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[摘要]：本文讨论了系统集成在大坝安全监控系统的若干技术问题.总结分析了当前大坝安全监测领域的两种主流系统集成技术的集成模式。通过两种集成模式的优缺点分析比较，探讨两种模式在技术上和工程实施中的优缺点。
[关键词]：大坝安全监测 顶层信息系统集成模式 深度系统集成模式
中图分类号：TK01+2 文献标识码：TK 文章编号：1009-914X（2012）35- 0553-01
工程自动化监控是水利工程信息系统的重要组成部分，是水利工程实时数据获取的唯一手段，在数据安全的保证下实现远程遥控也是自动化监控的主要内容之一。自动化监控将防汛指挥远程调度提高到秒级，可以及时地获得工程的实时运行工况、实时安全信息和实时图像信息，也可以实时远程调度；这一切归功于科技和信息化的迅猛发展，以及先进的工业控制技术在水利行业的成功应用[1]。
综合监控的主要功能包括：对大坝的实时集中监控功能和各系统之间协调联动功能两个部分。按照监控内容可以分为：在线监控子系统、测值换算子系统、报表制作子系统、图形制作子系统、系统管理子系统。功能的设计主要按照《水电站大坝安全管理暂行办法》、《水电站大坝安全检查实施细则》、SL268-2001《大坝安全自动监测系统设备基本技术条件》和《大坝安全监测自动化技术规范》（DL/T 5211-2005）等有关规章的要求直接服务于大坝的基层管理单位，完成工程安全监控管理的全部职能，并实现管理的自动化，以提高工程安全管理的效率和质量。
1、现有系统集成模式的比较
根据国内现有的大坝安全综合监测系统集成的最新发展状况，按照继承规模和深入程度分类，目前综合安全监控系统的集成模式主要包括两种，即顶层信息集成模式和深度系统集成模式。
2、顶层信息系统集成模式
国内大坝建设早期的综合监控系统皆采用顶层信息系统集成模式。顶层信息系统集成的综合监控系统，是大坝变形观测、视屏监控和水雨情观测将集成系统和互联系统的重要监控系统统一汇聚处理，然后再显示到中央和车站的图形化人机界面上，其实质就是将早期分立监控模式下各个子系统的上下位机构拆分成两个独立的部分进行设计、实施和调试。
3、深度系统集成模式
深度系统集成模式是在总结国内外大坝安全综合监控建设经验教训的基础上，对顶层信息系统集成模式的一种继承和发展。其指导思想就是将原来分层设置的多个监控系统作为一个大规模的综合安全监控系统，进行统一设计、招标、实施和调试。深度系统集成模式的综合安全监控的内容也相应扩大，包括了原来顶层系统集成模式的综合安全监控系统、电力监控系统、环境和设备监控系统、火灾自动报警系统等多个部分。其主要特点为将分立监控系统上下位结构作为一个整体进行考虑。原来分立系统的功能统一在综合安全监控系统软硬件平台上实现完成。深度系统集成模式在接入方式上进行了优化设计，多个控制层设备可直接连接到综合监控系统的站级局域网上，这样的设计在简化网络层次的同时，还满足相关子系统设备异地通信和远程访问等功能需求。
4、两种模式的比较
自20世纪80年代开始，随着网络技术和计算机技术的发展，综合监控集成技术在国外早期建设大坝安全综合监控系统工程中逐步得到了推广应用。这段时期的大坝安全综合监控系统的集成模式大多采用顶层信息系统集成模式，强调对综合监控系统的自身性能保护，通过网关接口设备将各接入系统所上传的监控信息进行有选择性的筛选，有效得控制子系统上传点数的总体规模，从而保证自身系统的稳定性和实时性。客观来看，这种集成模式收到当时网络传送带宽和计算机软件数据处理能力等多方面因素的限制，通过有效手段控制整个系统监控点数的办法，是与当时的计算机网络技术和系统集成技术水平相适应的。
5、顶层信息集成模式的缺陷
（1）从网络资源利用率来看，一方面该模式的综合监控系统独自享用网络资源且余量较大，另一方面各重要集成子系统站间通信和远程访问等功能所需的网络通道却无法由综合监控系统提供。为了实现这些站点通信等功能，这些子系统只好采用另外再单独组网的方式来解决。这样既造成既有资源浪费，又牺牲子系统原有的部分辅助功能，同时还增加了工程整体投资成本。
（2）从软件数据采集和处理方面来看，由于该模式的综合监控系统通过网关设备将两个分开的软件平台连接在一起，使得原本可以一次完成数据采集、数据处理和数据表示的一体化软件处理方式，变成先由被集成子系统进行数据采集、数据处理、数据表示后，再转发到综合监控系统，综合监控系统接收到数据后再进行数据转换、数据处理和数据表示等过程。由此看出，在整个数据处理过程中增加了一个转换和再处理环节，直接导致系统的实时响应性受到拖累。为克服这种不利影响，综合监控系统只能采用控制系统监控点数的方法来解决实时响应性问题，这样也间接导致被集成子系统的部分原有功能被弱化或舍弃。
（3）从工程实施过程上来看，由于整个机电自动化系统层次过多、多个承包商之间接口繁琐和接口协调量过大，导致个系统的调试工作量巨大、联调次数增加，故障诊断和系统维护也极为不便。
6、深度系统集成模式的优势
深度系统集成模式是对顶端信息集成方式的一种继承和发展，可以克服顶端信息集成模式自身存在的缺陷，其指导思想就是采用同一厂家的开放性软件集成平台来构建中间控制层和上层信息监控管理层的信息共享平台。相对于顶端信息集成模式而言，深度系统集成模式具备以下优势：
（1）在控制整体投资成本的同时，强化系统功能和实现网络资源共享。由于该模式的综合监控系统在上下位机的连接方式上采用主要控制层设备直接接入综合监控系统站级局域网的方式，这样控制层设备之间的站间通信功能和远程访问、下载和维护功能，皆可以通过综合监控系统构建的全线网络来实现，这在以往顶端信息集成模式中是无法实现的。采用深度系统集成模式的综合监控系统，既满足监控管理人员的功能需求，又兼顾运营维护管理人员的功能需求，系统实现功能更加强大。同时，由于共享网络资源，集成子系统不需要再单独组网，因此整体工程的投资略有下降，系统性价比也更高。
（2）系统性能更加强大。从软件数据采集和处理方面来看，由于该模式的综合监控系统用同以厂商的开放性软件集成平台，使得大多数监控数据可以采用一次数据采集，数据处理和数据表示的处理方式，而不需要进行顶端信息方式常见的数据转化和数据再处理等过程，因此减少了中间环节，系统实时响应性得到了保证，系统监控点数的规模也响应扩大，从而导致实现功能更加完善和强大。
（3）降低了整体工程的实施难度。由于该模式的综合监控系统采用一体化设计思路，具有系统架构简约、层次简化和软件平台一体化等特点，因此在工程实施过程中，调试工作易于协调和统筹安排，部分调试工作安排在实验室即可进行，从而使整个系统的现场调试工作；量减少，现场调试时间响应缩短，现场联调次数也减少，故障诊断和系统维护较为方便。
结论
综合上述分析，以上两种集成模式的综合监控系统各有特点且结构各异，相比较而言，采用深度集成模式的综合监控系统性更优、實现功能更强和性价比较高，因此逐渐被国内各同行所接受和采纳。目前，国内大中型水库大坝安全观测根据各自的特点皆采用类似的建设模式，因此可预见，采用深度系统集成模式的综合监控系统，是目前大坝综合自动化系统发展的趋势和方向。
参考文献：
[1] 方绪顺，霍家平.整体式TS型三向测缝计构造及精度分析[J]. 北京.大坝自动化与大坝监测，2008，32（4）：48-51
[2] 中国软件评测中心. 计算机信息系统集成项目管理基础[J]. 北京.电子工业出版社，2007，91-92
[关键词]：大坝安全监测 顶层信息系统集成模式 深度系统集成模式
中图分类号：TK01+2 文献标识码：TK 文章编号：1009-914X（2012）35- 0553-01
工程自动化监控是水利工程信息系统的重要组成部分，是水利工程实时数据获取的唯一手段，在数据安全的保证下实现远程遥控也是自动化监控的主要内容之一。自动化监控将防汛指挥远程调度提高到秒级，可以及时地获得工程的实时运行工况、实时安全信息和实时图像信息，也可以实时远程调度；这一切归功于科技和信息化的迅猛发展，以及先进的工业控制技术在水利行业的成功应用[1]。
综合监控的主要功能包括：对大坝的实时集中监控功能和各系统之间协调联动功能两个部分。按照监控内容可以分为：在线监控子系统、测值换算子系统、报表制作子系统、图形制作子系统、系统管理子系统。功能的设计主要按照《水电站大坝安全管理暂行办法》、《水电站大坝安全检查实施细则》、SL268-2001《大坝安全自动监测系统设备基本技术条件》和《大坝安全监测自动化技术规范》（DL/T 5211-2005）等有关规章的要求直接服务于大坝的基层管理单位，完成工程安全监控管理的全部职能，并实现管理的自动化，以提高工程安全管理的效率和质量。
1、现有系统集成模式的比较
根据国内现有的大坝安全综合监测系统集成的最新发展状况，按照继承规模和深入程度分类，目前综合安全监控系统的集成模式主要包括两种，即顶层信息集成模式和深度系统集成模式。
2、顶层信息系统集成模式
国内大坝建设早期的综合监控系统皆采用顶层信息系统集成模式。顶层信息系统集成的综合监控系统，是大坝变形观测、视屏监控和水雨情观测将集成系统和互联系统的重要监控系统统一汇聚处理，然后再显示到中央和车站的图形化人机界面上，其实质就是将早期分立监控模式下各个子系统的上下位机构拆分成两个独立的部分进行设计、实施和调试。
3、深度系统集成模式
深度系统集成模式是在总结国内外大坝安全综合监控建设经验教训的基础上，对顶层信息系统集成模式的一种继承和发展。其指导思想就是将原来分层设置的多个监控系统作为一个大规模的综合安全监控系统，进行统一设计、招标、实施和调试。深度系统集成模式的综合安全监控的内容也相应扩大，包括了原来顶层系统集成模式的综合安全监控系统、电力监控系统、环境和设备监控系统、火灾自动报警系统等多个部分。其主要特点为将分立监控系统上下位结构作为一个整体进行考虑。原来分立系统的功能统一在综合安全监控系统软硬件平台上实现完成。深度系统集成模式在接入方式上进行了优化设计，多个控制层设备可直接连接到综合监控系统的站级局域网上，这样的设计在简化网络层次的同时，还满足相关子系统设备异地通信和远程访问等功能需求。
4、两种模式的比较
自20世纪80年代开始，随着网络技术和计算机技术的发展，综合监控集成技术在国外早期建设大坝安全综合监控系统工程中逐步得到了推广应用。这段时期的大坝安全综合监控系统的集成模式大多采用顶层信息系统集成模式，强调对综合监控系统的自身性能保护，通过网关接口设备将各接入系统所上传的监控信息进行有选择性的筛选，有效得控制子系统上传点数的总体规模，从而保证自身系统的稳定性和实时性。客观来看，这种集成模式收到当时网络传送带宽和计算机软件数据处理能力等多方面因素的限制，通过有效手段控制整个系统监控点数的办法，是与当时的计算机网络技术和系统集成技术水平相适应的。
5、顶层信息集成模式的缺陷
（1）从网络资源利用率来看，一方面该模式的综合监控系统独自享用网络资源且余量较大，另一方面各重要集成子系统站间通信和远程访问等功能所需的网络通道却无法由综合监控系统提供。为了实现这些站点通信等功能，这些子系统只好采用另外再单独组网的方式来解决。这样既造成既有资源浪费，又牺牲子系统原有的部分辅助功能，同时还增加了工程整体投资成本。
（2）从软件数据采集和处理方面来看，由于该模式的综合监控系统通过网关设备将两个分开的软件平台连接在一起，使得原本可以一次完成数据采集、数据处理和数据表示的一体化软件处理方式，变成先由被集成子系统进行数据采集、数据处理、数据表示后，再转发到综合监控系统，综合监控系统接收到数据后再进行数据转换、数据处理和数据表示等过程。由此看出，在整个数据处理过程中增加了一个转换和再处理环节，直接导致系统的实时响应性受到拖累。为克服这种不利影响，综合监控系统只能采用控制系统监控点数的方法来解决实时响应性问题，这样也间接导致被集成子系统的部分原有功能被弱化或舍弃。
（3）从工程实施过程上来看，由于整个机电自动化系统层次过多、多个承包商之间接口繁琐和接口协调量过大，导致个系统的调试工作量巨大、联调次数增加，故障诊断和系统维护也极为不便。
6、深度系统集成模式的优势
深度系统集成模式是对顶端信息集成方式的一种继承和发展，可以克服顶端信息集成模式自身存在的缺陷，其指导思想就是采用同一厂家的开放性软件集成平台来构建中间控制层和上层信息监控管理层的信息共享平台。相对于顶端信息集成模式而言，深度系统集成模式具备以下优势：
（1）在控制整体投资成本的同时，强化系统功能和实现网络资源共享。由于该模式的综合监控系统在上下位机的连接方式上采用主要控制层设备直接接入综合监控系统站级局域网的方式，这样控制层设备之间的站间通信功能和远程访问、下载和维护功能，皆可以通过综合监控系统构建的全线网络来实现，这在以往顶端信息集成模式中是无法实现的。采用深度系统集成模式的综合监控系统，既满足监控管理人员的功能需求，又兼顾运营维护管理人员的功能需求，系统实现功能更加强大。同时，由于共享网络资源，集成子系统不需要再单独组网，因此整体工程的投资略有下降，系统性价比也更高。
（2）系统性能更加强大。从软件数据采集和处理方面来看，由于该模式的综合监控系统用同以厂商的开放性软件集成平台，使得大多数监控数据可以采用一次数据采集，数据处理和数据表示的处理方式，而不需要进行顶端信息方式常见的数据转化和数据再处理等过程，因此减少了中间环节，系统实时响应性得到了保证，系统监控点数的规模也响应扩大，从而导致实现功能更加完善和强大。
（3）降低了整体工程的实施难度。由于该模式的综合监控系统采用一体化设计思路，具有系统架构简约、层次简化和软件平台一体化等特点，因此在工程实施过程中，调试工作易于协调和统筹安排，部分调试工作安排在实验室即可进行，从而使整个系统的现场调试工作；量减少，现场调试时间响应缩短，现场联调次数也减少，故障诊断和系统维护较为方便。
结论
综合上述分析，以上两种集成模式的综合监控系统各有特点且结构各异，相比较而言，采用深度集成模式的综合监控系统性更优、實现功能更强和性价比较高，因此逐渐被国内各同行所接受和采纳。目前，国内大中型水库大坝安全观测根据各自的特点皆采用类似的建设模式，因此可预见，采用深度系统集成模式的综合监控系统，是目前大坝综合自动化系统发展的趋势和方向。
参考文献：
[1] 方绪顺，霍家平.整体式TS型三向测缝计构造及精度分析[J]. 北京.大坝自动化与大坝监测，2008，32（4）：48-51
[2] 中国软件评测中心. 计算机信息系统集成项目管理基础[J]. 北京.电子工业出版社，2007，91-92