1 前言
大壩安全監測是近幾10年中伴隨水利水電工程建設發展起來的一門涉及水工結構、電子儀表、光學物理、統計數學等多種學科的新興邊緣技術學科。上世紀70年代以前稱為原型觀測，這一時期的典型工程如新安江、丹江口、柘溪、劉家峽等，在這些工程中都布置了比較系統的觀測設施，觀測工作也取得了較大成績，積累了許多經驗。70年代中期以后，隨著科學技術的發展和安全監測人員的努力工作，監測儀器、安裝埋設技術與質量、資料分析以及觀測成果的應用等都取得了不少進展，尤其是80年代中后期以來，隨著電子計算技術的發展與應用，監測儀器自動化采集系統和資料處理分析技術得到了快速發展。這個階段的工程如葛洲壩、東江、漫灣、隔河巖、二灘等，在監測系統的設計、施工等方面都有較大改進，也相繼采用了自動化監測系統，資料方面建立了較完整的電子數據庫，在監測儀器方面的應用開始出現多元化的格局，一些振弦式儀器、差動變壓器、電感、電容式儀器以及其它類型的監測儀器得到較為廣泛的應用，這些都為大壩安全監測技術的快速發展積累了經驗、奠定了基礎。
2 監測儀器
從我國安全監測技術的發展歷程看，可以說是伴隨著監測儀器的發展而發展的。上世紀60年代以前，我國大壩安全監測儀器以進口為主，60年代以后，國產監測儀器質量有了較大提高，逐步投入工程使用，進入80年代后，隨著儀器制造技術的進步和現代工程技術的需求，一些振弦式、差動變壓器、電感、電容式儀器得到了較大發展，從此國產監測儀器進入了多元化發展階段。
2.1 內觀儀器
在我國對大壩建筑物進行內部性態長期監測的儀器主要有差動電阻式和振弦式兩類。差動電阻式儀器又稱卡爾遜式儀器，是美國加利福尼亞大學的卡爾遜博士在1932年利用電阻絲變形與電阻比成正比的原理研制成功的。這種儀器利用張緊在儀器內部的彈性鋼絲作為傳感部件將儀器感受到的物理量變換為模擬量，所以國外又稱這種監測傳感器為彈性鋼絲式儀器。這種儀器具有密封性能好、長期穩定性好、可靠度高、測試方法簡單、可兼測溫度等優點，在我國得到廣泛應用，據南京電力自動化設備廠統計，至今已生產該類型儀器20余萬支，是名副其實的卡爾遜儀器生產大國。但這類儀器由于內阻低導致電纜電阻及其變差影響測值、儀器靈敏度偏低、測量量程較小等缺點，曾一度受到工程設計人員的冷落，可喜的是國內生產技術人員在大量的科研試驗基礎上發明了五芯觀測系統，隨后又發明了利用恒流源技術的觀測儀表，徹底消除了電纜導線電阻及其變差帶來的電阻比測量誤差，使得差動電阻式儀器重獲新生，也有力地推動了我國大壩安全監測工作健康發展，可以毫不夸張地說，由于五芯測量原理的應用，我國差動電阻式儀器系統的技術性能一躍而成世界領先水平。近年來，一些特殊用途、具有特殊性能的差動電阻式儀器相繼被研制出來，如大量程、大彈模、耐高水壓的傳感器等。更有研究人員對該型儀器進行了動態性能測試，證明差動電阻式儀器的動態性能很好，其頻響范圍可達100～300Hz①，而大壩等水工建筑物的諧振頻率一般較低，約10Hz左右，這樣差動電阻式儀器系統的應用為今后大壩動態監測提供了便利。下圖為采用SZ型滲壓計監測水中爆破動水壓力實測波形圖，采樣頻率為200Hz。
振弦式儀器是利用鋼弦振動頻率隨鋼絲應力變化的原理制成的，通過電磁鐵激振鋼弦，測量由磁鐵線圈感應鋼弦振動頻率得知鋼絲應變，所以又稱鋼弦式儀器。該型儀器具有精度高、分辨率高、量程大、受環境影響小、可長距離傳輸、便于進行自動化觀測等優點，且傳感器可做得很小。在上世紀90年代中期以前，受材料和工藝限制，該型儀器國內生產質量遠不如進口儀器，90年代中后期，一些有識之士大膽引進國外先進儀器生產技術，走國產化道路，國內弦式儀器的質量有較大提高，弦式儀器在我國水利水電工程得以廣泛應用，反過來又帶動國內弦式儀器的快速發展。
除此之外，在土石壩內部變形監測中還經常用到垂直水平位移計、測斜兼沉降儀、三向測縫計等。垂直水平位移計由垂直位移（即沉降）測量和水平位移測量兩部分組成，垂直位移測量主要有水管式沉降儀、鋼弦式沉降計等；水平位移測量主要是引張線式水平位移計，這兩種儀器一般同時布置以達到垂直水平位移同時測量的目的。由于這種儀器觀測中易受摻氣、滲漏或線路不均勻沉降的影響使得整體監測精度大為降低，且安裝埋設與施工干擾較大，尤其是大斷面壩體無法做到全斷面上升，導致儀器必須分段埋設，儀器埋設后無法及時進行監測，其監測成果不能真實反映壩體施工期變形。測斜兼沉降儀系統則是通過埋設在壩體中測斜兼沉降管，采用活動式測斜儀和電磁式沉降儀進行監測，它可以從填筑施工一開始就進行埋設和監測，對位移進行累加，可獲得施工期全部位移情況，但這類儀器埋設時易受施工影響受損，不易埋設好，實踐證明，工程實踐中采取加強保護、精細施工的措施是完全可以達到預期目的。三向測縫計是用來監測面板周邊縫和斜坡壩基接縫的主要監測儀器，主要有南京電力自動化研究院研制生產的3DM型三向測縫計，另外也可用三支或兩支常規測縫計通過位移傳遞連接件組成三向或兩向測縫計。
2.2 外觀儀器
從上世紀50年代起，測繪儀器開始朝電子化和自動化方向發展，首先是測距儀器的變革。電磁測距儀的出現開創了距離測量的新紀元，以激光、紅外光以及其它光源為載波的光波測距儀和以微波為載波的微波測距儀統稱為電磁測距儀，它與傳統的鋼尺、基線尺量距相比，具有精度高、作業迅速、受地形氣候影響小等優點。隨著光電技術和電子計算技術的發展，電磁測距儀正朝小型化、智能化與多功能方向發展。電子經緯儀取代光學經緯儀后與激光測距儀組合，利用安裝在儀器內部的集成度很高的計算芯片，在實際測量時只需將各種固定參數（如測站坐標、儀器高、儀器照準差、指標差、棱鏡參數、氣壓、氣溫等）預先置入儀器，然后照準目標上的反射鏡，啟動儀器，就可獲得經修正的水平角、水平距以及目標的三維坐標，這種集測距、測角、計算記錄于一體的新型測量儀器就是全站儀，目前精密型全站儀可達1mm+1ppm/0.5”的測量精度，新一代可自動尋找目標的智能型全站儀，俗稱“測量機器人”也已問世并在工程應用，它可真正做到無人值守，操作簡便、自動化程度高，尤其適應在地勢狹窄、氣候惡劣等不適應人工觀測的位置使用。這種智能型全站儀經軟件升級可用于大尺寸地下洞室開挖的圍巖收斂監測和斷面檢測，監測效率和使用效果均優于常規接觸式測量。
GPS 工程測量系統是在美國“海軍導航衛星系統”技術基礎上發展起來的全球衛星定位系統，它由三部分組成，即由GPS衛星組成的空間部分、由若干地面站組成的地面監控系統和以接收機為主體的用戶設備。空間部分由分布在多個軌道面上的多顆衛星組成，地面監控系統的主要作用是跟蹤觀測GPS衛星，計算編制衛星星歷；監控衛星的“健康”狀況；保持精確的GPS時間系統；向衛星注入導航電文和控制指令。GPS接收機的基本類型分導航型和大地型，工程測量中一般采用雙頻多站差分接收方式提高測量精度，目前一般測地型GPS接收機的標稱精度為5mm+1ppm，實踐表明平面位置精度相當好，高程方面稍遜一些，國內工程上通過改進接收機接收方式、多站聯測、對電離層和對流層折射進行修正、對天線強制對中等措施，高程測量可達二等水準測量精度甚至更高。
正倒垂監測是大壩變形監測的重要手段，垂線坐標儀從人工觀測發展到自動遙測，遙測垂線坐標儀從接觸式發展到非接觸式，非接觸式坐標儀從步進馬達光學跟蹤式到近10幾年發展起來的CCD式和感應式垂線坐標儀。其中感應式垂線坐標儀具有測試精度高、長期穩定性好、自動化程度高、結構簡單、防水性能好、成本低等特點，特別適合在環境惡劣的大壩監測中應用。感應式垂線坐標儀根據感應原理不同主要有變磁阻式、電磁感應式、電容感應式幾種，總體講，我國垂線坐標儀從儀器品種、性價比和技術服務上都優于國外產品。
遙測引張線儀與垂線坐標儀原理一樣，除了電容感應式，還有電磁感應式、步進電機光電跟蹤式，區別在于只測一個方向位移。
靜力水準是監測壩體、基礎沉降傾斜的重要手段，因測量要求精度高、長期測量穩定可靠，用一般小量程壓力傳感器測量達不到此要求，目前的遙測靜力水準儀多采用位移測量方式測量液面變化來獲得建筑物變形。主要有電容感應式、差動電感式、步進馬達式、鋼弦式以及渦流式、超聲傳感器式遙測靜力水準儀，國產儀器與國外儀器水平相當。
真空激光準直測量系統是在激光準直測量基礎上消除大氣折射影響的一種測量大壩垂直、水平位移的系統，隨著CCD技術及激光圖像處理技術的發展，其測量精度和可靠性都有很大提高。
2.3 其它類型監測儀器
除了上述內觀儀器和大壩變形監測儀器，一些新型大壩監測儀器正由研制到逐步應用到實際工程。如光纖傳感器，按傳感器結構測量特點可分為分布式、單點式和準分布型光纖網絡式；按傳感原理可分為反射型、干涉型以及后向散射型等幾種。光纖傳感器以其靈敏度高、動態性能好、耐候性好、抗干擾能力強、自動化程度高、可實現分布式測量等優點，近幾年得到快速發展，測量參數從單一的溫度測量發展到滲漏檢測到變形、位移、應力等多參數。目前光纖溫度測量技術比較成熟并在電力、石油、水電大壩等眾多領域應用，分布式測溫精度可達0.5℃甚至更高，定位精度可達0.5m。
隨著一批高壩大庫的相繼建設，對大壩安全監測的要求也越來越高，除了過去常說的內觀、外觀等，經常要開展水力學、振動、地震監測等，這些監測項目所用到的儀器設備目前國內都有生產，在此不再贅述。
2.4 儀器選型
在計劃經濟時代，大壩監測儀器基本上是國家或行業部門定點廠家生產，幾乎沒有選擇余地，隨著我國經濟體制改革的不斷深入和建筑市場的加速發展，國內監測儀器生產廠家不斷誕生，國外的廠家也看好中國市場紛紛在國內設立代表處，土木建筑行業內部各專業口互相滲透，監測儀器設備多元化格局基本形成，如何正確選擇監測儀器系統就顯得十分重要。水工建筑物不同于其它建筑工程，具有使用壽命長、環境惡劣、建設周期長、結構性態復雜、安全要求高等特點，所以對大壩監測儀器選擇一般應遵循以下幾個原則：
1）長期穩定性好，可靠度高，使用壽命至少10年以上；
2）儀器的耐候性好，尤其是防潮密封性能要好，能在潮濕環境和一定水壓力下正常工作；
3）儀器的分辨率、精度和量程要滿足預定的要求，觀測結果不應受長距離測量和環境溫度變化的影響或者這些影響應該容易消除；
4）儀器結構牢固，能承受一定的振動和碰撞；
5）與工程等級相匹配，經濟合理。
在實際工作中由于大壩監測的特殊性，雖然生產廠家較多，但各有所長，有很多儀器的可選擇性并不大，在選型時應事先對儀器的使用條件和使用歷史有比較詳細的了解。筆者根據國內工程經驗，總結有以下幾點體會供選型時參考。
1）我國的差動電阻式儀器水平處于世界領先水平，經過工程實際檢驗基本可以滿足大壩安全監測要求，其壓力、孔隙水壓力儀器精度偏低，工程上一般采用振弦式儀器補充；振弦式儀器經過近幾年發展，國產儀器水平基本接近進口儀器水平，造價有很大降低，目前在工程上普遍應用，大有取代差動電阻式儀器的趨勢，不過筆者認為這兩種儀器各有所長，應根據工程特點區別對待，不可偏廢。
2）外部變形監測中測繪儀器精密測量仍以進口主機為好，國內儀器一般精度偏低，可在低等級測量或土石壩中應用，至于垂線、引張線觀測設備，國產感應式儀器就好。
3）巖土邊坡類觀測儀器如測斜儀等進口儀器性能明顯優于國產儀器，國外儀器之間差異也很大，可根據工程等級和測量精度合理選用。
4）其它一些新型儀器不可盲目應用，應在試驗驗證基礎上慎重采用。
5）在選型時要分清分辨率、靈敏度、精度、檢驗誤差等概念及其相互關系，比如分辨率高不一定精度就高，所以有些儀器制造者過分提高分辨率的做法就可能是個陷阱。再有就是長期穩定性問題，可以說后來研制生產的儀器很少做長期穩定性試驗，這是一個非常值得重視的問題，由于大壩監測儀器大多是埋入式，安裝后無法更換，一旦儀器長期穩定性不好，將導致整個監測系統無法應用。目前工程上控制儀器質量一般以現場檢驗率定為依據，但現場檢驗率定結果反映的是儀器當前的狀態，不能完全反映儀器的長期穩定性好壞，雖然檢驗指標中的靈敏度相對誤差、零度電阻等指標可以反映儀器的穩定性性能，但由于廠家和現場所采用檢驗方法和條件不盡相同，可比性差，所以在選型時要對儀器的工程應用情況進行詳細的考查。
3 監測自動化技術
上世紀70年代以來，世界各國監測儀器和監測技術得到了很快的發展，大壩安全監控的理論和方法不斷成熟，大壩安全監測和管理的自動化技術日趨完善，世界上一些大壩開始實現或基本實現了無人值守，通過自動化采集裝置對大壩安全監測儀器實施自動定時數據觀測，通過已建的個性化監控模型進行監控量的預測預報，使大壩安全監測在大壩安全管理中作用發揮得淋漓盡致。我國在監測自動化技術研究方面也不甘落后，上世紀80年代中后期，一批水電站相繼上了自動化項目，那個時候的自動化采集系統在穩定性、耐候性、兼容性等方面還存在很多問題，比如有的自動化系統上了之后，系統不穩定不能正常采集，又沒有留下人工觀測接口而不能采集數據，致使觀測數據中斷。可以說這個階段自動化系統成功的不多，經驗教訓不少，使人們曾一度對監測自動化技術持懷疑和觀望態度。進入90年代，自動化技術開始向多元化發展，主要分為監測資料處理分析自動化和采集自動化，這一時期隨著電子計算機和軟件的發展，利用計算機對人工采集的觀測數據進行自動化計算處理分析十分普遍，涌現了許多監測資料處理分析的專門軟件，包括資料的錄入、自動檢錯、物理量計算、統計報表、繪圖以及自動建模等諸多功能，版本不斷更新，一些水電站利用電子計算機對以前幾十年的觀測數據建立了電子數據庫。資料分析模型得到了空前發展，統計模型、確定性模型與混合模型三大模型技術日趨完善，在許多水電站開始應用，準確性較高。一些學者利用模糊數學理論和人工神經網絡技術建立監測預報模型、利用三維有限元分析對大壩建筑物特性參數進行反演分析等等都取得了可喜的成果。在自動化采集系統方面，隨著電子技術的不斷進步，在吸取了前期失敗經驗的基礎上大膽創新，終于在90年代中后期有了突破性進展，目前國內監測自動化系統不論在穩定性、適應性和兼容性方面都有了長足進步，其典型代表如南京電力自動化研究院的DAMS系統，采用分布式采集方式、CANbus/RS-485總線，兼容差動電阻式、振弦式、電容、電感、電位器、變送器、激光準直等各種類型的傳感器，可通過光纖、電話線、雙絞屏蔽線以及微波通訊進行數據傳輸，可同時進行人工觀測。
4 監測設計與施工
4.1監測設計
一個工程安全監測工作的成敗除了選擇可靠的監測儀器系統外，搞好監測設計與施工是至關重要的。水工建筑物及其基礎的設計、施工與運行，雖然已積累了相當豐富的實踐經驗，但由于人們對地質條件、水文以及自然環境的影響等認識尚有一定的局限性，再加上大壩安全日益受到人們的重視，大壩安全監測重要性越來越顯現出來，總的來說，大壩安全監測的意義和目的可以從以下四個方面來體現。
（1）作為監測大壩安全的耳目。通過安全監測掌握建筑物狀態變化，能及時發現異常并采取措施，確保工程安全運用；
（2）驗證設計，提高設計水平。通過監測可以驗證設計中所用公式和參數的正確性，從而提高設計水平；
（3）作為施工決策的依據。通過監測檢查施工質量，掌握施工過程中壩與基礎的實際性態，從而確定、調整設計或施工技術方案；
（4）充分發揮工程效益。通過安全監測判定建筑物在各種運用條件下的安全程度，以便在確保建筑物安全的前提下，充分發揮工程效益。隨著監測技術的進步和自動化程度越來越高，大壩安全監測在發揮工程效益方面的作用日益突出，例如在1998年長江流域特大洪水期間，清江隔河巖工程依賴及時準確的監測數據超設計防洪水位攔蓄清江洪水，為減緩長江干流特別是荊江大堤的抗洪壓力起到了重要作用。
監測設計應在工程設計的初始階段納入設計整體計劃，隨著工程設計的進展，一些工程地質、結構的特殊問題和關鍵技術問題乃至設計計算的一些假定逐步顯現出來，從而不斷修訂和補充安全監測設計，甚至在施工階段，由于一些原先未發現的工程問題暴露出來，都應及時根據水工設計及時的修改監測設計。實踐證明，要做好監測設計工作還應考慮以下幾個方面的問題。第一，安全監測系統的結構要完整，既突出重點，又能兼顧一般，項目要盡量齊全，可以互相補充、互相印證；監測儀器的數量要考慮正常失效后的替代問題，既不宜過多，也不應太少，重點部位、重點項目應考慮必要的補充；要充分考慮環境原因量和結構效應量之間的相互關系進行系統布置設計，以提高監測數據的應用價值。比如土石壩滲流觀測，一般應設置雨量監測手段，以便從監測成果中扣除降雨的影響。第二，在做監測設計時必須要考慮各項監測的目的，避免設計的盲目性。每一項監測項目在設計時就應考慮監測的手段、監測結果的處理方法、形式以及監測結果如何應用與評價。有時在監測儀器布置上盲目追求多而全，而對浩繁的觀測資料堆積不問；有的監測系統觀測了一堆數據，由于系統可靠度低、計算理論不夠完善致使計算結果無法應用；有的監測項目缺乏科學合理的監控指標達不到監控目的，等等，這樣的結果是不但浪費了建設資金，更使人們對安全監測的真正意義感到困惑，所以這個問題必須引起設計人員注意。第三，重視儀器監測，逐步實現自動化在線監控，但不能忽視人工巡視檢查。國內外大壩安全監測的經驗教訓告訴我們，有不少的壩出現險情的部位并不發生在監測儀器斷面上，還有的大壩雖然有完整系統的監測儀器系統還是失事了。因此安全監測儀器系統不能包攬大壩的安全，這是必須正確認識的，因為不論安全監測部位如何周到，監測項目如何齊全，但就樞紐整體而言，仍屬局部；而且人們對事故類型、可能發生的部位和時間尚不能預料。為了大壩的安全，必須高度重視人工巡視檢查，由掌握和熟悉建筑物及其基礎全面情況的監測人員或設計人員進行經常的或定期的全面、深入、細致的現場目視檢查，與儀器監測緊密結合、綜合分析，以達到確保大壩安全的目的。目前雖然這項工作被寫入規范，大多數工程也都在做，但由于實施人員素質和經驗欠缺等原因使得巡視檢查的深度不夠，有許多還停留于形式和表面，有的僅僅反映監測儀器的狀態等等，這一點應引起高度重視，加強巡視檢查人員的培訓，使巡視檢查發揮出應有的作用。
隨著技術的發展和人們對大壩及其基礎的認識越來越深入，監測設計的理念也在發生著變化，由原型觀測到安全監控，由儀器監測與巡視檢查相結合的常規監測方法到基于專家系統的智能化監控系統，由靜態點式監測到動態的分布式監測等等。關于水工建筑物是否需要開展動態監測的問題，過去很多人認為：水工建筑物的自振頻率很低，對有害振動反應緩慢，宏觀監測重于微觀監測，外觀監測重于內觀監測。但事物都有兩面性，我們知道，任何結構的破壞都是從材料的微觀破壞開始的，只是人們對微觀結構的變化不易覺察而已，今天我們可以借助先進儀器來測量這些微觀變化，還事物的本來面目。比如混凝土裂斷過程就是一個從微觀到宏觀的變化過程，其首先表現為應力集中，超過混凝土容許拉應力而出現微裂縫，然后由于混凝土的黏聚力不斷抵抗拉應力導致裂縫緩慢擴展，進而裂斷，如果在應力集中過程甚至初裂階段能監測到這個變化，采取卸荷、補強等措施，就可以預防裂縫的產生或擴大。目前國內外大壩安全監測系統均采取靜態觀測方法觀測應力、變形、位移等特性參數并進行工作性態評價，但大壩的運行過程實際是一個動態的過程，尤其在洪水、地震以及水位、水流急劇變化時，其動態特性更為重要，此時靜態觀測往往不易捕捉到諸多不利的數據，致使觀測結果不能準確反映大壩的真實變化，影響決策的準確性與及時性，對大壩的安全運行產生不可忽視的隱患，甚至潰壩。因此，開展大壩動態安全監測才能真正地做到實時監控，我們期待大家都來重視并研究這個問題，使大壩安全監測更好地為大壩的安全運行服務。
4.2監測儀器施工
一個好的安全監測設計要付諸實施，施工階段十分關鍵。簡單地說，安全監測施工就是將監測儀器系統按設計的位置根據土建施工進度進行安裝或埋設。這個工作看起來似乎比較簡單，但在實際工作中由于施工經驗不足、現場環境的復雜性以及施工組織措施不到位等原因往往影響安全監測的實施效果與質量，從而影響監測數據的真實性與可靠性乃至引起誤判。下面就如何搞好監測儀器施工談幾點看法。
（1）儀器埋設人員應熟悉儀器結構原理及特性，在施工前應仔細研究工程設計資料、工程地質資料，充分理解設計意圖。這一點非常重要，同樣的監測儀器在不同的場合會有不同的作用和監測目的，施工環境、地質條件的差異以及不同類別的儀器等都會影響施工技術方案，千萬不可千篇一律的套用施工技術方案。比如在混凝土和基巖中埋設應變計、鉆孔埋設測斜管與土石壩填筑過程埋設測斜管、差動電阻式儀器與振弦式儀器等等都是有區別的，這些有的在規范或設計文件中做了規定，更多的時候要靠實施人員根據設計意圖和現場條件來分別對待。所以對監測儀器埋設人員的要求不但要具備一定的水工建筑物知識，還應熟悉儀器的結構原理、熟悉施工流程和特點，這樣在現場儀埋邊界條件發生變化時就能根據現場的具體情況采取合適的方法進行儀器的安裝埋設，以保證監測目的的實現，所以說儀埋人員具備一定的專業素質和豐富的現場經驗是非常重要的。
（2）加強施工期資料整理工作，施工期資料整理的重點應該放在資料的真實性和可靠性方面，由于儀表飄移、人員誤差、特殊環境和施工影響、監測設施損傷等等原因都可能引起監測成果的較大變化，這些必須在施工期及時得到消除和確認，以便資料分析時加以區別。在這里有一個問題值得提出，那就是儀器率定計算問題，我們知道許多儀器的測試原理是基于被測試物理量與輸出電信號成線性關系或近似線性關系，所以我們一般規定監測儀器的線性關系要好，比如對差動電阻式儀器的端基線性要求在2％F.S，而實際上這些儀器的被測試物理量與輸出電信號大多是近似成線性關系的，比如差動電阻式儀器的溫度與電阻、振弦式儀器的鋼弦頻率與變形等都不是嚴格的線性關系，在過去為了計算方便，規定按線性關系進行率定計算，如今電子計算機的應用十分普遍，對其進行多項式回歸計算已不是難事，筆者經過多次試算，計算精度可提高一倍以上，建議在整理資料時改用非線性計算參數以提高監測物理量的計算精度②。
（3）關于儀器率定問題，由于監測儀器埋設很多情況下是無法更換的，屬于隱蔽工程，儀器的好壞直接關系到安全監測的成敗，所以技術規范規定所有的監測儀器埋設前必須進行率定檢驗，目前有許多中小工程的監測儀器還是以儀器出廠率定為依據，這是對工程不負責任的做法。關于鋼弦式儀器的絕緣檢驗問題，目前的規程規范未提出明確規定，許多監測人員對此也缺乏足夠的認識，認為弦式儀器絕緣度低并不影響儀器的測值，但是監測儀器是長期埋設在水工建筑物結構內，需要進行長期監測，儀器絕緣度偏低，甚至儀器內部受潮或進水，短期內可能不會影響測值，但必定造成儀器內部結構物理特性和電氣性能產生緩慢變化，這就影響儀器的長期穩定性，甚至儀器失效，所以應重視監測儀器絕緣度檢驗。還有一種情況就是目前一些儀器廠家的率定方法與施工時不盡相同，導致一些穩定性參數不滿足要求而引起爭議，比如相對誤差、溫度系數等就經常出現這種情況。可喜的是監測儀器檢驗率定標準正在編制中，這些問題有望得到解決。
（4）關于儀器設施保護問題，主要有兩個方面，一是儀器安裝埋設過程的保護，二是儀器設施安裝埋設好后運行過程中保護。首先在儀器安裝埋設過程，由于施工交叉作業，土建施工的大方量、大機械設備以及現場惡劣環境等，而監測儀器多為精密電子儀器設備，對震動、防水防潮等要求較高，這些使得監測儀器的現場保護具有一定的難度，也是監測儀器施工的關鍵點。要做好儀埋的保護工作，首要的還是責任心，這是搞好儀埋工作的前提，所以良好的職業素質與素養是十分必要的；其次是要抓住影響儀埋質量的關鍵點，比如電纜、接頭、填筑與覆蓋等等，值得強調的是電纜牽引和接頭的處理，因為監測儀器的監測全靠電纜將信號傳輸到壩外或廊道進行觀測，電纜施工的時間和空間跨度都很大，極易受到損傷和破壞，尤其是電纜受到暗傷和接頭處理不好是危害最大的，往往不易被及時發現，隨后慢慢銹蝕導致測值不穩、漂移直至完全測不出，有時還會出現電纜集中被盜割后無法識別的問題。這些都說明重視監測儀器的安全保護是十分關鍵的。
（5）關于監測儀器施工專業化問題。隨著水電建設規模的不斷擴大以及人們對大壩安全的越來越重視，安全監測儀器施工的規模越來越大，施工隊伍的數量也與日俱增，加上交通、建筑、巖土專業的監測隊伍不斷滲透，推動大壩安全監測施工技術不斷發展，對監測儀器施工專業化的需求也越來越緊迫。監測儀器施工專業化，主要表現在兩個方面，一是監測儀器施工隊伍的專業化，我國從上世紀50年代起，一些水電施工單位相繼成立了安全監測專業班組，專業從事監測儀器埋設與觀測工作，各大設計院也設立了監測專業設計室，為了進一步推動安全監測專業技術的發展，相繼成立了大壩監測技術信息網、中國水力發電工程學會安全監測專業委員會等一些學術機構，這些都為安全監測技術的交流與發展起到了重要作用，隨著我國水電工程建設體制的變革和安全監測項目單獨招投標的推行，安全監測施工隊伍越來越多，許多設計院、科研機構、大專院校、儀器生產廠商甚至一些工程業主紛紛參與安全監測施工，總的來說對推動我國安全監測技術的發展起到了一定的作用，但由于技術水平和施工經驗參差不齊以及一些不正當競爭，使得一些工程的監測項目無法達到預期目的，這在我國的一些工程上是有著慘痛教訓的，為此我們期待進一步規范安全監測施工準入和招投標活動。近年來一些人或單位忽視了監測施工的重要性，在選擇施工隊伍時片面強調資料分析處理能力而不太注重施工經驗和施工保障能力，這是十分不妥的。監測儀器施工專業化的另外一個方面就是施工設備和工器具的專業化，我們知道，監測儀器施工是一項十分精細的工作，安裝埋設過程需要借助許多設備和工器具，由于監測儀器和施工環境的多樣性，需要一些特定的設備和工器具，受經濟條件、建設體制以及思想觀念等的限制，我國在監測儀器施工設備和工器具的專業化發展方面是十分緩慢的，可喜的是目前一些專業施工隊伍已開始著手研究和總結專用的監測儀器施工設備和工器具，這必將推動我國監測儀器施工技術水平和質量不斷提高。
5 結語
雖然我國大壩安全監測技術在近十余年得到了空前的發展，但相對于水電大壩安全高效運行的需求來說，還有很大的發展空間，尤其是近年來一些巨型的高壩大庫相繼開工建設，給安全監測技術領域提出了許多新的課題。在監測技術標準化建設和監測施工走專業化發展道路等方面還任重道遠，一些新興的監測技術如：大壩安全監測實時監控預警預報系統、基于分布式光纖傳感監測技術和傳導型纖維傳感技術的智能化監測系統、大壩動態監測系統、大壩CT層析技術等，都還處于研究階段，期待廣大的安全監測技術人員進一步研究，早日為工程服務。
參考文獻：
1、大壩和巖土工程中埋設儀器選型問題的探討 儲海寧 大壩監測技術 2006.2
2、差動電阻式儀器溫度檢驗限差的討論 邵乃辰 水電自動化與大壩監測 2004.2
3、混凝土大壩安全自動化監測技術的發展方向 劉觀標 水電自動化與大壩監測 2004.2
4、簡論水工建筑物及其基礎安全監測系統設計 曹樂安 大壩安全監測與監控，中國水利水電出版社，2004.10
