大坝安全监测自动化系统工程案例.doc

水利工程管理技术

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职业教育水利水电建筑工程专业

《水利工程管理技术》

大坝安全监测自动化系统工程案例

《水利工程管理技术》项目组

2015年4月

大坝安全监测自动化系统工程案例

——安徽省某大型水库大坝安全监测自动化系统改造简介

(一)改造前已有的监测项目(人工观测)

1.垂直位移监测

采用一等水准网控制测量，具体测点为:

①水准基点网远离坝区1km以外，由4个点组成，为冲1-冲44点。

②工作基点网位于坝区内，由7个点组成。

③垂直位移观测点，坝顶沉降观测点共7点，坝基沉降观测点共22点。

2.水平位移监测

采用垂线法，共设置了20条正垂线和3条倒垂线。采用的仪器分别为CG-2A型垂线观测仪23台、ZT-400型正垂设备20套、YT-400型倒垂设备3套。

3.裂缝监测

在重点坝垛的重要裂缝上布设25支CF-5差动电阻式测缝计，用SQB-2型数字式水工比例电桥测量。

4.温度监测

电阻温度计共40支，其中坝基温度计6支，垛墙混凝土温度计10支，垛内气温计10支，水温计14支。

5.环境量监测

①气温:在坝顶设有四台温度自记钟；

②库水位；

③雨量。

(二)大坝安全监测自动化系统

大坝安全监测自动化系统是根据国家大坝安全监测技术规范及设计要求，在原有监测系统的基础上，对监测项目进行补充完善，对监测设施进行更新改造而成。大坝安全自动化监测系统由安装在大坝内的12个分布式数据采集单元DAU和安装在水库管理中心的大坝安全监控管理系统组成。水库管理中心与现场DAU之间由通信光缆联接，通讯方式为RS-485现场总线(CANBus)。现场数据采集单元DAU由安装在管理中心的监控主机统一控制采集数据。

1.自动化监测项目

(1)位移监测

垂直位移仍采用人工观测，但观测资料纳入监测自动化系统数据库。

大坝水平位移观测采用垂线法，20条正垂线、3条倒垂线，共23个观测点均采用电容式垂线坐标仪实现自动监测。

(2)绕坝渗流及地下水位

新增绕坝渗流观测点共11个；新增地下水位观测点共21个。上述观测点均采用振弦式压力传感器实现自动监测。

(3)应力、应变及温度监测

新增钢筋应力计共17支，新增渗压计(垛墙硅)共6支，新增测缝计共18支，新增16个温度计(垛内气温、垛墙硅温度各8个)，新增4个保温层温度测点(拱圈、通气孔各2个)。以上均实现自动监测。原有内观测点经检测符合自动化要求的温度计34支、测缝计22支，共56支(电阻式)也实现自动监测。

(4)环境量监测

新增老厂尾水位监测点(振弦式))1个和地区气温(电阻式))1个，这2个点纳入自动化系统。

2.自动化监测仪器选型

自动化仪器选型原则:在满足精度要求的前提下，考虑其技术先进性、可靠性和长期稳定性，并且有工程成功应用实例。

①优先采用国内成熟的产品(通过省部级鉴定的产品)，并且尽量采用统一类型的监测仪器，以减少系统构成的复杂性。

②监测仪器和监测系统的性能要求是低故障率、高可靠性，确保自动化监测系统既实用又能长期稳定运行。

③采用的监测仪器和数据采集单元的生产厂家要具有技术质量监督局颁发的计量产品许可证。

④组成的自动化监测系统可维护性好，易于扩展，且满足《混凝土大坝安全监测技术规范》和《大坝安全自动监测系统设备基本技术条件》的有关规定。

3.数据采集单元

本系统选用南瑞集团公司生产的DAU-2000系列分布式数据采集单元。外形及内部布置见图6-24。

图6-24DAU-2000分布式数据采集单元

4.监控管理系统

监控管理系统主要介绍在线监测、图形报表、离线分析、测值预报和数据管理。

(1)在线监测系统

在线监测系统实现对所有测点的远程测量、入库、计算、安全评估自动化。系统主要包括数据采集系统、测值计算整编、在线快速安全评估(实时监控)三个主要部分。在线监测系统框图见图6-25。

图6-25在线监测系统框图

①数据采集系统

数据采集系统，定时采集监测数据，并对异常怀疑点自动复测，对报警测点可以发送报警消息，真正实现“无人值守”功能。

数据采集系统还可以直观地显示监测仪器布置图、监测网络系统配置图，用户直接在图上选择测点进行测量、查询监测数据、绘制过程线以及查询测点的属性。监测数据显示界面由用户自己定制，可以选择以过程线、分布图或数据的方式来实时显示自己关注的测点组合的测值。

数据采集系统允许通过管理单位局域网登录监控主机实现数据采集的异地控制。

②成果计算整编

测值计算整编具有独立的用户界面，可对任一测点进行公式的编辑、查询，计算方案可以任意设置，缺省为处理所有最新测值。对常见观测项目的计算方法提供详细的在线帮助。

③在线评估(实时监控)

在线评估模块，提供对评判准则的管理、评判方案的设