时间：2023-04-01 10:29:46
序论：在您撰写安全监测论文时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
结合我校安全工程学院江苏省实验教学中心的现状，建设煤矿安全监测监控基础实验系统及教学科研一体化的开放实验很有必要。开发一套可编程控制的教学实验系统———PLC实验教学模拟控制板及各种方便学生实验操作的监测监控组件，着重培养学生的实践能力，并给学生留有科研拓展的发挥空间，具有很好的适应性和扩展性，形成一套安全监测监控基础知识学习与科研拓展训练于一体的实验平台。实验教学系统的开发应用不仅能丰富教师的教学手段，提高学生的学习兴趣，提高教学效果，而且能够为专业老师在复杂控制系统、智能控制系统等方面的研究提供实验对象及实验设备。通过建设基于光纤通信的PLC主从式站点通信实验平台，提高学生对监控系统远程通信的硬件组合及软件编程能力;鉴于井下风电瓦斯闭锁要求，建立基于PLC自动控制的局扇瓦斯超限断电模型实验系统，提高学生对监控系统功能实现的认知和编程能力。整合调试实验室已有的KJ90型煤矿安全综合监控系统，基于PLC远程控制的煤矿井下避难硐室环境综合监控系统，通过组合功能调试，提高学生设计监测监控系统的能力。
2课堂教学演示系统的开发与应用效果分析
安全监测监控这门课程是从事工业自动化、安全管理等行业人才所应具备的基础控制技术的重要教学内容。该课程任务是使学生掌握可编程控制器的基本组成和工作原理，理解工业控制网络及现场总线技术，了解安全监测监控系统的组成，掌握可编程控制器的各种单元、规格，内部继电器及数据区，理解其通信功能，能按照可编程控制器的设计步骤去分析和设计对应的控制系统。因为该课程的理论性和实践性都很强，所以为了提高教学效果，在学习理论知识的同时，必须利用课堂教学演示系统提高教学效果，加强认知实践能力的培养，以培养适合面向生产一线的高技能人才，满足社会的需求。教学演示系统是为教学而设计，鉴于课堂教学的特殊性，其应该具有以下几个特点:1)系统结构小巧，便于携带，操作方便，且可与可编程的PC机一块置于实验台上，随时进行编程和实验。2)实验装置采用插头和插座式的连接方式，硬件导线的连接十分简易，在实验室可以实现即插即用，不用任何工具即可进行实验。3)突出教学实习、实验装置的实用性，具有模拟量和开关量多种输入方式，设计了可以实现这两种实验的实验模块，简单实用。4)具有很好的可扩展性。作为整个课堂教学演示系统的核心部分，PLC教学模拟控制板需要进行组装，组装过程中要遵循以下原则:1)接口的分布要合理，恰当。2)器件的布置要做到美观，符合人们的使用习惯。3)在焊接的过程中要避免短路，使焊点之间保持一定的距离。该模块在制作过程中，先把PLC、EM231、EM232固定在印刷板上，模块和模块之间通过电缆进行连接。在印刷板正面，通过导线将PLC及其扩展模块各接口引到前面的接线柱上面，在印刷板底部，利用烙铁将接线柱底部和排线插头底部连接起来，在这个过程中，要确保接口的合理分布以及连接可靠，避免脱落、短路的情况出现，连接后的模块示意图如图1所示。开关量输入模块作为实验系统的主要部分，在组装过程中除了要遵守一般的器件组装原则之外，还要根据实验的内容和要求，合理布置器件在印刷板上的位置和间距，由于器件比较多，板子上空间有限，所以，在组装的过程中要特别的注意。方法和PLC及其扩展模块的组装方法一样，板子正面通过接线柱连接，板子底面用烙铁把排线插头和接线柱连接起来，组装好的开关量输入模块如图2所示。课堂教学演示系统在教学过程中提高了学生的学习兴趣，课堂教学演示系统有多种输入输出方式，实验效果明显，便于观察，可以增强同学们学习的积极性，将枯燥的专业课教学转变为类似的“案例教学”。课堂教学演示系统还可以实现的实验内容丰富多样，学生可以根据不同的实验要求，利用不同的输入输出元件，编写相应的控制程序，使理论学习与实践操作紧密结合，提高学生的编程能力和创新思维能力，大幅度的提高学习效果。
3完善课程设计的各个环节及整体的拓展训练
课程设计是本科实践教学的一个重要环节，以培养和提高学生创新能力和综合解决问题能力为目的，传统的课程设计方式无法与自动化信息化技术的发展及社会需求发展相适应，为了提高学生的实践能力，结合课堂教学的改革及开放实验室的建设，培养学生理论与实践相结合能力、工程设计能力、创新能力，完成工程师基本技能训练。通过分析课程的课堂教学，提出挑战性的设计题目、指导教师的主导作用及评分机制等教学内容对课程设计的作用效果，构建将多种教学元素与课程设计交汇融合的创新课程设计模式，对课程设计的各个环节进行全面改革和拓展。为了提高课程设计的教学实践效果，具体通过以下几个方面进行改革:1)加强课堂教学与课程设计的交汇融合，在课堂教学中间阶段适时地把课程设计的题目、任务、要求等告知学生，通过课堂教学引导学生的创新思维，将课堂教学与课程设计融会贯通，使学生在课程设计时就有了充分的准备和认知，更能发挥学生的创新潜能。2)提高学生的创新思维能力，鼓励学生大胆创新，在课程设计的每一个环节都要融入创新思想和意识，选题一定要具有前沿性和挑战性，设计过程中要注重创新思维。教师在指导过程中要善于启发、鼓励学生，增加网络信息资源的查阅量，切实通过课程设计提高学生的理论知识和实际工程的结合能力，为以后工作打下良好的基础。3)教师在课程设计的指导过程中要做到因材施教，充分考虑学生间的个体差异及学习的层次基础，分不同的难度系数对每一组学生安排课程设计题目，最大限度发挥每一位学生的潜能。4)改变课程设计的评分机制，打破对设计图纸和设计说明书进行综合评分确定总分的传统方法，融入答辩式评分模式，最好能融入到设计的每个阶段，激发学生的辩论思维能力，提高答辩权重，保证课程设计的创新性和应用性，培养学生解决实际问题的能力。
4结论
关键词：大坝安全监测；时空；运行管理；网络
众所周知，大坝是一种特殊建筑物，其特殊性主要表现在如下3个方面：①投资及效益的巨大和失事后造成灾难的严重性；②结构、边界条件及运行环境的复杂性；③设计、施工、运行维护的经验性、不确定性和涉及内容的广泛性。以上特殊性说明了要准确了解大坝工作性态，只能通过大坝安全监测来实现，同时也说明了大坝安全监测的重要性。事实上，大坝安全监测已受到人们的广泛重视，我国已先后颁布了差阻式仪器标准及监测仪器系列型谱、《水电站大坝安全检查实施细则》、《混凝大坝安全监测技术规范》、《水库大坝安全管理条例》、《土石坝安全监测技术规范》等，同时，国际大坝会议也多次讨论过大坝安全问题［1］。
大坝安全监测是人们了解大坝运行性态和安全状况的有效手段。随着科学技术的发展、管理水平的提高及人们观念的转变，大坝安全监测的内涵也进一步加深。为此，笔者从分析影响大坝安全的因素入手，对大坝安全监测的若干问题进行探讨。
1影响大坝安全的因素
影响大坝安全的因素很多，据国际大坝会议“关于水坝和水库恶化”小组委员会记录的1100座大坝失事实例，从1950年至1975年大坝失事的概率和成因分析中得出大坝失事的频率和成因分别为：30%是由于设计洪水位偏低和泄洪设备失灵引起洪水漫顶而失事；27%是由于地质条件复杂，基础失稳和意外结构事故；20%是由于地下渗漏引起扬压力过高、渗流量增大、渗透坡降过大引起；11%是由于大坝老化、建筑材料变质(开裂、侵蚀和风化)以及施工质量等原因；12%是不同的特有原因所致。
通过上面的数值可以作如下分析：大坝失事的原因很多、涉及范围也很广，但大致可以分成3类。第一类是由设计、施工和自然因素引起，它没有一个从量变到质变的过程，而是一旦大坝建成就已确定了的，如设计洪水位偏低、混凝土标号过低、未考虑地震荷载等；第二类是在运行、管理过程中逐步形成的，有一个从量变到质变的发展过程，如冲刷、浸蚀、混凝土的老化、金属结构的锈蚀等；第三类是上述两种混合情况，即设计、施工中的不完善在运行中得不到改正，或者说随着时间的推移和运行管理的不力使设计、施工中的隐患发展为破坏。就目前而言，大坝安全监测主要是针对后两种情况。下面将从设计、施工、运行维护3个阶段来讨论，着重强调目前大坝安全监测容易忽视的一些方面。
1.1设计阶段
众所周知，在设计阶段，坝址的确定决定了地形、地质、地震发生频率及水文条件等；枢纽的总体布置、坝型及结构、材料选择和分区、水文资料的收集及洪水演算、地质勘探等都将影响大坝的安全。1980年6月19日，乌江渡水库泄洪水雾引起开关站出线相间短路跳闸、引出线烧断、工地停电，类似情况1980年6月23日在黄龙滩、1986年9月3日在白山等也曾发生。以上事故的发生引起工地停电和泄洪闸门不能开启的严重后果，均是由于整体布置不合理，对泄洪水雾飘移危害认识不够所致。喀什一级大坝位于高地震烈度区，粘土斜墙坝的抗震性能差，而设计又将防渗膜放在斜墙下游侧，形成潜在的最薄弱滑裂面，因而在1985年大地震时，迎水面滑落库中，其原因是坝体结构设计不合理。综上所述，大坝的许多安全隐患是由设计阶段留下的，特别是水文计算及地质勘探和处理两个方面，如纪村坝基红层问题，前期勘探工作不够是重要原因之一［2］。
1.2施工阶段
施工阶段能否贯彻设计意图、确保施工质量，特别是有效解决施工中发现的新问题是确保大坝安全的关键因素之一，如混凝土坝的温控措施、土石坝的碾压及防渗排水结构的施工、有关泄洪建筑物的机电安装等都将直接影响大坝的安全。喀什一级大坝在1982年施工中，其坝体及防渗墙都未进行碾压，致使密实度降低，在强震时容易液化和沉陷，这也是1985年地震时引起大坝整体破坏原因之一。
1.3运行管理
运行管理涉及水库调度、大坝及附属机电设施检查、监测手段及资料分析方法、大坝安全状况评价等，其中每一环节都事关大坝的安全。。佛子岭大坝1969年发生的漫顶事故，其重要原因就是因为盲目追求灌溉效益，汛期不适当地抬高运行水位所致；陈村大坝出现的105m高程水平裂缝与大坝长期遭遇高温低水位运行工况有关［3］；佛子岭、磨子潭和沟后水库等在泄洪闸门开启的关键时刻都出现了电源中断这一严重问题，说明了备用电源及汛前检查有关泄洪设备(施)的重要性，更不用说对大坝进行全面的巡视检查、仪器监测和及时的资料分析了。这里还要强调的一点就是联合调度问题，在梯级水库调度中这一点显得特别重要，如石漫滩水库溃坝与上游的元门水库溃坝是密不可分的。
2大坝安全监测的目的和意义
众所周知，大坝安全监测有校核设计、改进施工和评价大坝安全状况的作用，且重在评价大坝安全。笔者认为，大坝安全监测的浅层意义是为了人们准确掌握大坝性态；深层意义则是为了更好地发挥工程效益、节约工程投资。大坝安全监测不仅是为了被监测坝的安全评估，还要有利于其他大坝包括待建坝的安全评估。
3大坝安全监测的新内涵
通过以上分析可知，影响大坝安全的因素很多(坝址选择、枢纽布置、坝体结构、材料特性、水库调度等)、时间跨度大(从设计施工到运行管理)；大坝安全监测的目的是为了在确保工程安全的前提下，更好地发挥工程效益。随着科技的发展、人们观念的变化，实现大坝安全监测的手段和目的都有了一定程度的变化，笔者认为可从如下几方面进行理解。
3.1监测范围和内容
规范［4］［5］规定“大坝安全监测范围，包括坝体、坝基、坝肩，以及对大坝安全有重大影响的近坝区岸坡和其它与大坝安全有直接关系的建筑物和设备”。众所周知，瓦依昂(Vajont)拱坝就是由于库区发生大滑坡引起了溃坝；1961年3月6日，我国柘溪水电厂首次蓄水时，在大坝上游右岸1.55km处也曾发生大滑坡；佐齐尔拱坝1978年12月份发现拱冠向上游移动的原因就是因为离坝1.5km的地方在比坝低320m处开挖了一条排放地下水的隧洞所致。可见，关系大坝安全的因素存在的范围大，包括的内容多，如泄洪设备及电源的可靠性、梯级水库的运行及大坝安全状况、下游冲刷及上游淤积、周边范围内大的施工特别是地下施工爆破等。
大坝安全监测的范围应根据坝址、枢纽布置、坝高、库容、投资及失事后果等进行确定，根据具体情况由坝体、坝基推广到库区及梯级水库大坝，大坝安全监测的时间应从设计时开始直至运行管理，大坝安全监测的内容不仅是坝体结构及地质状况，还应包括辅助机电设备及泄洪消能建筑物等。
3.2大坝安全监测的针对性
大坝安全监测是针对具体大坝的具体时期作出的，一定要有鲜明的针对性。
(1)时间上的针对性。
由于大坝施工期、初次蓄水期和大坝老化期是大坝安全容易出现问题的时期，因此在前一个阶段监测的重点应是设计参数的复核和施工质量的检验，而后者则应是针对材料老化［7］和设计复核进行。
大坝的破坏机理研究至今还是一个薄弱环节，关键是原型破坏试验作不了，因此，加强对溃坝的分析是非常有必要的。这就要求大坝安全监测系统在关键时候能发挥作用，能得到关键数据；
(2)空间结构上的针对性。
针对具体的坝址、坝型和结构有针对性地加强监测，如针对面板堆石坝面板与趾板之间的防渗、碾压混凝土坝的层间结构、高强震地区均质土坝的液化、薄拱坝坝肩的稳定、破碎地基及深覆盖层上筑坝的基础处理及防渗、多泥沙河流的泥沙淤积、库岸高边坡的稳定等。由于总体布置不合理，泄洪水雾有可能引起跳闸等问题，应注意对雾化的监测和汛期对备用电源的检查等。再者，大坝监测应和大坝设计、施工和运行管理互相补充，特别是在设计中运用新结构、新方法、新材料，施工时发现新的地质构造和地质条件。运行遇到不利工况时，大坝安全监测理应成为检验设计、施工及运行效果的必要手段，从而为采取必要的工程措施以确保大坝安全创造条件。
3.3监测手段和方法
大坝安全监测包括巡视检查和仪器监测［4］，笔者认为巡视检查和仪器监测是分不开的。前者也要尽可能的利用当今的先进仪器和技术对大坝特别是隐患进行检查，以便作到早发现早处理，如土石坝的洞穴、暗缝、软弱夹层等很难通过简单的人工检查发现，因此，必须借用高密度电阻率法、中间梯度法、瞬态面波法等进行检查［6］，从而完成对其定位及严重程度的判定。人工巡查和仪器监测分不开的另一条原因是由于大坝的特殊性和目前仪器监测的水平所决定的。大坝边界条件和工作环境较为复杂，同时，由于材料的非线性(特别是土石坝)，从而使监测的难度增大；另一方面，目前仪器监测还只能作到“点(小范围)监测”，如测缝计只能发现通过测点的裂(接)缝开度的变化，而不能发现测点以外裂(接)缝开度的变化；变形(渗流)测点监测到的是坝体(基)综合反应，因而难以进行具体情况的原因分析。正是由于上述原因，监测手段和方法必须多样化，即将各种监测手段和方法［4］［5］结合起来，将定性和定量监测结合起来，如将传统的变形、渗流、应力应变及温度监测同面波法、彩色电视、超声波、CT、水质分析等结合起来。随着科技水平的发展，一种真正的“分布式测量系统”——光纤测量系统即将面世，水科院、国电公司成都院等单位已对此作了大量的研究，也曾在三峡作过试验。该系统将光纤既作为传感部件，又作为信号传输部件埋设于坝体中，使每一根光纤成为大坝的神经，感受大坝性态的变化并具体定位，从而使监测走向立体和全方位。
目前，自动化系统还存在费用高、可靠性难以保证、监测项目不全、安装调试困难、实时化程度低等问题，笔者认为一种费用低、安装调试简单、易维护、可以进行大范围监测、实时性高的系统才是发展方向。同时，监测方法、监测量的变化(如由标量到矢量、由数值分析到图象分析)必将导致分析方法的变化。
3.4大坝安全监测的网络化、智能化、效益化
在过去的许多年中，人们总是将观测资料交由专职单位去分析，这样做要花费大量的时间，不利于及时有效地掌握大坝性态和进行最优的运行调度。同时，一般单位的资料分析总是在建立数学模型(特别是统计模型)的基础上，缺乏与具体大坝的联系及与设计标准(稳定、强度)的比较，也不利于监测技术的提高。近期，一些单位在专家系统、人工智能及决策支持系统开发中，直接将监测资料(如库水位、温度、应力、扬压力等)与设计标准(稳定、强度)对照起来用于坝体强度及稳定校核是一种很好的思路。但是，目前的大坝安全监测自动化水平多数还停留在部分监测项目数据的自动采集上，难以满足实际需要。事实上单凭监控指标来判别大坝安全是不完善的，因为目前的监控指标主要依靠经验和理论计算确定。前者人为因素大，后者由于计算理论、数学模型和边界条件的假定，误差也较大，实际应用也值得商榷。如对于土石坝，当上游库水位骤降时测压管水位不会超过监控指标，但此时上游坝体有可能失稳。我国自1987年开始的水电站大坝安全定期检查(鉴定)，是对大坝结构性态和安全状况的全面检查和评价，已得到广大科技人员认可，实践证明是有效的。它就是根据设计复核、坝基隐患、坝体稳定、泄洪消能、库区淤积及近坝库岸滑坡等方面对大坝安全进行评价。因此，大坝安全评估软件应与大坝安全定检内容相适应，应用专家系统和决策支持系统将大坝安全定检的成功经验和监测资料分析的有效方法结合起来，在此基础上实现与大坝监测数据采集系统、闸门监控系统、水库自动调度系统、水雨情测报系统的有机结合，将大坝安全作为约束条件，效益的最大化作为目标函数才能适应用户和时代的需要。
最近，国家防总在建立全国防汛决策支持系统中将大坝安全监测(工情监测)作为整个系统的一个部分，从而突出水库运行以效益为中心，大坝安全是约束条件的观点。另一方面，在大坝失事或事故中，洪水漫顶占了相当大的比例。试想：如果大坝某些性态异常或闸门起闭机损坏，而又不知近期洪水情况，如何在洪水到来时确保大坝安全?同时，运行也会影响大坝安全，如陈村大坝105m高程裂缝的出现及发展与不正确的运行方式有关；碧口大坝1995年也因泥沙淤积在较短的时间内将排沙洞口淤堵，威胁了电站安全。故为充分发挥水库效益，确保大坝安全，必须尽可能将流域水情、梯级水库调度情况及洪水预报、大坝安全监测和本水库运行调度结合起来。
另一方面，目前自动监测系统的数据采集软件均有巡测和选测功能，为适应“无人值班，少人值守”的要求，设置自动进行巡测、在线诊断、自动报警是对系统的必然要求。由于许多测值超差均由于自动化系统本身引起，故笔者建议在数据采集软件中应增如下功能：即当某测值或其变化速率超过正常范围时，系统应立即对该测点进行多次重复测量或自动加密测次，以方便系统维护和资料分析。
随着信息化的推广，大坝安全监测应主动适应时代要求，走向网络化、智能化，采用网络数据库、INTERNET/INTRANET技术，建立全国的大坝安全监测信息网是时代的要求。
4结语
通过以上分析可知，大坝安全监测实际上是一种管理，包括信息采集、处理、结论的得出、措施的制定、信息的反馈，其根本目的是为了工程效益。综合起来可以得出如下几点：
(1)大坝安全监测范围空间上应包括梯级水库；时间上应从设计开始。大坝安全监测内容应包括与大坝安全有关的泄洪及机电设备；
(2)大坝安全监测应与气象、水情、洪水预报及水库调度结合起来，使之成为水库运行调度决策支持系统的一部分，真正为工程效益的最大化服务；
(3)大坝安全监测应将大坝安全评估与设计标准、设计参数(如安全系数，可靠度指标)等指标结合起来，充分利用大坝安全定检的成功经验和方法，从而易于理解、掌握和应用；
(4)大坝安全监测应充分利用科技进步，走向即时化、智能化、网络化。
总之，大坝安全监测就是利用一切手段，确保大坝以较少的投入来保证长期、稳定、安全的运行，实现效益的最大化。
参考文献
［1］赵志仁.大坝安全监测的原理与应用［M］天津：天津科学技术出版社，1992
［2］邢林声.纪村混凝土坝基红层的恶化及其原因分析［J］.水利学报，1996，(9).
［3］邢林声，方榴声.陈村拱坝下游坝面105m高程附近水平裂缝的性态分析［J］.水力发电学报，1988，(4).
［4］SDJ33689，混凝土大坝安全监测技术规范［S］.
［5］SL6094.土石坝安全监测技术规范［S］.
关键词：大坝安全监测；时空；运行管理；网络
众所周知，大坝是一种特殊建筑物，其特殊性主要表现在如下3个方面：①投资及效益的巨大和失事后造成灾难的严重性；②结构、边界条件及运行环境的复杂性；③设计、施工、运行维护的经验性、不确定性和涉及内容的广泛性。以上特殊性说明了要准确了解大坝工作性态，只能通过大坝安全监测来实现，同时也说明了大坝安全监测的重要性。事实上，大坝安全监测已受到人们的广泛重视，我国已先后颁布了差阻式仪器标准及监测仪器系列型谱、《水电站大坝安全检查实施细则》、《混凝大坝安全监测技术规范》、《水库大坝安全管理条例》、《土石坝安全监测技术规范》等，同时，国际大坝会议也多次讨论过大坝安全问题［1］。
大坝安全监测是人们了解大坝运行性态和安全状况的有效手段。随着科学技术的发展、管理水平的提高及人们观念的转变，大坝安全监测的内涵也进一步加深。为此，笔者从分析影响大坝安全的因素入手，对大坝安全监测的若干问题进行探讨。
1影响大坝安全的因素
影响大坝安全的因素很多，据国际大坝会议“关于水坝和水库恶化”小组委员会记录的1100座大坝失事实例，从1950年至1975年大坝失事的概率和成因分析中得出大坝失事的频率和成因分别为：30%是由于设计洪水位偏低和泄洪设备失灵引起洪水漫顶而失事；27%是由于地质条件复杂，基础失稳和意外结构事故；20%是由于地下渗漏引起扬压力过高、渗流量增大、渗透坡降过大引起；11%是由于大坝老化、建筑材料变质(开裂、侵蚀和风化)以及施工质量等原因；12%是不同的特有原因所致。
通过上面的数值可以作如下分析：大坝失事的原因很多、涉及范围也很广，但大致可以分成3类。第一类是由设计、施工和自然因素引起，它没有一个从量变到质变的过程，而是一旦大坝建成就已确定了的，如设计洪水位偏低、混凝土标号过低、未考虑地震荷载等；第二类是在运行、管理过程中逐步形成的，有一个从量变到质变的发展过程，如冲刷、浸蚀、混凝土的老化、金属结构的锈蚀等；第三类是上述两种混合情况，即设计、施工中的不完善在运行中得不到改正，或者说随着时间的推移和运行管理的不力使设计、施工中的隐患发展为破坏。就目前而言，大坝安全监测主要是针对后两种情况。下面将从设计、施工、运行维护3个阶段来讨论，着重强调目前大坝安全监测容易忽视的一些方面。
1.1设计阶段
众所周知，在设计阶段，坝址的确定决定了地形、地质、地震发生频率及水文条件等；枢纽的总体布置、坝型及结构、材料选择和分区、水文资料的收集及洪水演算、地质勘探等都将影响大坝的安全。1980年6月19日，乌江渡水库泄洪水雾引起开关站出线相间短路跳闸、引出线烧断、工地停电，类似情况1980年6月23日在黄龙滩、1986年9月3日在白山等也曾发生。以上事故的发生引起工地停电和泄洪闸门不能开启的严重后果，均是由于整体布置不合理，对泄洪水雾飘移危害认识不够所致。喀什一级大坝位于高地震烈度区，粘土斜墙坝的抗震性能差，而设计又将防渗膜放在斜墙下游侧，形成潜在的最薄弱滑裂面，因而在1985年大地震时，迎水面滑落库中，其原因是坝体结构设计不合理。综上所述，大坝的许多安全隐患是由设计阶段留下的，特别是水文计算及地质勘探和处理两个方面，如纪村坝基红层问题，前期勘探工作不够是重要原因之一［2］。
1.2施工阶段
施工阶段能否贯彻设计意图、确保施工质量，特别是有效解决施工中发现的新问题是确保大坝安全的关键因素之一，如混凝土坝的温控措施、土石坝的碾压及防渗排水结构的施工、有关泄洪建筑物的机电安装等都将直接影响大坝的安全。喀什一级大坝在1982年施工中，其坝体及防渗墙都未进行碾压，致使密实度降低，在强震时容易液化和沉陷，这也是1985年地震时引起大坝整体破坏原因之一。
1.3运行管理
运行管理涉及水库调度、大坝及附属机电设施检查、监测手段及资料分析方法、大坝安全状况评价等，其中每一环节都事关大坝的安全。。佛子岭大坝1969年发生的漫顶事故，其重要原因就是因为盲目追求灌溉效益，汛期不适当地抬高运行水位所致；陈村大坝出现的105m高程水平裂缝与大坝长期遭遇高温低水位运行工况有关［3］；佛子岭、磨子潭和沟后水库等在泄洪闸门开启的关键时刻都出现了电源中断这一严重问题，说明了备用电源及汛前检查有关泄洪设备(施)的重要性，更不用说对大坝进行全面的巡视检查、仪器监测和及时的资料分析了。这里还要强调的一点就是联合调度问题，在梯级水库调度中这一点显得特别重要，如石漫滩水库溃坝与上游的元门水库溃坝是密不可分的。
2大坝安全监测的目的和意义
众所周知，大坝安全监测有校核设计、改进施工和评价大坝安全状况的作用，且重在评价大坝安全。笔者认为，大坝安全监测的浅层意义是为了人们准确掌握大坝性态；深层意义则是为了更好地发挥工程效益、节约工程投资。大坝安全监测不仅是为了被监测坝的安全评估，还要有利于其他大坝包括待建坝的安全评估。
3大坝安全监测的新内涵
通过以上分析可知，影响大坝安全的因素很多(坝址选择、枢纽布置、坝体结构、材料特性、水库调度等)、时间跨度大(从设计施工到运行管理)；大坝安全监测的目的是为了在确保工程安全的前提下，更好地发挥工程效益。随着科技的发展、人们观念的变化，实现大坝安全监测的手段和目的都有了一定程度的变化，笔者认为可从如下几方面进行理解。
3.1监测范围和内容
规范［4］［5］规定“大坝安全监测范围，包括坝体、坝基、坝肩，以及对大坝安全有重大影响的近坝区岸坡和其它与大坝安全有直接关系的建筑物和设备”。众所周知，瓦依昂(Vajont)拱坝就是由于库区发生大滑坡引起了溃坝；1961年3月6日，我国柘溪水电厂首次蓄水时，在大坝上游右岸1.55km处也曾发生大滑坡；佐齐尔拱坝1978年12月份发现拱冠向上游移动的原因就是因为离坝1.5km的地方在比坝低320m处开挖了一条排放地下水的隧洞所致。可见，关系大坝安全的因素存在的范围大，包括的内容多，如泄洪设备及电源的可靠性、梯级水库的运行及大坝安全状况、下游冲刷及上游淤积、周边范围内大的施工特别是地下施工爆破等。
大坝安全监测的范围应根据坝址、枢纽布置、坝高、库容、投资及失事后果等进行确定，根据具体情况由坝体、坝基推广到库区及梯级水库大坝，大坝安全监测的时间应从设计时开始直至运行管理，大坝安全监测的内容不仅是坝体结构及地质状况，还应包括辅助机电设备及泄洪消能建筑物等。
3.2大坝安全监测的针对性
大坝安全监测是针对具体大坝的具体时期作出的，一定要有鲜明的针对性。
(1)时间上的针对性。
由于大坝施工期、初次蓄水期和大坝老化期是大坝安全容易出现问题的时期，因此在前一个阶段监测的重点应是设计参数的复核和施工质量的检验，而后者则应是针对材料老化［7］和设计复核进行。
大坝的破坏机理研究至今还是一个薄弱环节，关键是原型破坏试验作不了，因此，加强对溃坝的分析是非常有必要的。这就要求大坝安全监测系统在关键时候能发挥作用，能得到关键数据；
(2)空间结构上的针对性。
针对具体的坝址、坝型和结构有针对性地加强监测，如针对面板堆石坝面板与趾板之间的防渗、碾压混凝土坝的层间结构、高强震地区均质土坝的液化、薄拱坝坝肩的稳定、破碎地基及深覆盖层上筑坝的基础处理及防渗、多泥沙河流的泥沙淤积、库岸高边坡的稳定等。由于总体布置不合理，泄洪水雾有可能引起跳闸等问题，应注意对雾化的监测和汛期对备用电源的检查等。再者，大坝监测应和大坝设计、施工和运行管理互相补充，特别是在设计中运用新结构、新方法、新材料，施工时发现新的地质构造和地质条件。运行遇到不利工况时，大坝安全监测理应成为检验设计、施工及运行效果的必要手段，从而为采取必要的工程措施以确保大坝安全创造条件。
3.3监测手段和方法
大坝安全监测包括巡视检查和仪器监测［4］，笔者认为巡视检查和仪器监测是分不开的。前者也要尽可能的利用当今的先进仪器和技术对大坝特别是隐患进行检查，以便作到早发现早处理，如土石坝的洞穴、暗缝、软弱夹层等很难通过简单的人工检查发现，因此，必须借用高密度电阻率法、中间梯度法、瞬态面波法等进行检查［6］，从而完成对其定位及严重程度的判定。人工巡查和仪器监测分不开的另一条原因是由于大坝的特殊性和目前仪器监测的水平所决定的。大坝边界条件和工作环境较为复杂，同时，由于材料的非线性(特别是土石坝)，从而使监测的难度增大；另一方面，目前仪器监测还只能作到“点(小范围)监测”，如测缝计只能发现通过测点的裂(接)缝开度的变化，而不能发现测点以外裂(接)缝开度的变化；变形(渗流)测点监测到的是坝体(基)综合反应，因而难以进行具体情况的原因分析。正是由于上述原因，监测手段和方法必须多样化，即将各种监测手段和方法［4］［5］结合起来，将定性和定量监测结合起来，如将传统的变形、渗流、应力应变及温度监测同面波法、彩色电视、超声波、CT、水质分析等结合起来。随着科技水平的发展，一种真正的“分布式测量系统”——光纤测量系统即将面世，水科院、国电公司成都院等单位已对此作了大量的研究，也曾在三峡作过试验。该系统将光纤既作为传感部件，又作为信号传输部件埋设于坝体中，使每一根光纤成为大坝的神经，感受大坝性态的变化并具体定位，从而使监测走向立体和全方位。
目前，自动化系统还存在费用高、可靠性难以保证、监测项目不全、安装调试困难、实时化程度低等问题，笔者认为一种费用低、安装调试简单、易维护、可以进行大范围监测、实时性高的系统才是发展方向。同时，监测方法、监测量的变化(如由标量到矢量、由数值分析到图象分析)必将导致分析方法的变化。
3.4大坝安全监测的网络化、智能化、效益化
在过去的许多年中，人们总是将观测资料交由专职单位去分析，这样做要花费大量的时间，不利于及时有效地掌握大坝性态和进行最优的运行调度。同时，一般单位的资料分析总是在建立数学模型(特别是统计模型)的基础上，缺乏与具体大坝的联系及与设计标准(稳定、强度)的比较，也不利于监测技术的提高。近期，一些单位在专家系统、人工智能及决策支持系统开发中，直接将监测资料(如库水位、温度、应力、扬压力等)与设计标准(稳定、强度)对照起来用于坝体强度及稳定校核是一种很好的思路。但是，目前的大坝安全监测自动化水平多数还停留在部分监测项目数据的自动采集上，难以满足实际需要。事实上单凭监控指标来判别大坝安全是不完善的，因为目前的监控指标主要依靠经验和理论计算确定。前者人为因素大，后者由于计算理论、数学模型和边界条件的假定，误差也较大，实际应用也值得商榷。如对于土石坝，当上游库水位骤降时测压管水位不会超过监控指标，但此时上游坝体有可能失稳。我国自1987年开始的水电站大坝安全定期检查(鉴定)，是对大坝结构性态和安全状况的全面检查和评价，已得到广大科技人员认可，实践证明是有效的。它就是根据设计复核、坝基隐患、坝体稳定、泄洪消能、库区淤积及近坝库岸滑坡等方面对大坝安全进行评价。因此，大坝安全评估软件应与大坝安全定检内容相适应，应用专家系统和决策支持系统将大坝安全定检的成功经验和监测资料分析的有效方法结合起来，在此基础上实现与大坝监测数据采集系统、闸门监控系统、水库自动调度系统、水雨情测报系统的有机结合，将大坝安全作为约束条件，效益的最大化作为目标函数才能适应用户和时代的需要。
最近，国家防总在建立全国防汛决策支持系统中将大坝安全监测(工情监测)作为整个系统的一个部分，从而突出水库运行以效益为中心，大坝安全是约束条件的观点。另一方面，在大坝失事或事故中，洪水漫顶占了相当大的比例。试想：如果大坝某些性态异常或闸门起闭机损坏，而又不知近期洪水情况，如何在洪水到来时确保大坝安全?同时，运行也会影响大坝安全，如陈村大坝105m高程裂缝的出现及发展与不正确的运行方式有关；碧口大坝1995年也因泥沙淤积在较短的时间内将排沙洞口淤堵，威胁了电站安全。故为充分发挥水库效益，确保大坝安全，必须尽可能将流域水情、梯级水库调度情况及洪水预报、大坝安全监测和本水库运行调度结合起来。
另一方面，目前自动监测系统的数据采集软件均有巡测和选测功能，为适应“无人值班，少人值守”的要求，设置自动进行巡测、在线诊断、自动报警是对系统的必然要求。由于许多测值超差均由于自动化系统本身引起，故笔者建议在数据采集软件中应增如下功能：即当某测值或其变化速率超过正常范围时，系统应立即对该测点进行多次重复测量或自动加密测次，以方便系统维护和资料分析。
随着信息化的推广，大坝安全监测应主动适应时代要求，走向网络化、智能化，采用网络数据库、INTERNET/INTRANET技术，建立全国的大坝安全监测信息网是时代的要求。
4结语
通过以上分析可知，大坝安全监测实际上是一种管理，包括信息采集、处理、结论的得出、措施的制定、信息的反馈，其根本目的是为了工程效益。综合起来可以得出如下几点：
(1)大坝安全监测范围空间上应包括梯级水库；时间上应从设计开始。大坝安全监测内容应包括与大坝安全有关的泄洪及机电设备；
(2)大坝安全监测应与气象、水情、洪水预报及水库调度结合起来，使之成为水库运行调度决策支持系统的一部分，真正为工程效益的最大化服务；
(3)大坝安全监测应将大坝安全评估与设计标准、设计参数(如安全系数，可靠度指标)等指标结合起来，充分利用大坝安全定检的成功经验和方法，从而易于理解、掌握和应用；
(4)大坝安全监测应充分利用科技进步，走向即时化、智能化、网络化。
总之，大坝安全监测就是利用一切手段，确保大坝以较少的投入来保证长期、稳定、安全的运行，实现效益的最大化。
参考文献
［1］赵志仁.大坝安全监测的原理与应用［M］天津：天津科学技术出版社，1992
［2］邢林声.纪村混凝土坝基红层的恶化及其原因分析［J］.水利学报，1996，(9).
［3］邢林声，方榴声.陈村拱坝下游坝面105m高程附近水平裂缝的性态分析［J］.水力发电学报，1988，(4).
［4］SDJ33689，混凝土大坝安全监测技术规范［S］.
［5］SL6094.土石坝安全监测技术规范［S］.
关键词：煤矿安全环境监测监控系统
引言
监测监控系统是融计算机技术、通信技术、控制技术和电子技术为一体的综合自动化产品，当将其作为一种安全预防技术设施应用到工业生产和社会生活中时，就称其为安全监测监控系统。在我国的工业安全事故中，煤炭工业的安全事故较为频发且性质严重，尤其以生产矿井瓦斯爆炸事故最为突出。为此，国家有关安全生产监督管理部门专门制定了“先抽后采，监测监控，以风定产”的十二字指导方针，由此可见，煤矿安全环境监测监控系统在煤矿安全生产中的重要地位。
一、煤矿安全环境监测监控系统组成
根据所述及概念，监测监控系统的功能一是“测”，即检测各种环境安全参数、设备工况参数、过程控制参数等；二是“控”，即根据检测参数去控制安全装置、报警装置、生产设备、执行机构等。若系统仅用于生产过程的监测，当安全参数达到极限值时产生显示及声、光报警等输出，此类系统一般称为监测系统；除监测外还参与一些简单的开关量控制，如断电、闭锁等，此类系统一般称为监测监控系统。
煤矿安全生产监测控系统层次上一般是分为两级或三级管理的计算机集散系统，一般包含测控分站级和中心站级。每个测控分站负责某几路传感器信号的采集和某个执行机构的控制，实现了采集、控制分散；中心站负责数据的处理、储存、传输，实现了管理的集中。中心站与分站和计算机网络之间的通信、传感器到测控分站的数据传输、测控分站到执行或控制装置信号的传输，是通过传输信道实现的。
监测系统一般由地面中心站，井下工作站，传输系统三部分组成。地面中心站一般有传输接口装置和若干台计算机，电源，数据处理及系统运行软件，存贮、打印、显示等装置组成。为了计算机稳定工作，一般还配备了机房恒温调节，不间断电源等辅助设施。
井下分站和传感器构成井下工作站。井下分站的作用是，一方面对传感器送来的信号进行处理，使其转换成便于传输的信号送到地面中心站；另一方面，将地面中心站发来的指令或从传感器送来应由分站处理的有关信号经处理后送至指定执行部件，以完成预定的处理任务，如报警、断电、控制局扇开启等；并向传感器提供电源。
传输系统是用来将井下信息传输至地面和将地面中心站监控指令传输至井下分站的信息媒介。信道，信息传输的通道，监测系统大多采用专用通讯电缆作为信道。传感器与分站之间一般采用直接传输方式。我国国家标准规定传感器的输出信号应满足以下几种信号：模拟量信号有三种，频率输出（5～15HZ）；电流输出为0～5mA；电压输出为0～100mV；开关量信号输出一般有±0.1mA、±5mA和200～1000HZ等。
二、煤矿安全环境监测监控系统技术指标
根据安全监测监控系统的组成，其主要技术指标，主要是以组成系统的各个子系统的技术指标为特征。
2.1测控分站容量：是输入、输出量的个数及类型。例如，模入8，开入4个接点信号、4个电流形式信号等；开出4个TTL电平、4个继电器触点输出等。
接配传感器：是指所接配传感器的种类、型号、测量范围、输出信号形式、供电电压、精度等。
检测精度：是反映分站性能优劣的主要指标之一，一般用满量程的相对误差来表示。数值越小，则检测精度越高。
另外，还有分辨率、转换时间、传输距离等指标。
2.2中心站主机型号及配置：CPU型号，内存容量，硬盘容量，软驱数量、规格，配置外设的种类、型号、数量等，另外，还有备用主机的情况。
容量：即系统可带分站的数量，例如，井下100个分站，地面10个分站。
传输速率：数字传输的波特率，例如，600bit/s，1200bit/s。波特率越高，传输效率越高。
另外，还有传输距离、可靠性等指标。
2.3系统信息管理软件开放性好：组态软件数据库提供了开放数据访问接口，可以实现数据库的二次开发。
安全性良好：所有的设计方案都充分考虑了系统的安全性，使用采集系统对监控系统的影响达到最小。
数据容量大：采用虚拟内存管理技术，理论上数据存储是无限制的（受硬盘空间和内存大小的影响）。
另外，还有响应速度、运行是否稳定、扩展性是否强、兼容性好等衡量指标。
2.4防爆及防爆标志根据国家标准的规定，爆炸危险环境用电设备分为2类。有瓦斯爆炸危险的矿井使用的电气设备为I类，除瓦斯矿井以外的爆炸危险场所使用的电气设备为II类。II类电气设备又分为A、B、C三级，这是根据使用场所的爆炸性混合物最大试验安全间隙或最小点燃电流来分的。II类电气设备还按最高表面温度的不同，分为T1-T6共6组。防爆型设备在外壳上的总标志为：“Ex”。
防爆型电气设备按防爆结构的不同，可以分为以下几种类型：增安型、隔爆型、本质安全型、通风充气型、充油型、无火花型、特殊型等等。
三、煤矿安全环境监测监控系统的种类
监测系统按工作侧重点分为环境监测系统和工况监测系统两大类。每种系统又可能包含若干子系统。如环境监测系统可能配备瓦斯突出预报子系统、顶板监测子系统；工况监测系统可能配有综采监控、胶带监控等各类子系统。
环境监测系统一般侧重于监测采掘工作面、机电硐室、采区主要进回风道等自然环境的参数，其主要功能为监测低浓度沼气（4%以下）、高浓度沼气（4%～100%）、一氧化碳、二氧化碳、氧气、温度、风量、风速、负压、矿压、地下水、通风设施、煤尘、烟雾等参数，除实时显示检测数据外，还应按《煤矿安全规程》的要求及各矿井实际情况，在一定地点及工作场所设置报警（灯光、音响）和执行装置，以便防止和预报灾害。
工况监测系统一般侧重于监测机电设备，其主要监测参数有采区产量、井下煤仓煤位、采煤机机组位置、运输机械、提升机械监控、设备故障监测及效率监测等等。但生产工况监测信息并非全部要传输到集中监控系统之中。
一些大的监控系统通常包括环境监测与工况监测两大功能，适应性更为广泛。
四、煤矿安全环境监测监控系统的结构
煤矿安全生产监控系统的系统结构分为集中式和分布式。
1.1监测监控系统人员安全意识单薄
一方面，煤矿企业内部的管理体制不健全，思想教育宣传工作不到位，对职工的物质和精神生活关心程度低，尤其是对于公职人员思想政治工作放松等等。企业和家庭没有营造有关安全生产的氛围以及政府对安全教育的监管和投入有待加强；另一方面，煤矿工作人员安全意识薄弱，没有将“安全第一”这根细弦绷紧，在实际的工作中总是存在侥幸心理、投机取巧的心理，图省事，不想麻烦，贪近利，而且有些老员工认为自己已工作多年，有着丰富的经验，居功自傲，不将企业的管理放在眼里，习惯对待新问题，不按照严格的操作流程办事，无视全部知识和操作技能，这是造成事故发生的一个重要因素。
1.2安全监测监控系统的设备落后
系统的主要传感器，如甲烷传感器，在经过多年的技术完善，稳定性和实用性已有了大的改善，，但是在实际的应用中还是出现了许多问题。如：在井下瓦斯涌出量大的情况下黑白元件反复被有害气体冲击，造成了零点漂移并使其催化性能降低，黑白原件加速衰老，抗高能冲击冲击性变差造成了原件使用寿命低、稳定性差、误差率较高等现象：抗中毒性能差；载体催化元件制作工艺较低。例如：前几年对福州煤矿监测系统的排查中发现，其使用的是我国第一批KJ系列监控系统，由多家科研单位开发，其数字化监控系统，也是有不同企业和机构完成的，设备比较落后。
1.3安全监测监控系统的针对性较弱
监测系统的安全性问题，虽然在理论上是一回事，但在实际的操作过程中会受到许多条件的限制，如地理环境、开采的条件、岩力学性质、开采的工艺等因素的影响，因而对煤矿安全监控检测的分析要实现地域、地质的针对性研究，难以实现对于监测监控的准确度，难以实现安全保证。例如山西煤田的地址结构较为复杂，地质结构为倾斜的薄煤层，稳定性极差，使得山西煤田的开采量较低的情况，生产力只能打到5万、6万，但是按照相关产业的规定，每个矿井只能布置“一采两掘”。为了应付上级的检查，监控点就设置在这个地方。在实际的操作过程中，由于开采条件较为恶劣，因而多个采矿工作面被隐蔽起来，但矿井恰恰在井下工作人员密集的地方因不符合相关规定而不布置监控探头，这使监测系统的针对性没有得到体现。
2煤矿安全监测监控系统的解决措施
2.1加强监测监控人员的安全意识
针对监测监控人员的自身素质方面的缺陷，由于他自身原因和外部原因的存在，在实际的企业管理中，应对监控方面进行严格的规定，明确职责，使每个工作人员树立“安全大于天”的观念，加强工作人员的岗前培训，使他们掌握正确的操作规范，确保他们严格遵守这些规则，当然实际的培训不仅包括理论培训，还包括现实中的技能培训，将理论结合实际，使监测监控人员提升安全意识。如：开展每周的思想教育课，宣传安全思想；组织队伍到工作者的家里了解他们的物质和精神追求，使他们在实际的工作中不再担心家里的一切，安心工作，免后顾之忧。
2.2建立监控系统
由于我们的监测监控设备有其自身的弊端，因而我们运用现代技术，相应地建立一套监控系统。派遣工作人员轮流值班，可以有效的提高工作效率，另外，我们要做好煤矿检测设备及档案的相关管理，时时关注设备的使用情况以便进行必要维护。设置专业的维修人员，定期对设备进行维修，确保监控系统的正常运转并对煤矿的瓦斯监测数据进行记录，绘制图表，确保工作人员的生命安全。
2.3提高监测监控系统的设备性能
设备既然落后，那安全性能就无法保证。科研机构需研制高性能的瓦斯传感器，寻找一种解决系统兼容性的途径或指定相关的准有技术标准，对检测系统的推广意义重大；甲烷传感器的安装地点的环境湿度较大，建议每个矿井备用一个甲烷传感器，而且必须定时检测维修，进行干燥处理；岩巷破爆以后，传感器应及时撤回，并且距离也有一定的规定，即不小于50米，避免爆破震动损坏传感器；要定期擦拭风速传感器横杆，确保测量值的准确性。例如煤矿在用的监控设备的原制作单位取得MA标志后，与矿长积极协商，制定方案，对系统进行改造，重点在于；一是统一采用显示格式的系统软件，二是如果配置稳定性在15天以上的传感元件或传感器等关联设备，严禁使用未经国家授权的安全生产监测机构进行安全性的监测。其工作在2016年之前完成，如果还有未取得新的MA标志的，就应该淘汰掉，在此之前，用系统的制造厂家继续为煤矿厂提供备件因而设备的性能对其监测监控系统十分关键，我们要提高创新精神，努力研发新的技术，生产新的产品和软件，使这些更好的应用到煤矿的监控工作中去，将那些落后的设备淘汰，新设备做好定期的监测和维修工作，为安全监测监控工作提供保障。
3结语
关键词:煤矿安全;监测监控;新标准;升级改造
一、监控系统升级改造的背景
2006年度,全国已有15万个煤矿装备了安全监控系统,国有重点煤矿的系统联网工作已经基本结束,国有地方和乡镇煤矿已有大半实施联网工程。但是由于相关标准的制定工作相对落后,致使煤矿在使用安全监控方面存在诸多问题,不能较好发挥应有作用,甚至还存在较大安全隐患。为此国家局急需制定规范性标准,以指导煤矿正确使用维护安全监控系统和检测仪器,使系统和网络发挥作用。经过一年多的征稿和编制等装备工作,国家局下发了《煤矿安全监控系统通用技术要求(AQ6201-2006)》有关的规定,要求国有煤矿在2007年底前升级改造完毕。随后国家安全生产管理总局于2007年元月4日又了《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》(1029-2007)行业标准一并贯彻实施。
二、某煤电十矿安全监控系统简介
某煤矿是新建矿井,设计能力为60万吨,2000年3月投产时期安装的矿井安全生产监测监控系统是河南理工大学(焦作工学院)研制的KJ93型。该系统装备由焦作工学院、镇江中煤电子有限公司两家设备组成,系统具有安全监测和生产调度两项功能,并以焦作工学院研制的操作系统KJ93型为主,但井下除分站外,各类传感器、断电仪、电源箱均为镇江中煤电子有限公司的产品。经过几年的运行,该系统运行故障率高,有时监测数据传输中断,经常出现数据丢失,报表打印异常等故障,日常维护工作量大,售后服务跟不上,遇到技术问题时两个厂家相互推脱,系统的异常运行严重影响了煤矿的安全生产,为此于2004年6月份对该系统进行了改造,改造成镇江中煤的KJ101监控系统,并于同年7月份改造施工完毕,经验收合格,实现了安全监测监控的独立运行系统,完善了矿井安全监测装备,拓展了系统功能,提升了矿井安全水平,为煤矿安全生产提供了保障。但是在近3年多的实际应用中,还是存在一些问题,如系统检测“冒大数”顽症;维护数据库不良容易造成系统死机;主操作系统引起的短路;断电及巡检跟踪时间缓慢等,这些都与新标准不相符合,因此有必要按照新的监控标准进行升级改造。
三、根据新标准要求我矿监控系统存在的问题
此次AQ6201-2006新标准实施的精华部分就是改善系统抗干扰性能,以期能杜绝虚假数据,误报警、冒大数、解决系统快响应速度和数据可靠性的矛盾。而我矿的监控系统在该方面表现比较突出,在运行使用过程中存在以下几方面的问题急待解决。
1、由于多方面的原因容易造成系统检测
“冒大数”,给日常安全生产管理带来较大影响。由于KJ101系统中从传感器到分站的信号传输方式,使用的200-1000频率脉冲方式,分站单片机采用计数方式采集信号,这种方式在原理上就存在着严重缺陷,上千伏的瞬变脉冲信号叠加到信号线上后,单片机无法识别干扰与信号,立刻会出现数字错乱、重新启动、胡乱报警等顽症,根本不符合新标准要求。
2、在对大量的数据库管理方面存在漏洞,一旦维护数据库不良容易造成系统死机,甚至导致系统短路故障,给安全生产带来很大隐患。
3、系统在正常巡检中存在断电时间及巡检跟踪时间缓慢的现象。加上还要兼顾显示处理、数值超限判断、断电控制、与地面通信等任务,不可能达到2秒钟内执行完断电控制,这些都与AQ6201-2006新标准“快速断电”的要求不相符合,因此有必要按照新的监控标准进行进行升级改造。
4、系统没有实现自动监控功能,无法保证在发生系统故障时在5min内投入使用。有必要根据新标准要求监控中心微机主、备机同时运行,实现自动切换,确保规定时间内实现备份主机投入工作状态。
5、还有新标准软件的四统一问题。根据新标准要求安全监控系统要统一界面、统一报表、统一菜单、统一功能,这样是为了方便煤矿安全监察人员检查,不管是多复杂的系统,命令菜单都是一致的,哪里有问题很容易发现。
四、系统升级改造方法及步骤
(一)KJ101N新型监测监控系统改造简介:此次系统升级改造是把原来的KJ101监测监控系统升级改造成符合国家(AQ1029)新标准的KJ101N系统,即从地面的微机监控室主机到井下的监控设备全部更换。井下监控仪(KJF19)逐台更换成新的四模四开(KJ101N-F1)具有FSK传输形式的监控仪,并逐步更换具有串行码传输的甲烷传感器,彻底杜绝系统“冒大数”的顽症,提高了系统传输的准确性、可靠性。并对我矿现有的三套瓦斯抽放子系统同时升级改造,并增加流量显示传感器;还将增加一套地面瓦斯发电机组正压侧的瓦斯计量综合系统。改造期间新旧系统同时运行,提前调通新系统的传输主线,待改造完毕再分路统一挂接在新的系统上,新系统独立工作。新的系统改造一台要及时联网运行一台,保持新系统的正常监测、传输,并实现各闭锁,馈电、开关量等功能,通过升级改造要达到“两秒”瓦斯超限快速断电的要求。
(二)改造方法:监测监控系统升级改造可以有多种选择方案,根据我矿的实际情况,结合系统特点,我们确定更换分站和改造新四模四开分站的方法,具体方案见以下改造步骤。
(三)改造步骤:首先在地面安装好主控制室微机系统及KJ101N系统支持软件,新系统的主传输线事先必须调通,联网试运行。利用公司以旧换新的新监控仪和新型主板逐台更换和改造井下分站,更换后还要运行老的甲烷传感器,待新的设备到位后逐步更换的具有串行码功能的新甲烷传感器,具体施工步骤及安排(略)。
五、监测监控改造工期及施工计划安排(略)
六、系统升级改造保障措施
在改造期间,将影响到原系统的正常监测,为了保证系统改造工作的顺利进行,确保改造期间的正常安全生产,根据系统升级改造的特点,特制定有以下系统升级改造期间的综合安全技术措施。
(一)保证系统改造施工的安全措施:(略)
(二)加强系统改造期间瓦斯检查的安全措施:(略)
(三)施工供电安全措施:(略)
七、系统升级改造效果
矿井监测监控系统经过升级改造,能够满足新标准(AQ1029-2007)各项要求,并解决了系统存在的频频冒大数顽症,有效防止了遇有线路接触不良或电磁干扰就会造成“假数”信号,增强了干扰防护能力;提高了断电性能,达到2秒“快速断电”要求;实现了统一的显示界面和标准的报表格式;完善了工作主机和工作备机的及时转换。由于该系统具有先进的技术支持,能够按照新标准要求运行,提高了系统稳定性和可靠性,在煤矿安全生产中将起到决定性的作用。同时由于各级监管部门能够及时监督煤矿监测设备的运行情况,大大提高了设备的使用率和完好率,因此它对改善煤矿安全状况和促进煤矿行业技术进步有着重要的意义,对新标准的推广实施更有借鉴意义,也是贯彻执行国家法律法规安全发展的具体表现。:
参考文献:
1.苏逊,张勇;怎样充分发挥煤矿安全监控系统的作用[J];煤矿现代化;2002年01期
关键词：大坝安全监测；时空；运行管理；网络
众所周知，大坝是一种特殊建筑物，其特殊性主要表现在如下3个方面：①投资及效益的巨大和失事后造成灾难的严重性；②结构、边界条件及运行环境的复杂性；③设计、施工、运行维护的经验性、不确定性和涉及内容的广泛性。以上特殊性说明了要准确了解大坝工作性态，只能通过大坝安全监测来实现，同时也说明了大坝安全监测的重要性。事实上，大坝安全监测已受到人们的广泛重视，我国已先后颁布了差阻式仪器标准及监测仪器系列型谱、《水电站大坝安全检查实施细则》、《混凝大坝安全监测技术规范》、《水库大坝安全管理条例》、《土石坝安全监测技术规范》等，同时，国际大坝会议也多次讨论过大坝安全问题［1］。
大坝安全监测是人们了解大坝运行性态和安全状况的有效手段。随着科学技术的发展、管理水平的提高及人们观念的转变，大坝安全监测的内涵也进一步加深。为此，笔者从分析影响大坝安全的因素入手，对大坝安全监测的若干问题进行探讨。
1影响大坝安全的因素
影响大坝安全的因素很多，据国际大坝会议“关于水坝和水库恶化”小组委员会记录的1100座大坝失事实例，从1950年至1975年大坝失事的概率和成因分析中得出大坝失事的频率和成因分别为：30%是由于设计洪水位偏低和泄洪设备失灵引起洪水漫顶而失事；27%是由于地质条件复杂，基础失稳和意外结构事故；20%是由于地下渗漏引起扬压力过高、渗流量增大、渗透坡降过大引起；11%是由于大坝老化、建筑材料变质(开裂、侵蚀和风化)以及施工质量等原因；12%是不同的特有原因所致。
通过上面的数值可以作如下分析：大坝失事的原因很多、涉及范围也很广，但大致可以分成3类。第一类是由设计、施工和自然因素引起，它没有一个从量变到质变的过程，而是一旦大坝建成就已确定了的，如设计洪水位偏低、混凝土标号过低、未考虑地震荷载等；第二类是在运行、管理过程中逐步形成的，有一个从量变到质变的发展过程，如冲刷、浸蚀、混凝土的老化、金属结构的锈蚀等；第三类是上述两种混合情况，即设计、施工中的不完善在运行中得不到改正，或者说随着时间的推移和运行管理的不力使设计、施工中的隐患发展为破坏。就目前而言，大坝安全监测主要是针对后两种情况。下面将从设计、施工、运行维护3个阶段来讨论，着重强调目前大坝安全监测容易忽视的一些方面。
1.1设计阶段
众所周知，在设计阶段，坝址的确定决定了地形、地质、地震发生频率及水文条件等；枢纽的总体布置、坝型及结构、材料选择和分区、水文资料的收集及洪水演算、地质勘探等都将影响大坝的安全。1980年6月19日，乌江渡水库泄洪水雾引起开关站出线相间短路跳闸、引出线烧断、工地停电，类似情况1980年6月23日在黄龙滩、1986年9月3日在白山等也曾发生。以上事故的发生引起工地停电和泄洪闸门不能开启的严重后果，均是由于整体布置不合理，对泄洪水雾飘移危害认识不够所致。喀什一级大坝位于高地震烈度区，粘土斜墙坝的抗震性能差，而设计又将防渗膜放在斜墙下游侧，形成潜在的最薄弱滑裂面，因而在1985年大地震时，迎水面滑落库中，其原因是坝体结构设计不合理。综上所述，大坝的许多安全隐患是由设计阶段留下的，特别是水文计算及地质勘探和处理两个方面，如纪村坝基红层问题，前期勘探工作不够是重要原因之一［2］。
1.2施工阶段
施工阶段能否贯彻设计意图、确保施工质量，特别是有效解决施工中发现的新问题是确保大坝安全的关键因素之一，如混凝土坝的温控措施、土石坝的碾压及防渗排水结构的施工、有关泄洪建筑物的机电安装等都将直接影响大坝的安全。喀什一级大坝在1982年施工中，其坝体及防渗墙都未进行碾压，致使密实度降低，在强震时容易液化和沉陷，这也是1985年地震时引起大坝整体破坏原因之一。
1.3运行管理
运行管理涉及水库调度、大坝及附属机电设施检查、监测手段及资料分析方法、大坝安全状况评价等，其中每一环节都事关大坝的安全。。佛子岭大坝1969年发生的漫顶事故，其重要原因就是因为盲目追求灌溉效益，汛期不适当地抬高运行水位所致；陈村大坝出现的105m高程水平裂缝与大坝长期遭遇高温低水位运行工况有关［3］；佛子岭、磨子潭和沟后水库等在泄洪闸门开启的关键时刻都出现了电源中断这一严重问题，说明了备用电源及汛前检查有关泄洪设备(施)的重要性，更不用说对大坝进行全面的巡视检查、仪器监测和及时的资料分析了。这里还要强调的一点就是联合调度问题，在梯级水库调度中这一点显得特别重要，如石漫滩水库溃坝与上游的元门水库溃坝是密不可分的。
2大坝安全监测的目的和意义
众所周知，大坝安全监测有校核设计、改进施工和评价大坝安全状况的作用，且重在评价大坝安全。笔者认为，大坝安全监测的浅层意义是为了人们准确掌握大坝性态；深层意义则是为了更好地发挥工程效益、节约工程投资。大坝安全监测不仅是为了被监测坝的安全评估，还要有利于其他大坝包括待建坝的安全评估。
3大坝安全监测的新内涵
通过以上分析可知，影响大坝安全的因素很多(坝址选择、枢纽布置、坝体结构、材料特性、水库调度等)、时间跨度大(从设计施工到运行管理)；大坝安全监测的目的是为了在确保工程安全的前提下，更好地发挥工程效益。随着科技的发展、人们观念的变化，实现大坝安全监测的手段和目的都有了一定程度的变化，笔者认为可从如下几方面进行理解。
3.1监测范围和内容
规范［4］［5］规定“大坝安全监测范围，包括坝体、坝基、坝肩，以及对大坝安全有重大影响的近坝区岸坡和其它与大坝安全有直接关系的建筑物和设备”。众所周知，瓦依昂(Vajont)拱坝就是由于库区发生大滑坡引起了溃坝；1961年3月6日，我国柘溪水电厂首次蓄水时，在大坝上游右岸1.55km处也曾发生大滑坡；佐齐尔拱坝1978年12月份发现拱冠向上游移动的原因就是因为离坝1.5km的地方在比坝低320m处开挖了一条排放地下水的隧洞所致。可见，关系大坝安全的因素存在的范围大，包括的内容多，如泄洪设备及电源的可靠性、梯级水库的运行及大坝安全状况、下游冲刷及上游淤积、周边范围内大的施工特别是地下施工爆破等。
大坝安全监测的范围应根据坝址、枢纽布置、坝高、库容、投资及失事后果等进行确定，根据具体情况由坝体、坝基推广到库区及梯级水库大坝，大坝安全监测的时间应从设计时开始直至运行管理，大坝安全监测的内容不仅是坝体结构及地质状况，还应包括辅助机电设备及泄洪消能建筑物等。
3.2大坝安全监测的针对性
大坝安全监测是针对具体大坝的具体时期作出的，一定要有鲜明的针对性。
(1)时间上的针对性。
由于大坝施工期、初次蓄水期和大坝老化期是大坝安全容易出现问题的时期，因此在前一个阶段监测的重点应是设计参数的复核和施工质量的检验，而后者则应是针对材料老化［7］和设计复核进行。
大坝的破坏机理研究至今还是一个薄弱环节，关键是原型破坏试验作不了，因此，加强对溃坝的分析是非常有必要的。这就要求大坝安全监测系统在关键时候能发挥作用，能得到关键数据；
(2)空间结构上的针对性。
针对具体的坝址、坝型和结构有针对性地加强监测，如针对面板堆石坝面板与趾板之间的防渗、碾压混凝土坝的层间结构、高强震地区均质土坝的液化、薄拱坝坝肩的稳定、破碎地基及深覆盖层上筑坝的基础处理及防渗、多泥沙河流的泥沙淤积、库岸高边坡的稳定等。由于总体布置不合理，泄洪水雾有可能引起跳闸等问题，应注意对雾化的监测和汛期对备用电源的检查等。再者，大坝监测应和大坝设计、施工和运行管理互相补充，特别是在设计中运用新结构、新方法、新材料，施工时发现新的地质构造和地质条件。运行遇到不利工况时，大坝安全监测理应成为检验设计、施工及运行效果的必要手段，从而为采取必要的工程措施以确保大坝安全创造条件。
3.3监测手段和方法
大坝安全监测包括巡视检查和仪器监测［4］，笔者认为巡视检查和仪器监测是分不开的。前者也要尽可能的利用当今的先进仪器和技术对大坝特别是隐患进行检查，以便作到早发现早处理，如土石坝的洞穴、暗缝、软弱夹层等很难通过简单的人工检查发现，因此，必须借用高密度电阻率法、中间梯度法、瞬态面波法等进行检查［6］，从而完成对其定位及严重程度的判定。人工巡查和仪器监测分不开的另一条原因是由于大坝的特殊性和目前仪器监测的水平所决定的。大坝边界条件和工作环境较为复杂，同时，由于材料的非线性(特别是土石坝)，从而使监测的难度增大；另一方面，目前仪器监测还只能作到“点(小范围)监测”，如测缝计只能发现通过测点的裂(接)缝开度的变化，而不能发现测点以外裂(接)缝开度的变化；变形(渗流)测点监测到的是坝体(基)综合反应，因而难以进行具体情况的原因分析。正是由于上述原因，监测手段和方法必须多样化，即将各种监测手段和方法［4］［5］结合起来，将定性和定量监测结合起来，如将传统的变形、渗流、应力应变及温度监测同面波法、彩色电视、超声波、CT、水质分析等结合起来。随着科技水平的发展，一种真正的“分布式测量系统”——光纤测量系统即将面世，水科院、国电公司成都院等单位已对此作了大量的研究，也曾在三峡作过试验。该系统将光纤既作为传感部件，又作为信号传输部件埋设于坝体中，使每一根光纤成为大坝的神经，感受大坝性态的变化并具体定位，从而使监测走向立体和全方位。
目前，自动化系统还存在费用高、可靠性难以保证、监测项目不全、安装调试困难、实时化程度低等问题，笔者认为一种费用低、安装调试简单、易维护、可以进行大范围监测、实时性高的系统才是发展方向。同时，监测方法、监测量的变化(如由标量到矢量、由数值分析到图象分析)必将导致分析方法的变化。
3.4大坝安全监测的网络化、智能化、效益化
在过去的许多年中，人们总是将观测资料交由专职单位去分析，这样做要花费大量的时间，不利于及时有效地掌握大坝性态和进行最优的运行调度。同时，一般单位的资料分析总是在建立数学模型(特别是统计模型)的基础上，缺乏与具体大坝的联系及与设计标准(稳定、强度)的比较，也不利于监测技术的提高。近期，一些单位在专家系统、人工智能及决策支持系统开发中，直接将监测资料(如库水位、温度、应力、扬压力等)与设计标准(稳定、强度)对照起来用于坝体强度及稳定校核是一种很好的思路。但是，目前的大坝安全监测自动化水平多数还停留在部分监测项目数据的自动采集上，难以满足实际需要。事实上单凭监控指标来判别大坝安全是不完善的，因为目前的监控指标主要依靠经验和理论计算确定。前者人为因素大，后者由于计算理论、数学模型和边界条件的假定，误差也较大，实际应用也值得商榷。如对于土石坝，当上游库水位骤降时测压管水位不会超过监控指标，但此时上游坝体有可能失稳。我国自1987年开始的水电站大坝安全定期检查(鉴定)，是对大坝结构性态和安全状况的全面检查和评价，已得到广大科技人员认可，实践证明是有效的。它就是根据设计复核、坝基隐患、坝体稳定、泄洪消能、库区淤积及近坝库岸滑坡等方面对大坝安全进行评价。因此，大坝安全评估软件应与大坝安全定检内容相适应，应用专家系统和决策支持系统将大坝安全定检的成功经验和监测资料分析的有效方法结合起来，在此基础上实现与大坝监测数据采集系统、闸门监控系统、水库自动调度系统、水雨情测报系统的有机结合，将大坝安全作为约束条件，效益的最大化作为目标函数才能适应用户和时代的需要。
最近，国家防总在建立全国防汛决策支持系统中将大坝安全监测(工情监测)作为整个系统的一个部分，从而突出水库运行以效益为中心，大坝安全是约束条件的观点。另一方面，在大坝失事或事故中，洪水漫顶占了相当大的比例。试想：如果大坝某些性态异常或闸门起闭机损坏，而又不知近期洪水情况，如何在洪水到来时确保大坝安全?同时，运行也会影响大坝安全，如陈村大坝105m高程裂缝的出现及发展与不正确的运行方式有关；碧口大坝1995年也因泥沙淤积在较短的时间内将排沙洞口淤堵，威胁了电站安全。故为充分发挥水库效益，确保大坝安全，必须尽可能将流域水情、梯级水库调度情况及洪水预报、大坝安全监测和本水库运行调度结合起来。
另一方面，目前自动监测系统的数据采集软件均有巡测和选测功能，为适应“无人值班，少人值守”的要求，设置自动进行巡测、在线诊断、自动报警是对系统的必然要求。由于许多测值超差均由于自动化系统本身引起，故笔者建议在数据采集软件中应增如下功能：即当某测值或其变化速率超过正常范围时，系统应立即对该测点进行多次重复测量或自动加密测次，以方便系统维护和资料分析。
随着信息化的推广，大坝安全监测应主动适应时代要求，走向网络化、智能化，采用网络数据库、INTERNET/INTRANET技术，建立全国的大坝安全监测信息网是时代的要求。
4结语
通过以上分析可知，大坝安全监测实际上是一种管理，包括信息采集、处理、结论的得出、措施的制定、信息的反馈，其根本目的是为了工程效益。综合起来可以得出如下几点：
(1)大坝安全监测范围空间上应包括梯级水库；时间上应从设计开始。大坝安全监测内容应包括与大坝安全有关的泄洪及机电设备；
(2)大坝安全监测应与气象、水情、洪水预报及水库调度结合起来，使之成为水库运行调度决策支持系统的一部分，真正为工程效益的最大化服务；
(3)大坝安全监测应将大坝安全评估与设计标准、设计参数(如安全系数，可靠度指标)等指标结合起来，充分利用大坝安全定检的成功经验和方法，从而易于理解、掌握和应用；
(4)大坝安全监测应充分利用科技进步，走向即时化、智能化、网络化。
总之，大坝安全监测就是利用一切手段，确保大坝以较少的投入来保证长期、稳定、安全的运行，实现效益的最大化。
参考文献
［1］赵志仁.大坝安全监测的原理与应用［M］天津：天津科学技术出版社，1992
［2］邢林声.纪村混凝土坝基红层的恶化及其原因分析［J］.水利学报，1996，(9).
［3］邢林声，方榴声.陈村拱坝下游坝面105m高程附近水平裂缝的性态分析［J］.水力发电学报，1988，(4).
［4］SDJ33689，混凝土大坝安全监测技术规范［S］.
［5］SL6094.土石坝安全监测技术规范［S］.
