大坝安全监测自动化建设研究--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

大坝安全监测自动化建设研究

发表时间：2020/10/29 来源：《基层建设》2020年第21期作者：柴永慧

[导读] 摘要：某水电站大坝监测系统自动化改造完成，实现了监测点的监测数据在线采集入库、离线分析、数据预警等功能。

         中国水利水电第五工程局有限公司四川成都 610225
         摘要：某水电站大坝监测系统自动化改造完成，实现了监测点的监测数据在线采集入库、离线分析、数据预警等功能。经过为期一年的试运行，大坝安全监测自动化系统运行稳定、可靠，人工比测偏差、有效数据缺失率和平均无故障工作时间等技术指标符合《大坝安全监测自动化技术规范》（DL/T5211－2005）要求。概述了现有的大坝自动化监测技术和发展现状。以大坝监测改造工程为应用实例，具体介绍了其大坝自动化监测系统设计与实现。该工程对原有的监测系统进行改造，实现了自动化监测、极大地提高了精度和效率；对老化严重甚至已损坏的监测仪器进行了更新，从而保证了水电站的正常运行和安全管理。陡岭子水电站大坝自动化监测系统改造经验可为其他类似工程提供参考。
         关键词：大坝；监测；自动化改造
         某水电站大坝为混凝土重力坝，最大坝高63.5m，坝顶轴线长218.0m，坝顶高程204.50m，坝顶宽25.5m。工程于2015年7月6日开始动工兴建，2017年3月初下闸蓄水，2018年8月机组投产发电，工程于2019年底全部完工。
         1某水电站大坝监测系统改造前概述
         某水电站大坝监测设施于投入运行，现有大坝变形监测、渗流渗压监测、大坝应力应变监测、边坡监测、环境量监测等监测项目，共153个监测点。其中大坝扬压力、坝基渗流、绕坝渗流、水库上下游水位、大坝裂缝监测项目前后实现了自动化监测，共22个自动化监测点，大坝其他监测项目均为人工监测。
         2大坝安全监测系统自动化改造方案
         2.1大坝安全监测自动化系统构成
         2.1.1硬件
         某水电站大坝安全监测自动化系统采用分布式安全监测系统结构，由监测仪器、数据自动采集系统、通讯设备、监测工作站构成。其中数据自动采集系统由5个采集站组成，实现对各种传感器实时数据采集、复验、存储和数据传输，数据采集装置具有电源管理、数据运算处理及网络通讯等功能。监测工作站由工控机、服务器、外部设备以及电源逆变切换装置构成，可独立完成监测数据的自动采集和测点管理功能，并具备同本系统以外的计算机网络系统进行连接的接口（主要为大坝中心调取本系统数据提供数据格式和接口）。监测工作站由一台工控机（安装相应大坝安全监控管理系统软件包）、一台服务器（安装数据库管理和网络通讯等软件等）等构成，可进行独立运行或授权控制其他独立的基本采集系统。
         2.1.2系统软件
         系统软件包括:采集软件、通用数据库软件（SQLServer2008）、安全监测自动化信息管理软件。
         1）采集软件使用北京基康公司开发的BGKLog-gerV4.3采集软件，其主要功能是对监测系统网络内的BGK－MICRO－MCU测控单元进行在线菜单编程，网络参数设置、数据实时显示，警报警示与确认、数据和图形显示、数据处理、远程控制与文件传输以及自动数据处理等。可以直接与安全监测自动化信息管理软件连接，并可连接通用商用数据及其他的图形软件进行数据的编辑、报表及其他图形在线处理。
         安全监测自动化信息管理软件。ZSK2000安全监测自动化信息管理软件，由中国水利水电科学研究院采用c/s模式开发，基于windows环境下运行，采用SQLSever通用数据库。监测自动化信息管理软件具有在线监测、离线分析、图表制作、测值预报、远程网络通讯、数据库及其管理、系统管理及安全保密等功能。可实现《混凝土坝安全监测资料整编规程》要求的各类监测资料图表的绘制与计算输出，为大坝监测资料整编的正规化和整编过程标准化提供了强有力的技术支持。
         2.2系统功能
         2.2.1数据采集、传输与处理功能
         1）系统的数据采集装置选用的测量模块能够同时接入振弦式、差阻式、电位器及CCD等类型的传感器，可满足本工程所有类型仪器的在线实时测量要求。2）系统的数据采集装置能够按照设定的时间和方式进行自动数据采集，也可按照监测工作站主机指令进行选点、巡回及定时检测。3）数据采集装置采集的电压、电流、电阻、频率等数据存入临时测值库，监测数据采集软件可自动或按照指令从临时测值库读取数据并存入测值数据库。4）安全监测自动化信息管理系统从测值数据库提取数据，对数据进行计算和分类管理，并存入SQLServer2008数据库。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

5）安全监测自动化信息管理系统能对监测数据信息进行自动检验，判断监测量是否正确，测值是否超限，并自动报警。
         2.2.2数据整编、分析功能
         1）可采用Excel表或文本格式的文件将历史监测数据、人工监测数据或系统故障时人工补测数据导入安全监测自动化信息管理系统，也可人工录入。2）大坝安全管理人员可通过人机交互方式对监测数据、大坝安全信息文档等进行快速查询、检索、编辑及导出。3）系统可对监测数据进行检验和计算，对结果进行初步分析，对异常值进行判识及预警。4）能用过程线、分布图、相关图等对监测数据进行图形化处理，图形要素可编辑，图形可打印或输出。5）具有对监测物理量特征值统计功能，具备对监测资料进行定量分析所需的主要计算、检验、评价功能。
         2.3系统网络通讯
         系统的通讯采用以太网和光纤组成星形网络方式将数据采集站的数据传输至监测工作站。
         2.4系统供电
         系统采用交流220V和直流220V双路电源供电，交流220V为主用电源，直流220V为备用电源，主、备用电源通过正弦波逆变电源装置实现快速切换，保证监测系统供电可靠。
         2.5系统防雷接地
         1）系统中每台测控装置内部及电源进线配置过压保护器。2）现地各测控单元、机箱均作接地处理，就近接入电站的接地网，接地电阻小于4Ω。3）镀锌线缆保护钢管均进行可靠接地。
         2.6系统管理
         1）系统安全管理。系统实行两级授权管理，即管理员、操作员两种权限。各级操作人员使用不同的安全管理口令登录系统。2）系统文件管理。系统文件管理功能可在系统安装调试或者系统维护完成后进行备份，也可定期对系统文件进行备份，备份信息用于后期系统维护时恢复系统。3）数据库管理。数据库管理功能可以对监测数据进行备份、还原以及远程复制。可以将任意时间段的数据手动备份出来，也可定时自动备份，备份用于后期恢复系统和数据软盘传递等。
         2.7系统电缆防护
         系统所有电缆在有电缆桥架和电缆沟的部位集中通过电缆桥架和电缆沟敷设，其余部位全部穿保护管对电缆进行保护，廊道内保护管材质为PVC管，坝面通讯电缆采用镀锌钢管保护，坝面电源和光纤采用PVC管防护。
         2.8系统人工比测
         某水电站大坝安全监测系统涉及多种类型传感器，可依据传感器类型的不同使用振弦式读数仪、数字电桥测量仪、万用表进行人工比测，具体方法如下:差阻式传感器采用数字电桥测量电阻比和电阻值；振弦式传感器采用专用（基康BGK－408）振弦式读数仪测量频率值和温度值；差动变压器式采用万用表测量电压值；CCD式传感器采用万用表测量电流值。人工测量的数据与自动监测系统采集数据进行比较，当差值超过限差时，对传感器及数据采集装置进行检查。
         3结语
         某水电站大坝监测系统自动化改造完成，实现了监测点的监测数据在线采集入库、离线分析、数据预警等功能。经过为期一年的试运行，大坝安全监测自动化系统运行稳定、可靠。人工比测偏差、有效数据缺失率和平均无故障工作时间等技术指标符合《大坝安全监测自动化技术规范》（DL/T5211－2005）要求。
         参考文献
         [1]自动化比测方法在大坝安全监测中的应用研究[J].王琼梅.科技经济导刊.2018(18).
         [2]水电站大坝安全监测自动化的现状和展望[J].吕永宁,王玉洁,沈海尧.大坝与安全.2007(05).
         [3]大坝安全监测异常测值分析及其模块的实现[J].唐敏,何金平,李珍照,吴云芳.长江科学院院报.2005(03).
         [4]大坝安全监测工作中存在的问题及其对策[J].林国良,廖寿坤,林周成.西北水电.2003(02).
         [5]姜霞.猛进水库大坝安全监测自动化系统运行与维护[J].机电信息，2014(18):177-178.