船闸作为水利工程的重要组成部分，承担着航道上船只的通行与水位调节任务。船闸工程的安全运行直接关系到航道运输的畅通和安全。随着科技的发展，船闸工程的安全监测和自动化研究成为了提升船闸运行效率与安全的关键。本次研究以船闸工程为研究对象，从船闸工程的特点出发，系统地分析了安全监测设计原则、监测项目的设置、安全监测技术、自动化监测系统等方面的理论与实践，旨在为船闸工程的监测与自动化研究提供专业指导。
船闸工程具有结构复杂、工作环境恶劣的特点。其主要由闸首、闸室、输水系统、闸门、阀门、引航道及其相应设备构成。船闸的主要特点表现在以下几个方面：闸门在注满水头和下游壁作用下可能出现水平位移，闸室墙壁也可能因侧向水头和壁后填充物的影响产生倾斜和变形；船闸基础部分容易积累过多不规则沉积物，对结构的稳定性构成威胁；船闸在上游源头的作用下可能发生基底渗流等现象。这些特点决定了船闸工程安全监测的复杂性，需要通过科学的设计原则来确保监测工作的有效性。
在安全监测设计原则方面，必须明确监督的目标，并与工作实际紧密结合，综合考虑整体和协调有关项目的安排。监测仪器与设施的布置需确保重要项目能够在恶劣的气候条件下得到持续监测。同时，监测仪器与设备应当耐用、可靠、实用，并能有效推动监测仪器自动化监测的研究与开发。
监测项目的设置是安全监测工作的核心。变形监测分析、应力监测分析、渗压和渗流监测分析以及水位观测是监测项目的主要内容。具体而言，变形监测分析包括船闸的水平位移监测和垂直位移监测，其中水平位移监测主要采用引线法、瞄准线法、激光瞄准直法、交会法等技术，垂直位移监测则主要采用精密水准测量法和静态水准测量法。应力监测分析则关注船闸底板的应力，以及土压力和基底反力。渗压和渗流监测分析关注闸底板压力、侧壁后的侧向渗流以及船闸内的流量压力。水位观测则着重于上下游水位的自动监测。
监测技术是实现船闸工程安全监测的关键。外部变形监测、内部变形监测、应力监测和渗流监测都是监测技术的一部分。外部变形监测包括水平位移监测和垂直位移监测，而内部变形监测则依据结构分段数量，建议按结构缝数量的10%至30%组织设置。应力监测分析涉及混凝土应力监测和土压力监测，而渗流监测则关注船闸底板下渗压的监测、侧壁后的侧向渗流监测以及船闸内的流量压力监测。
自动化监测系统是提升监测效率与准确性的关键。自动化监测仪器需具备高灵敏度、稳定性好、测量范围小、不受环境影响等特性。主要监测工具包括张力线仪、静力水平仪、渗流压力表、水位表、应变表、土压表、钢筋表和测缝计。通信网络分析主要利用光纤通信，因其长距离传输、防雷击和性能稳定的特点，有利于监测工作的开展。数据采集装置是自动监控系统的核心，要求具备测量控制、显示打印、查询测试和系统性能控制的功能。监测主机及数据采集软件、数据管理软件是监测系统的控制中心，能够接收各数据采集设备的数据，实现数据的采集、监控数据存档、绘制实时曲线和自动报警等功能。
总结来说，船闸工程安全监测及自动化研究涉及的范围广泛，包含了监测设计原则、监测项目设置、监测技术以及自动化监测系统的构建等多个方面。对于船闸工程的安全监测，不仅要重视监测仪器与设施的科学布置，还要关注监测数据的准确获取与分析，通过自动化技术提高监测效率和精确度，从而保障船闸工程的安全运行。
