摘要:本文阐述了在大坝安全监测系统中用于传感、测量、监测的各种自动化仪器及其传感机理、优缺点、国内外应用现状。最后介绍了近年来的先进技术、设备及大坝监测自动化系统的发展方向。

    关键字:大坝；安全监测；传感器

    中图分类号：TP212.9文献标识码：A

    一、引言

    大坝监测自动化经历了从单台仪器遥测、专用测量装置、集中式数据采集系统到分布式数据采集系统的发展过程，其发展与基于仪器设备的监测系统的发展和进步密切相关，而监测系统的发展是以所有监测元件的迅猛发展为标志的，包括从相关的传感器、测量仪器到转换、处理、存储、打印和分析设备的发展。

    众所周知，大坝安全监测仪器是人们了解大坝运行状态的耳目，它要能够在恶劣环境下长期稳定可靠的检测出大坝微小的物理量变化，所以在某些方面（如在测量精度、长期稳定性方面）与其它工业监测行业相比，其要求更高、难度更大。从外部观测的静力水准、正倒锤、激光准直到内部观测的渗压计、沉降计、测斜仪、土体应变计、土压计，其自动化遥测都是建立在高可靠性的传感器的基础上。近年来，随着大型水坝建筑的增多和高科技的应用，大坝安全监测正向一体化、自动化、数字化、智能化的方向发展。

    二、变形监测

    变形观测主要是监测大坝本身及局部位置随时间的变化，即确定测点在某一时刻的空间位置或特定方向的位移，可分为水平位移监测和垂直位移监测。目前，水平位移监测自动化主要采用垂线法、引张线法及真空激光准直法；垂直位移监测自动化有真空激光准直法和静力水准法，近年还出现了采用GPS或全站仪实现水平位移监测和垂直位移监测自动化的例子。目前，在国内工程中使用的新型步进式变形监测仪器STC-50型坐标仪、SWT50型引张线仪反映效果良好。

    1、测垂线坐标仪

    随着传感技术进步，遥测垂线坐标发展到CCD式和感应式垂线坐标仪。如采用差动电容感应原理的电容感应式遥测仪，当测点相对于线体垂直方向发生位置变化时，则差动电容比值随之发生变化，通过测量电容比，测出垂直方向的位移。电容感应式坐标仪技术先进、结构简单、测量精度高、长期稳定性好、成本低、防水性能优越，适用于环境较恶劣的大坝。

    目前世界上具有研制并生产电容感应式坐标仪能力的国家仅有三个：法国TELEMAC公司研制生产的变磁阻式坐标仪；意大利国家电力局与米兰大学研制、SELL公司生产的TCE/03型变磁阻式坐标仪；我国国家电力公司电力自动化研究所研究院研制生产的电容感应式垂线坐标仪和武汉地震所研制的电磁感应式垂线坐标仪。

    2、引张线遥测技术

    在直线型坝中用引张线法测量坝体的水平位移，其原理与电容感应式垂线坐标仪相同，区别仅在于测量的方向。因其设备简单、测量方便、测量速度快、精度高、成本低而在我国大坝安全监测中起着很重要的作用。