，粘土斜墻壩的抗震性能差，而設計又將防滲膜放在斜墻下游側，形成潛在的最薄弱滑裂面，因而在1985年大地震時，迎水面滑落庫中，其原因是壩體結構設計不合理。綜上所述，大壩的許多安全隱患是由設計階段留下的，特別是水文計算及地質勘探和處理兩個方面，如紀村壩基紅層問題，前期勘探工作不夠是重要原因之一［2］。
1.2施工階段
施工階段能否貫徹設計意圖、確保施工質量，特別是有效解決施工中發現的新問題是確保大壩安全的關鍵因素之一，如混凝土壩的溫控措施、土石壩的碾壓及防滲排水結構的施工、有關泄洪建筑物的機電安裝等都將直接影響大壩的安全?？κ惨患壌髩卧?982年施工中，其壩體及防滲墻都未進行碾壓，致使密實度降低，在強震時容易液化和沉陷，這也是1985年地震時引起大壩整體破壞原因之一。
1.3運行管理
運行管理涉及水庫調度、大壩及附屬機電設施檢查、監測手段及資料分析方法、大壩安全狀況評價等，其中每一環節都事關大壩的安全。。佛子嶺大壩1969年發生的漫頂事故，其重要原因就是因為盲目追求灌溉效益，汛期不適當地抬高運行水位所致；陳村大壩出現的105m高程水平裂縫與大壩長期遭遇高溫低水位運行工況有關［3］；佛子嶺、磨子潭和溝后水庫等在泄洪閘門開啟的關鍵時刻都出現了電源中斷這一嚴重問題，說明了備用電源及汛前檢查有關泄洪設備(施)的重要性，更不用說對大壩進行全面的巡視檢查、儀器監測和及時的資料分析了。這里還要強調的一點就是聯合調度問題，在梯級水庫調度中這一點顯得特別重要，如石漫灘水庫潰壩與上游的元門水庫潰壩是密不可分的。
2大壩安全監測的目的和意義
眾所周知，大壩安全監測有校核設計、改進施工和評價大壩安全狀況的作用，且重在評價大壩安全。筆者認為，大壩安全監測的淺層意義是為了人們準確掌握大壩性態；深層意義則是為了更好地發揮工程效益、節約工程投資。大壩安全監測不僅是為了被監測壩的安全評估，還要有利于其他大壩包括待建壩的安全評估。
3大壩安全監測的新內涵
通過以上分析可知，影響大壩安全的因素很多(壩址選擇、樞紐布置、壩體結構、材料特性、水庫調度等)、時間跨度大(從設計施工到運行管理)；大壩安全監測的目的是為了在確保工程安全的前提下，更好地發揮工程效益。隨著科技的發展、人們觀念的變化，實現大壩安全監測的手段和目的都有了一定程度的變化，筆者認為可從如下幾方面進行理解。
3.1監測范圍和內容
規范［4］［5］規定“大壩安全監測范圍，包括壩體、壩基、壩肩，以及對大壩安全有重大影響的近壩區岸坡和其它與大壩安全有直接關系的建筑物和設備”。眾所周知，瓦依昂(Vajont)拱壩就是由于庫區發生大滑坡引起了潰壩；1961年3月6日，我國柘溪水電廠首次蓄水時，在大壩上游右岸1.55km處也曾發生大滑坡；佐齊爾拱壩1978年12月份發現拱冠向上游移動的原因就是因為離壩1.5km的地方在比壩低320m處開挖了一條排放地下水的隧洞所致?？梢?，關系大壩安全的因素存在的范圍大，包括的內容多，如泄洪設備及電源的可靠性、梯級水庫的運行及大壩安全狀況、下游沖刷及上游淤積、周邊范圍內大的施工特別是地下施工爆破等。
大壩安全監測的范圍應根據壩址、樞紐布置、壩高、庫容、投資及失事后果等進行確定，根據具體情況由壩體、壩基推廣到庫區及梯級水庫大壩，大壩安全監測的時間應從設計時開始直至運行管理，大壩安全監測的內容不僅是壩體結構及地質狀況，還應包括輔助機電設備及泄洪消能建筑物等。
3.2大壩安全監測的針對性
大壩安全監測是針對具體大壩的具體時期作出的，一定要有鮮明的針對性。
(1)時間上的針對性。
由于大壩施工期、初次蓄水期和大壩老化期是大壩安全容易出現問題的時期，因此在前一個階段監測的重點應是設計參數的復核和施工質量的檢驗，而后者則應是針對材料老化［7］和設計復核進行。
大壩的破壞機理研究至今還是一個薄弱環節，關鍵是原型破壞試驗作不了，因此，加強對潰壩的分析是非常有必要的。這就要求大壩安全監測系統在關鍵時候能發揮作用，能得到關鍵數據；
(2)空間結構上的針對性。
針對具體的壩址、壩型和結構有針對性地加強監測，如針對面板堆石壩面板與趾板之間的防滲、碾壓混凝土壩的層間結構、高強震地區均質土壩的液化、薄拱壩壩肩的穩定、破碎地基及深覆蓋層上筑壩的基礎處理及防滲、多泥沙河流的泥沙淤積、庫岸高邊坡的穩定等。由于總體布置不合理，泄洪水霧有可能引起跳閘等問題，應注意對霧化的監測和汛期對備用電源的檢查等。再者，大壩監測應和大壩設計、施工和運行管理互相補充，特別是在設計中運用新結構、新方法、新材料，施工時發現新的地質構造和地質條件。運行遇到不利工況時，大壩安全監測理應成為檢驗設計、施工及運行效果的必要手段，從而為采取必要的工程措施以確保大壩安全創造條件。
3.3監測手段和方法
大壩安全監測包括巡視檢查和儀器監測［4］，筆者認為巡視檢查和儀器監測是分不開的。前者也要盡可能的利用當今的先進儀器和技術對大壩特別是隱患進行檢查，以便作到早發現早處理，如土石壩的洞穴、暗縫、軟弱夾層等很難通過簡單的人工檢查發現，因此，必須借用高密度電阻率法、中間梯度法、瞬態面波法等進行檢查［6］，從而完成對其定位及嚴重程度的判定。人工巡查和儀器監測分不開的另一條原因是由于大壩的特殊性和目前儀器監測的水平所決定的。大壩邊界條件和工作環境較為復雜，同時，由于材料的非線性(特別是土石壩)，從而使監測的難度增大；另一方面，目前儀器監測還只能作到“點(小范圍)監測”，如測縫計只能發現通過測點的裂(接)縫開度的變化，而不能發現測點以外裂(接)縫開度的變化；變形(滲流)測點監測到的是壩體(基)綜合反應，因而難以進行具體情況的原因分析。正是由于上述原因，監測手段和方法必須多樣化，即將各種監測手段和方法［4］［5］結合起來，將定性和定量監測結合起來，如將傳統的變形、滲流、應力應變及溫度監測同面波法、彩色電視、超聲波、CT、水質分析等結合起來。隨著科技水平的發展，一種真正的“分布式測量系統”——光纖測量系統即將面世，水科院、國電公司成都院等單位已對此作了大量的研究，也曾在三峽作過試驗。該系統將光纖既作為傳感部件，又作為信號傳輸部件埋設于壩體中，使每一根光纖成為大壩的神經，感受大壩性態的變化并具體定位，從而使監測走向立體和全方位。
目前，自動化系統還存在費用高、可靠性難以保證、監測項目不全、安裝調試困難、實時化程度低等問題，筆者認為一種費用低、安裝調試簡單、易維護、可以進行大范圍監測、實時性高的系統才是發展方向。同時，監測方法、監測量的變化(如由標量到矢量、由數值分析到圖象分析)必將導致分析方法的變化。
3.4大壩安全監測的網絡化、智能化、效益化
在過去的許多年中，人們總是將觀測資料交由專職單位去分析，這樣做要花費大量的時間，不利于及時有效地掌握大壩性態和進行最優的運行調度。同時，一般單位的資料分析總是在建立數學模型(特別是統計模型)的基礎上，缺乏與具體大壩的聯系及與設計標準(穩定、強度)的比較，也不利于監測技術的提高。近期，一些單位在專家系統、人工智能及決策支持系統開發中，直接將監測資料(如庫水位、溫度、應力、揚壓力等)與設計標準(穩定、強度)對照起來用于壩體強度及穩定校核是一種很好的思路。但是，目前的大壩安全監測自動化水平多數還停留在部分監測項目數據的自動采集上，難以滿足實際需要。事實上單憑監控指標來判別大壩安全是不完善的，因為目前的監控指標主要依靠經驗和理論計算確定。前者人為因素大，后者由于計算理論、數學模型和邊界條件的假定，誤差也較大，實際應用也值得商榷。如對于土石壩，當上游庫水位驟降時測壓管水位不會超過監控指標，但此時上游壩體有可能失穩。我國自1987年開始的水電站大壩安全定期檢查(鑒定)，是對大壩結構性態和安全狀況的全面檢查和評價，已得到廣大科技人員認可，實踐證明是有效的。它就是根據設計復核、壩基隱患、壩體穩定、泄洪消能、庫區淤積及近壩庫岸滑坡等方面對大壩安全進行評價。因此，大壩安全評估軟件應與大壩安全定檢內容相適應，應用專家系統和決策支持系統將大壩安全定檢的成功經驗和監測資料分析的有效方法結合起來，在此基礎上實現與大壩監測數據采集系統、閘門監控系統、水庫自動調度系統、水雨情測報系統的有機結合，將大壩安全作為約束條件，效益的最大化作為目標函數才能適應用戶和時代的需要。
最近，國家防總在建立全國防汛決策支持系統中將大壩安全監測(工情監測)作為整個系統的一個部分，從而突出水庫運行以效益為中心，大壩安全是約束條件的觀點。另一方面，在大壩失事或事故中，洪水漫頂占了相當大的比例。試想：如果大壩某些性態異?；蜷l門起閉機損壞，而又不知近期洪水情況，如何在洪水到來時確保大壩安全?同時，運行也會影響大壩安全，如陳村大壩105m高程裂縫的出現及發展與不正確的運行方式有關；碧口大壩1995年也因泥沙淤積在較短的時間內將排沙洞口淤堵，威脅了電站安全。故為充分發揮水庫效益，確保大壩安全，必須盡可能將流域水情、梯級水庫調度情況及洪水預報、大壩安全監測和本水庫運行調度結合起來。
另一方面，目前自動監測系統的數據采集軟件均有巡測和選測功能，為適應“無人值班，少人值守”的要求，設置自動進行巡測、在線診斷、自動報警是對系統的必然要求。由于許多測值超差均由于自動化系統本身引起，故筆者建議在數據采集軟件中應增如下功能：即當某測值或其變化速率超過正常范圍時，系統應立即對該測點進行多次重復測量或自動加密測次，以方便系統維護和資料分析。
隨著信息化的推廣，大壩安全監測應主動適應時代要求，走向網絡化、智能化，采用網絡數據庫、INTERNET/INTRANET技術，建立全國的大壩安全監測信息網是時代的要求。
4結語
通過以上分析可知，大壩安全監測實際上是一種管理，包括信息采集、處理、結論的得出、措施的制定、信息的反饋，其根本目的是為了工程效益。綜合起來可以得出如下幾點：
(1)大壩安全監測范圍空間上應包括梯級水庫；時間上應從設計開始。大壩安全監測內容應包括與大壩安全有關的泄洪及機電設備；
(2)大壩安全監測應與氣象、水情、洪水預報及水庫調度結合起來，使之成為水庫運行調度決策支持系統的一部分，真正為工程效益的最大化服務；
(3)大壩安全監測應將大壩安全評估與設計標準、設計參數(如安全系數，可靠度指標)等指標結合起來，充分利用大壩安全定檢的成功經驗和方法，從而易于理解、掌握和應用；
(4)大壩安全監測應充分利用科技進步，走向即時化、智能化、網絡化。
總之，大壩安全監測就是利用一切手段，確保大壩以較少的投入來保證長期、穩定、安全的運行，實現效益的最大化。
參考文獻
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［2］邢林聲.紀村混凝土壩基紅層的惡化及其原因分析［J］.水利學報，1996，(9).
［3］邢林聲，方榴聲.陳村拱壩下游壩面105m高程附近水平裂縫的性態分析［J］.水力發電學報，1988，(4).
［4］SDJ33689，混凝土大壩安全監測技術規范［S］.
［5］SL6094.土石壩安全監測技術規范［S］.
關鍵詞：煤礦安全環境監測監控系統
引言
監測監控系統是融計算機技術、通信技術、控制技術和電子技術為一體的綜合自動化產品，當將其作為一種安全預防技術設施應用到工業生產和社會生活中時，就稱其為安全監測監控系統。在我國的工業安全事故中，煤炭工業的安全事故較為頻發且性質嚴重，尤其以生產礦井瓦斯爆炸事故最為突出。為此，國家有關安全生產監督管理部門專門制定了“先抽后采，監測監控，以風定產”的十二字指導方針，由此可見，煤礦安全環境監測監控系統在煤礦安全生產中的重要地位。
一、煤礦安全環境監測監控系統組成
根據所述及概念，監測監控系統的功能一是“測”，即檢測各種環境安全參數、設備工況參數、過程控制參數等；二是“控”，即根據檢測參數去控制安全裝置、報警裝置、生產設備、執行機構等。若系統僅用于生產過程的監測，當安全參數達到極限值時產生顯示及聲、光報警等輸出，此類系統一般稱為監測系統；除監測外還參與一些簡單的開關量控制，如斷電、閉鎖等，此類系統一般稱為監測監控系統。
煤礦安全生產監測控系統層次上一般是分為兩級或三級管理的計算機集散系統，一般包含測控分站級和中心站級。每個測控分站負責某幾路傳感器信號的采集和某個執行機構的控制，實現了采集、控制分散；中心站負責數據的處理、儲存、傳輸，實現了管理的集中。中心站與分站和計算機網絡之間的通信、傳感器到測控分站的數據傳輸、測控分站到執行或控制裝置信號的傳輸，是通過傳輸信道實現的。
監測系統一般由地面中心站，井下工作站，傳輸系統三部分組成。地面中心站一般有傳輸接口裝置和若干臺計算機，電源，數據處理及系統運行軟件，存貯、打印、顯示等裝置組成。為了計算機穩定工作，一般還配備了機房恒溫調節，不間斷電源等輔助設施。
井下分站和傳感器構成井下工作站。井下分站的作用是，一方面對傳感器送來的信號進行處理，使其轉換成便于傳輸的信號送到地面中心站；另一方面，將地面中心站發來的指令或從傳感器送來應由分站處理的有關信號經處理后送至指定執行部件，以完成預定的處理任務，如報警、斷電、控制局扇開啟等；并向傳感器提供電源。
傳輸系統是用來將井下信息傳輸至地面和將地面中心站監控指令傳輸至井下分站的信息媒介。信道，信息傳輸的通道，監測系統大多采用專用通訊電纜作為信道。傳感器與分站之間一般采用直接傳輸方式。我國國家標準規定傳感器的輸出信號應滿足以下幾種信號：模擬量信號有三種，頻率輸出（5～15HZ）；電流輸出為0～5mA；電壓輸出為0～100mV；開關量信號輸出一般有±0.1mA、±5mA和200～1000HZ等。
二、煤礦安全環境監測監控系統技術指標
根據安全監測監控系統的組成，其主要技術指標，主要是以組成系統的各個子系統的技術指標為特征。
2.1測控分站容量：是輸入、輸出量的個數及類型。例如，模入8，開入4個接點信號、4個電流形式信號等；開出4個TTL電平、4個繼電器觸點輸出等。
接配傳感器：是指所接配傳感器的種類、型號、測量范圍、輸出信號形式、供電電壓、精度等。
檢測精度：是反映分站性能優劣的主要指標之一，一般用滿量程的相對誤差來表示。數值越小，則檢測精度越高。
另外，還有分辨率、轉換時間、傳輸距離等指標。
2.2中心站主機型號及配置：CPU型號，內存容量，硬盤容量，軟驅數量、規格，配置外設的種類、型號、數量等，另外，還有備用主機的情況。
容量：即系統可帶分站的數量，例如，井下100個分站，地面10個分站。
傳輸速率：數字傳輸的波特率，例如，600bit/s，1200bit/s。波特率越高，傳輸效率越高。
另外，還有傳輸距離、可靠性等指標。
2.3系統信息管理軟件開放性好：組態軟件數據庫提供了開放數據訪問接口，可以實現數據庫的二次開發。
安全性良好：所有的設計方案都充分考慮了系統的安全性，使用采集系統對監控系統的影響達到最小。
數據容量大：采用虛擬內存管理技術，理論上數據存儲是無限制的（受硬盤空間和內存大小的影響）。
另外，還有響應速度、運行是否穩定、擴展性是否強、兼容性好等衡量指標。
2.4防爆及防爆標志根據國家標準的規定，爆炸危險環境用電設備分為2類。有瓦斯爆炸危險的礦井使用的電氣設備為I類，除瓦斯礦井以外的爆炸危險場所使用的電氣設備為II類。II類電氣設備又分為A、B、C三級，這是根據使用場所的爆炸性混合物最大試驗安全間隙或最小點燃電流來分的。II類電氣設備還按最高表面溫度的不同，分為T1-T6共6組。防爆型設備在外殼上的總標志為：“Ex”。
防爆型電氣設備按防爆結構的不同，可以分為以下幾種類型：增安型、隔爆型、本質安全型、通風充氣型、充油型、無火花型、特殊型等等。
三、煤礦安全環境監測監控系統的種類
監測系統按工作側重點分為環境監測系統和工況監測系統兩大類。每種系統又可能包含若干子系統。如環境監測系統可能配備瓦斯突出預報子系統、頂板監測子系統；工況監測系統可能配有綜采監控、膠帶監控等各類子系統。
環境監測系統一般側重于監測采掘工作面、機電硐室、采區主要進回風道等自然環境的參數，其主要功能為監測低濃度沼氣（4%以下）、高濃度沼氣（4%～100%）、一氧化碳、二氧化碳、氧氣、溫度、風量、風速、負壓、礦壓、地下水、通風設施、煤塵、煙霧等參數，除實時顯示檢測數據外，還應按《煤礦安全規程》的要求及各礦井實際情況，在一定地點及工作場所設置報警（燈光、音響）和執行裝置，以便防止和預報災害。
工況監測系統一般側重于監測機電設備，其主要監測參數有采區產量、井下煤倉煤位、采煤機機組位置、運輸機械、提升機械監控、設備故障監測及效率監測等等。但生產工況監測信息并非全部要傳輸到集中監控系統之中。
一些大的監控系統通常包括環境監測與工況監測兩大功能，適應性更為廣泛。
四、煤礦安全環境監測監控系統的結構
煤礦安全生產監控系統的系統結構分為集中式和分布式。
1.1監測監控系統人員安全意識單薄
一方面，煤礦企業內部的管理體制不健全，思想教育宣傳工作不到位，對職工的物質和精神生活關心程度低，尤其是對于公職人員思想政治工作放松等等。企業和家庭沒有營造有關安全生產的氛圍以及政府對安全教育的監管和投入有待加強；另一方面，煤礦工作人員安全意識薄弱，沒有將“安全第一”這根細弦繃緊，在實際的工作中總是存在僥幸心理、投機取巧的心理，圖省事，不想麻煩，貪近利，而且有些老員工認為自己已工作多年，有著豐富的經驗，居功自傲，不將企業的管理放在眼里，習慣對待新問題，不按照嚴格的操作流程辦事，無視全部知識和操作技能，這是造成事故發生的一個重要因素。
1.2安全監測監控系統的設備落后
系統的主要傳感器，如甲烷傳感器，在經過多年的技術完善，穩定性和實用性已有了大的改善，，但是在實際的應用中還是出現了許多問題。如：在井下瓦斯涌出量大的情況下黑白元件反復被有害氣體沖擊，造成了零點漂移并使其催化性能降低，黑白原件加速衰老，抗高能沖擊沖擊性變差造成了原件使用壽命低、穩定性差、誤差率較高等現象：抗中毒性能差；載體催化元件制作工藝較低。例如：前幾年對福州煤礦監測系統的排查中發現，其使用的是我國第一批KJ系列監控系統，由多家科研單位開發，其數字化監控系統，也是有不同企業和機構完成的，設備比較落后。
1.3安全監測監控系統的針對性較弱
監測系統的安全性問題，雖然在理論上是一回事，但在實際的操作過程中會受到許多條件的限制，如地理環境、開采的條件、巖力學性質、開采的工藝等因素的影響，因而對煤礦安全監控檢測的分析要實現地域、地質的針對性研究，難以實現對于監測監控的準確度，難以實現安全保證。例如山西煤田的地址結構較為復雜，地質結構為傾斜的薄煤層，穩定性極差，使得山西煤田的開采量較低的情況，生產力只能打到5萬、6萬，但是按照相關產業的規定，每個礦井只能布置“一采兩掘”。為了應付上級的檢查，監控點就設置在這個地方。在實際的操作過程中，由于開采條件較為惡劣，因而多個采礦工作面被隱蔽起來，但礦井恰恰在井下工作人員密集的地方因不符合相關規定而不布置監控探頭，這使監測系統的針對性沒有得到體現。
2煤礦安全監測監控系統的解決措施
2.1加強監測監控人員的安全意識
針對監測監控人員的自身素質方面的缺陷，由于他自身原因和外部原因的存在，在實際的企業管理中，應對監控方面進行嚴格的規定，明確職責，使每個工作人員樹立“安全大于天”的觀念，加強工作人員的崗前培訓，使他們掌握正確的操作規范，確保他們嚴格遵守這些規則，當然實際的培訓不僅包括理論培訓，還包括現實中的技能培訓，將理論結合實際，使監測監控人員提升安全意識。如：開展每周的思想教育課，宣傳安全思想；組織隊伍到工作者的家里了解他們的物質和精神追求，使他們在實際的工作中不再擔心家里的一切，安心工作，免后顧之憂。
2.2建立監控系統
由于我們的監測監控設備有其自身的弊端，因而我們運用現代技術，相應地建立一套監控系統。派遣工作人員輪流值班，可以有效的提高工作效率，另外，我們要做好煤礦檢測設備及檔案的相關管理，時時關注設備的使用情況以便進行必要維護。設置專業的維修人員，定期對設備進行維修，確保監控系統的正常運轉并對煤礦的瓦斯監測數據進行記錄，繪制圖表，確保工作人員的生命安全。
2.3提高監測監控系統的設備性能
設備既然落后，那安全性能就無法保證?？蒲袡C構需研制高性能的瓦斯傳感器，尋找一種解決系統兼容性的途徑或指定相關的準有技術標準，對檢測系統的推廣意義重大；甲烷傳感器的安裝地點的環境濕度較大，建議每個礦井備用一個甲烷傳感器，而且必須定時檢測維修，進行干燥處理；巖巷破爆以后，傳感器應及時撤回，并且距離也有一定的規定，即不小于50米，避免爆破震動損壞傳感器；要定期擦拭風速傳感器橫桿，確保測量值的準確性。例如煤礦在用的監控設備的原制作單位取得MA標志后，與礦長積極協商，制定方案，對系統進行改造，重點在于；一是統一采用顯示格式的系統軟件，二是如果配置穩定性在15天以上的傳感元件或傳感器等關聯設備，嚴禁使用未經國家授權的安全生產監測機構進行安全性的監測。其工作在2016年之前完成，如果還有未取得新的MA標志的，就應該淘汰掉，在此之前，用系統的制造廠家繼續為煤礦廠提供備件因而設備的性能對其監測監控系統十分關鍵，我們要提高創新精神，努力研發新的技術，生產新的產品和軟件，使這些更好的應用到煤礦的監控工作中去，將那些落后的設備淘汰，新設備做好定期的監測和維修工作，為安全監測監控工作提供保障。
3結語
關鍵詞:煤礦安全;監測監控;新標準;升級改造
一、監控系統升級改造的背景
2006年度,全國已有15萬個煤礦裝備了安全監控系統,國有重點煤礦的系統聯網工作已經基本結束,國有地方和鄉鎮煤礦已有大半實施聯網工程。但是由于相關標準的制定工作相對落后,致使煤礦在使用安全監控方面存在諸多問題,不能較好發揮應有作用,甚至還存在較大安全隱患。為此國家局急需制定規范性標準,以指導煤礦正確使用維護安全監控系統和檢測儀器,使系統和網絡發揮作用。經過一年多的征稿和編制等裝備工作,國家局下發了《煤礦安全監控系統通用技術要求(AQ6201-2006)》有關的規定,要求國有煤礦在2007年底前升級改造完畢。隨后國家安全生產管理總局于2007年元月4日又了《煤礦安全監控系統及檢測儀器使用管理規范》(1029-2007)行業標準一并貫徹實施。
二、某煤電十礦安全監控系統簡介
某煤礦是新建礦井,設計能力為60萬噸,2000年3月投產時期安裝的礦井安全生產監測監控系統是河南理工大學(焦作工學院)研制的KJ93型。該系統裝備由焦作工學院、鎮江中煤電子有限公司兩家設備組成,系統具有安全監測和生產調度兩項功能,并以焦作工學院研制的操作系統KJ93型為主,但井下除分站外,各類傳感器、斷電儀、電源箱均為鎮江中煤電子有限公司的產品。經過幾年的運行,該系統運行故障率高,有時監測數據傳輸中斷,經常出現數據丟失,報表打印異常等故障,日常維護工作量大,售后服務跟不上,遇到技術問題時兩個廠家相互推脫,系統的異常運行嚴重影響了煤礦的安全生產,為此于2004年6月份對該系統進行了改造,改造成鎮江中煤的KJ101監控系統,并于同年7月份改造施工完畢,經驗收合格,實現了安全監測監控的獨立運行系統,完善了礦井安全監測裝備,拓展了系統功能,提升了礦井安全水平,為煤礦安全生產提供了保障。但是在近3年多的實際應用中,還是存在一些問題,如系統檢測“冒大數”頑癥;維護數據庫不良容易造成系統死機;主操作系統引起的短路;斷電及巡檢跟蹤時間緩慢等,這些都與新標準不相符合,因此有必要按照新的監控標準進行升級改造。
三、根據新標準要求我礦監控系統存在的問題
此次AQ6201-2006新標準實施的精華部分就是改善系統抗干擾性能,以期能杜絕虛假數據,誤報警、冒大數、解決系統快響應速度和數據可靠性的矛盾。而我礦的監控系統在該方面表現比較突出,在運行使用過程中存在以下幾方面的問題急待解決。
1、由于多方面的原因容易造成系統檢測
“冒大數”,給日常安全生產管理帶來較大影響。由于KJ101系統中從傳感器到分站的信號傳輸方式,使用的200-1000頻率脈沖方式,分站單片機采用計數方式采集信號,這種方式在原理上就存在著嚴重缺陷,上千伏的瞬變脈沖信號疊加到信號線上后,單片機無法識別干擾與信號,立刻會出現數字錯亂、重新啟動、胡亂報警等頑癥,根本不符合新標準要求。
2、在對大量的數據庫管理方面存在漏洞,一旦維護數據庫不良容易造成系統死機,甚至導致系統短路故障,給安全生產帶來很大隱患。
3、系統在正常巡檢中存在斷電時間及巡檢跟蹤時間緩慢的現象。加上還要兼顧顯示處理、數值超限判斷、斷電控制、與地面通信等任務,不可能達到2秒鐘內執行完斷電控制,這些都與AQ6201-2006新標準“快速斷電”的要求不相符合,因此有必要按照新的監控標準進行進行升級改造。
4、系統沒有實現自動監控功能,無法保證在發生系統故障時在5min內投入使用。有必要根據新標準要求監控中心微機主、備機同時運行,實現自動切換,確保規定時間內實現備份主機投入工作狀態。
5、還有新標準軟件的四統一問題。根據新標準要求安全監控系統要統一界面、統一報表、統一菜單、統一功能,這樣是為了方便煤礦安全監察人員檢查,不管是多復雜的系統,命令菜單都是一致的,哪里有問題很容易發現。
四、系統升級改造方法及步驟
(一)KJ101N新型監測監控系統改造簡介:此次系統升級改造是把原來的KJ101監測監控系統升級改造成符合國家(AQ1029)新標準的KJ101N系統,即從地面的微機監控室主機到井下的監控設備全部更換。井下監控儀(KJF19)逐臺更換成新的四模四開(KJ101N-F1)具有FSK傳輸形式的監控儀,并逐步更換具有串行碼傳輸的甲烷傳感器,徹底杜絕系統“冒大數”的頑癥,提高了系統傳輸的準確性、可靠性。并對我礦現有的三套瓦斯抽放子系統同時升級改造,并增加流量顯示傳感器;還將增加一套地面瓦斯發電機組正壓側的瓦斯計量綜合系統。改造期間新舊系統同時運行,提前調通新系統的傳輸主線,待改造完畢再分路統一掛接在新的系統上,新系統獨立工作。新的系統改造一臺要及時聯網運行一臺,保持新系統的正常監測、傳輸,并實現各閉鎖,饋電、開關量等功能,通過升級改造要達到“兩秒”瓦斯超限快速斷電的要求。
(二)改造方法:監測監控系統升級改造可以有多種選擇方案,根據我礦的實際情況,結合系統特點,我們確定更換分站和改造新四模四開分站的方法,具體方案見以下改造步驟。
(三)改造步驟:首先在地面安裝好主控制室微機系統及KJ101N系統支持軟件,新系統的主傳輸線事先必須調通,聯網試運行。利用公司以舊換新的新監控儀和新型主板逐臺更換和改造井下分站,更換后還要運行老的甲烷傳感器,待新的設備到位后逐步更換的具有串行碼功能的新甲烷傳感器,具體施工步驟及安排(略)。
五、監測監控改造工期及施工計劃安排(略)
六、系統升級改造保障措施
在改造期間,將影響到原系統的正常監測,為了保證系統改造工作的順利進行,確保改造期間的正常安全生產,根據系統升級改造的特點,特制定有以下系統升級改造期間的綜合安全技術措施。
(一)保證系統改造施工的安全措施:(略)
(二)加強系統改造期間瓦斯檢查的安全措施:(略)
(三)施工供電安全措施:(略)
七、系統升級改造效果
礦井監測監控系統經過升級改造,能夠滿足新標準(AQ1029-2007)各項要求,并解決了系統存在的頻頻冒大數頑癥,有效防止了遇有線路接觸不良或電磁干擾就會造成“假數”信號,增強了干擾防護能力;提高了斷電性能,達到2秒“快速斷電”要求;實現了統一的顯示界面和標準的報表格式;完善了工作主機和工作備機的及時轉換。由于該系統具有先進的技術支持,能夠按照新標準要求運行,提高了系統穩定性和可靠性,在煤礦安全生產中將起到決定性的作用。同時由于各級監管部門能夠及時監督煤礦監測設備的運行情況,大大提高了設備的使用率和完好率,因此它對改善煤礦安全狀況和促進煤礦行業技術進步有著重要的意義,對新標準的推廣實施更有借鑒意義,也是貫徹執行國家法律法規安全發展的具體表現。:
參考文獻:
1.蘇遜,張勇;怎樣充分發揮煤礦安全監控系統的作用[J];煤礦現代化;2002年01期
關鍵詞：大壩安全監測；時空；運行管理；網絡
眾所周知，大壩是一種特殊建筑物，其特殊性主要表現在如下3個方面：①投資及效益的巨大和失事后造成災難的嚴重性；②結構、邊界條件及運行環境的復雜性；③設計、施工、運行維護的經驗性、不確定性和涉及內容的廣泛性。以上特殊性說明了要準確了解大壩工作性態，只能通過大壩安全監測來實現，同時也說明了大壩安全監測的重要性。事實上，大壩安全監測已受到人們的廣泛重視，我國已先后頒布了差阻式儀器標準及監測儀器系列型譜、《水電站大壩安全檢查實施細則》、《混凝大壩安全監測技術規范》、《水庫大壩安全管理條例》、《土石壩安全監測技術規范》等，同時，國際大壩會議也多次討論過大壩安全問題［1］。
大壩安全監測是人們了解大壩運行性態和安全狀況的有效手段。隨著科學技術的發展、管理水平的提高及人們觀念的轉變，大壩安全監測的內涵也進一步加深。為此，筆者從分析影響大壩安全的因素入手，對大壩安全監測的若干問題進行探討。
1影響大壩安全的因素
影響大壩安全的因素很多，據國際大壩會議“關于水壩和水庫惡化”小組委員會記錄的1100座大壩失事實例，從1950年至1975年大壩失事的概率和成因分析中得出大壩失事的頻率和成因分別為：30%是由于設計洪水位偏低和泄洪設備失靈引起洪水漫頂而失事；27%是由于地質條件復雜，基礎失穩和意外結構事故；20%是由于地下滲漏引起揚壓力過高、滲流量增大、滲透坡降過大引起；11%是由于大壩老化、建筑材料變質(開裂、侵蝕和風化)以及施工質量等原因；12%是不同的特有原因所致。
通過上面的數值可以作如下分析：大壩失事的原因很多、涉及范圍也很廣，但大致可以分成3類。第一類是由設計、施工和自然因素引起，它沒有一個從量變到質變的過程，而是一旦大壩建成就已確定了的，如設計洪水位偏低、混凝土標號過低、未考慮地震荷載等；第二類是在運行、管理過程中逐步形成的，有一個從量變到質變的發展過程，如沖刷、浸蝕、混凝土的老化、金屬結構的銹蝕等；第三類是上述兩種混合情況，即設計、施工中的不完善在運行中得不到改正，或者說隨著時間的推移和運行管理的不力使設計、施工中的隱患發展為破壞。就目前而言，大壩安全監測主要是針對后兩種情況。下面將從設計、施工、運行維護3個階段來討論，著重強調目前大壩安全監測容易忽視的一些方面。
1.1設計階段
眾所周知，在設計階段，壩址的確定決定了地形、地質、地震發生頻率及水文條件等；樞紐的總體布置、壩型及結構、材料選擇和分區、水文資料的收集及洪水演算、地質勘探等都將影響大壩的安全。1980年6月19日，烏江渡水庫泄洪水霧引起開關站出線相間短路跳閘、引出線燒斷、工地停電，類似情況1980年6月23日在黃龍灘、1986年9月3日在白山等也曾發生。以上事故的發生引起工地停電和泄洪閘門不能開啟的嚴重后果，均是由于整體布置不合理，對泄洪水霧飄移危害認識不夠所致?？κ惨患壌髩挝挥诟叩卣鹆叶葏^，粘土斜墻壩的抗震性能差，而設計又將防滲膜放在斜墻下游側，形成潛在的最薄弱滑裂面，因而在1985年大地震時，迎水面滑落庫中，其原因是壩體結構設計不合理。綜上所述，大壩的許多安全隱患是由設計階段留下的，特別是水文計算及地質勘探和處理兩個方面，如紀村壩基紅層問題，前期勘探工作不夠是重要原因之一［2］。
1.2施工階段
施工階段能否貫徹設計意圖、確保施工質量，特別是有效解決施工中發現的新問題是確保大壩安全的關鍵因素之一，如混凝土壩的溫控措施、土石壩的碾壓及防滲排水結構的施工、有關泄洪建筑物的機電安裝等都將直接影響大壩的安全?？κ惨患壌髩卧?982年施工中，其壩體及防滲墻都未進行碾壓，致使密實度降低，在強震時容易液化和沉陷，這也是1985年地震時引起大壩整體破壞原因之一。
1.3運行管理
運行管理涉及水庫調度、大壩及附屬機電設施檢查、監測手段及資料分析方法、大壩安全狀況評價等，其中每一環節都事關大壩的安全。。佛子嶺大壩1969年發生的漫頂事故，其重要原因就是因為盲目追求灌溉效益，汛期不適當地抬高運行水位所致；陳村大壩出現的105m高程水平裂縫與大壩長期遭遇高溫低水位運行工況有關［3］；佛子嶺、磨子潭和溝后水庫等在泄洪閘門開啟的關鍵時刻都出現了電源中斷這一嚴重問題，說明了備用電源及汛前檢查有關泄洪設備(施)的重要性，更不用說對大壩進行全面的巡視檢查、儀器監測和及時的資料分析了。這里還要強調的一點就是聯合調度問題，在梯級水庫調度中這一點顯得特別重要，如石漫灘水庫潰壩與上游的元門水庫潰壩是密不可分的。
2大壩安全監測的目的和意義
眾所周知，大壩安全監測有校核設計、改進施工和評價大壩安全狀況的作用，且重在評價大壩安全。筆者認為，大壩安全監測的淺層意義是為了人們準確掌握大壩性態；深層意義則是為了更好地發揮工程效益、節約工程投資。大壩安全監測不僅是為了被監測壩的安全評估，還要有利于其他大壩包括待建壩的安全評估。
3大壩安全監測的新內涵
通過以上分析可知，影響大壩安全的因素很多(壩址選擇、樞紐布置、壩體結構、材料特性、水庫調度等)、時間跨度大(從設計施工到運行管理)；大壩安全監測的目的是為了在確保工程安全的前提下，更好地發揮工程效益。隨著科技的發展、人們觀念的變化，實現大壩安全監測的手段和目的都有了一定程度的變化，筆者認為可從如下幾方面進行理解。
3.1監測范圍和內容
規范［4］［5］規定“大壩安全監測范圍，包括壩體、壩基、壩肩，以及對大壩安全有重大影響的近壩區岸坡和其它與大壩安全有直接關系的建筑物和設備”。眾所周知，瓦依昂(Vajont)拱壩就是由于庫區發生大滑坡引起了潰壩；1961年3月6日，我國柘溪水電廠首次蓄水時，在大壩上游右岸1.55km處也曾發生大滑坡；佐齊爾拱壩1978年12月份發現拱冠向上游移動的原因就是因為離壩1.5km的地方在比壩低320m處開挖了一條排放地下水的隧洞所致?？梢姡P系大壩安全的因素存在的范圍大，包括的內容多，如泄洪設備及電源的可靠性、梯級水庫的運行及大壩安全狀況、下游沖刷及上游淤積、周邊范圍內大的施工特別是地下施工爆破等。
大壩安全監測的范圍應根據壩址、樞紐布置、壩高、庫容、投資及失事后果等進行確定，根據具體情況由壩體、壩基推廣到庫區及梯級水庫大壩，大壩安全監測的時間應從設計時開始直至運行管理，大壩安全監測的內容不僅是壩體結構及地質狀況，還應包括輔助機電設備及泄洪消能建筑物等。
3.2大壩安全監測的針對性
大壩安全監測是針對具體大壩的具體時期作出的，一定要有鮮明的針對性。
(1)時間上的針對性。
由于大壩施工期、初次蓄水期和大壩老化期是大壩安全容易出現問題的時期，因此在前一個階段監測的重點應是設計參數的復核和施工質量的檢驗，而后者則應是針對材料老化［7］和設計復核進行。
大壩的破壞機理研究至今還是一個薄弱環節，關鍵是原型破壞試驗作不了，因此，加強對潰壩的分析是非常有必要的。這就要求大壩安全監測系統在關鍵時候能發揮作用，能得到關鍵數據；
(2)空間結構上的針對性。
針對具體的壩址、壩型和結構有針對性地加強監測，如針對面板堆石壩面板與趾板之間的防滲、碾壓混凝土壩的層間結構、高強震地區均質土壩的液化、薄拱壩壩肩的穩定、破碎地基及深覆蓋層上筑壩的基礎處理及防滲、多泥沙河流的泥沙淤積、庫岸高邊坡的穩定等。由于總體布置不合理，泄洪水霧有可能引起跳閘等問題，應注意對霧化的監測和汛期對備用電源的檢查等。再者，大壩監測應和大壩設計、施工和運行管理互相補充，特別是在設計中運用新結構、新方法、新材料，施工時發現新的地質構造和地質條件。運行遇到不利工況時，大壩安全監測理應成為檢驗設計、施工及運行效果的必要手段，從而為采取必要的工程措施以確保大壩安全創造條件。
3.3監測手段和方法
大壩安全監測包括巡視檢查和儀器監測［4］，筆者認為巡視檢查和儀器監測是分不開的。前者也要盡可能的利用當今的先進儀器和技術對大壩特別是隱患進行檢查，以便作到早發現早處理，如土石壩的洞穴、暗縫、軟弱夾層等很難通過簡單的人工檢查發現，因此，必須借用高密度電阻率法、中間梯度法、瞬態面波法等進行檢查［6］，從而完成對其定位及嚴重程度的判定。人工巡查和儀器監測分不開的另一條原因是由于大壩的特殊性和目前儀器監測的水平所決定的。大壩邊界條件和工作環境較為復雜，同時，由于材料的非線性(特別是土石壩)，從而使監測的難度增大；另一方面，目前儀器監測還只能作到“點(小范圍)監測”，如測縫計只能發現通過測點的裂(接)縫開度的變化，而不能發現測點以外裂(接)縫開度的變化；變形(滲流)測點監測到的是壩體(基)綜合反應，因而難以進行具體情況的原因分析。正是由于上述原因，監測手段和方法必須多樣化，即將各種監測手段和方法［4］［5］結合起來，將定性和定量監測結合起來，如將傳統的變形、滲流、應力應變及溫度監測同面波法、彩色電視、超聲波、CT、水質分析等結合起來。隨著科技水平的發展，一種真正的“分布式測量系統”——光纖測量系統即將面世，水科院、國電公司成都院等單位已對此作了大量的研究，也曾在三峽作過試驗。該系統將光纖既作為傳感部件，又作為信號傳輸部件埋設于壩體中，使每一根光纖成為大壩的神經，感受大壩性態的變化并具體定位，從而使監測走向立體和全方位。
目前，自動化系統還存在費用高、可靠性難以保證、監測項目不全、安裝調試困難、實時化程度低等問題，筆者認為一種費用低、安裝調試簡單、易維護、可以進行大范圍監測、實時性高的系統才是發展方向。同時，監測方法、監測量的變化(如由標量到矢量、由數值分析到圖象分析)必將導致分析方法的變化。
3.4大壩安全監測的網絡化、智能化、效益化
在過去的許多年中，人們總是將觀測資料交由專職單位去分析，這樣做要花費大量的時間，不利于及時有效地掌握大壩性態和進行最優的運行調度。同時，一般單位的資料分析總是在建立數學模型(特別是統計模型)的基礎上，缺乏與具體大壩的聯系及與設計標準(穩定、強度)的比較，也不利于監測技術的提高。近期，一些單位在專家系統、人工智能及決策支持系統開發中，直接將監測資料(如庫水位、溫度、應力、揚壓力等)與設計標準(穩定、強度)對照起來用于壩體強度及穩定校核是一種很好的思路。但是，目前的大壩安全監測自動化水平多數還停留在部分監測項目數據的自動采集上，難以滿足實際需要。事實上單憑監控指標來判別大壩安全是不完善的，因為目前的監控指標主要依靠經驗和理論計算確定。前者人為因素大，后者由于計算理論、數學模型和邊界條件的假定，誤差也較大，實際應用也值得商榷。如對于土石壩，當上游庫水位驟降時測壓管水位不會超過監控指標，但此時上游壩體有可能失穩。我國自1987年開始的水電站大壩安全定期檢查(鑒定)，是對大壩結構性態和安全狀況的全面檢查和評價，已得到廣大科技人員認可，實踐證明是有效的。它就是根據設計復核、壩基隱患、壩體穩定、泄洪消能、庫區淤積及近壩庫岸滑坡等方面對大壩安全進行評價。因此，大壩安全評估軟件應與大壩安全定檢內容相適應，應用專家系統和決策支持系統將大壩安全定檢的成功經驗和監測資料分析的有效方法結合起來，在此基礎上實現與大壩監測數據采集系統、閘門監控系統、水庫自動調度系統、水雨情測報系統的有機結合，將大壩安全作為約束條件，效益的最大化作為目標函數才能適應用戶和時代的需要。
最近，國家防總在建立全國防汛決策支持系統中將大壩安全監測(工情監測)作為整個系統的一個部分，從而突出水庫運行以效益為中心，大壩安全是約束條件的觀點。另一方面，在大壩失事或事故中，洪水漫頂占了相當大的比例。試想：如果大壩某些性態異?；蜷l門起閉機損壞，而又不知近期洪水情況，如何在洪水到來時確保大壩安全?同時，運行也會影響大壩安全，如陳村大壩105m高程裂縫的出現及發展與不正確的運行方式有關；碧口大壩1995年也因泥沙淤積在較短的時間內將排沙洞口淤堵，威脅了電站安全。故為充分發揮水庫效益，確保大壩安全，必須盡可能將流域水情、梯級水庫調度情況及洪水預報、大壩安全監測和本水庫運行調度結合起來。
另一方面，目前自動監測系統的數據采集軟件均有巡測和選測功能，為適應“無人值班，少人值守”的要求，設置自動進行巡測、在線診斷、自動報警是對系統的必然要求。由于許多測值超差均由于自動化系統本身引起，故筆者建議在數據采集軟件中應增如下功能：即當某測值或其變化速率超過正常范圍時，系統應立即對該測點進行多次重復測量或自動加密測次，以方便系統維護和資料分析。
隨著信息化的推廣，大壩安全監測應主動適應時代要求，走向網絡化、智能化，采用網絡數據庫、INTERNET/INTRANET技術，建立全國的大壩安全監測信息網是時代的要求。
4結語
通過以上分析可知，大壩安全監測實際上是一種管理，包括信息采集、處理、結論的得出、措施的制定、信息的反饋，其根本目的是為了工程效益。綜合起來可以得出如下幾點：
(1)大壩安全監測范圍空間上應包括梯級水庫；時間上應從設計開始。大壩安全監測內容應包括與大壩安全有關的泄洪及機電設備；
(2)大壩安全監測應與氣象、水情、洪水預報及水庫調度結合起來，使之成為水庫運行調度決策支持系統的一部分，真正為工程效益的最大化服務；
(3)大壩安全監測應將大壩安全評估與設計標準、設計參數(如安全系數，可靠度指標)等指標結合起來，充分利用大壩安全定檢的成功經驗和方法，從而易于理解、掌握和應用；
(4)大壩安全監測應充分利用科技進步，走向即時化、智能化、網絡化。
總之，大壩安全監測就是利用一切手段，確保大壩以較少的投入來保證長期、穩定、安全的運行，實現效益的最大化。
參考文獻
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［2］邢林聲.紀村混凝土壩基紅層的惡化及其原因分析［J］.水利學報，1996，(9).
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［4］SDJ33689，混凝土大壩安全監測技術規范［S］.
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