大坝渗流自动化监测系统组建浅析-论文网

分类：机械论文发表 时间：2011-03-10 09:25 关注：(1)

大坝渗流自动化监测系统组建浅析
（张宗超 枣庄市鸿禹水利监理中心 277100）
王胜利 王翠芹 山东省水利疏浚工程处272021
摘要：目前随着传感器、计算机网络技术的发展大坝安全监测自动化发展成为趋势，监测系统的组成结构与设备选择是安全系统能否长期正常运行的关键。
关键词：可行性 系统组成 设备选择 机械,理工论文,职称论文网
引言：
随着科技进步，大坝安全自动检测系统逐步代替人工检测系统已是大势所趋，下面就结合某市大型水库除险加固工程来探讨大坝自动化检测系统的组建。
一、大坝安全检测自动化系统建立的可行性、必要性
该大型水库是一座综合利用型大水库，虽然先后实施的大坝安全设施及其观测成果对大坝运行状态和存在问题的发现与揭示，起到了一定的作用，但仍存在着明显的缺陷：不能形成对完整断面的进行检测，无法对大坝渗流实现有效监控；同时现有检测为人工定时观测，观测工作量大、精度低、观测资料不连续、完整，资料整编不能满足《土石坝安全监测资料整编规程》的要求，因而更新完善大坝安全监测设施，建立大坝安全自动化监测系统是必要的。
技术管理方面，水库管理人员通过已建雨水情遥测系统的运行管理，具备了监测系统运行管理应具备的技术素质和管理条件，在经过相应的技术培训，完全能够掌握自动化监测系统的正常管理和操作。
二、大坝渗流自动化系统的组成原则
1、大坝渗流安全监测系统检测点布置及系统的功能、性能满足《土石坝安全监测技术规范》（SL60-94）要求，自动化监测设备应满足《大坝安全自动化监测系统设备基本技术条件》（SL-268-2001）要求，系统软件功能应能满足《土石坝安全监测资料整编规程》（SL169-96）要求。
2、实用性：在原有大坝安全系统的基础上更新改造，尽量利用原有的有效资源，力求系统经济、合理；便于维护和扩充。
3、可靠性：保证系统长期稳定，经久耐用观测数据具有可靠度和精确性。
三、大坝安全系统组成与施工
1、渗流监测系统组成与施工
该水库大坝共分为两部分即主坝、副坝。主坝在0+040、0+367、0+680、1+165共4个断面的上下游分别进行分别进行坝基、坝体渗流量监测；副坝在0+160、0+350、0+650共3个断面的上下游分别进行分别进行坝基、坝体渗流量监测。在测压管中各布置一支振弦式压力传感器（渗压计）， 利用测压管内水位来反映坝体的浸润线位置及压力分布。安装时保持测压管管口低于坝体表面，截去高出坝面的管口段，管口建圆形检修观测台，仪器电缆采用防水堵头由孔口引出。测压管选用镀锌DN50钢管，每根管同时作为压力传感器的接地极。
考虑到其传感器较为单一，同时也为了减少工程投资在主（副）坝坝后位置分别建立MCU监控房，采用集中式监控方式进行渗流监测，采集器通过集线箱进行选点。
MCU与主控站（设在管理处水情科）之间考虑信号衰减和线路布设难度，利用WB5200无线网桥对进行无线传输。
MCU供电由于距离供电地点较远，采用太阳能供电；晴天太阳能电池板即向MCU供电，同时也给蓄电池充电，天气不好时由蓄电池向MCU供电。
2、监测系统防雷
防雷是影响监测系统运行最主要的因素，系统能否正常运行防雷是关键。
2.1电源防雷
供电电源采用DEHN一级电源防雷，在电缆进入机房的入口处，应将电缆金属保护层和接地网连接；如电缆没有金属保护层，在电缆进入房间之前，应将电缆穿入钢管中，钢管的两端与接地网连接。
2.2通讯防雷
通信线路在设备的入口处安装DEHN信号避雷器，并可靠接地
2.3传感器避雷
传感器传输电缆容易感应雷电，因此在安装测压管预留接地螺栓，借用侧压作辅助接地体，并安装BSLA-1500A传感器避雷器。
3、设备选型
首先满足《大坝安全自动化监测系统设备基本技术条件》（SL-268-2001） 要求，其次就是各设备之间的相互匹配。
3.1测控单元（MCU）选型
从实用性、先进性、可操作性等方面考虑选用南京水利科学研究院生产的IHSMS-I型MCU。
3.2弦式读数仪
选用南京水利科学研究院生长的VPW-1智能读数仪。
3.3电缆
弦式传感器电缆使用按美国线缆行业标准（AWG22）生产的具有良好的抗干扰能力的IRC-41A型专用电缆。
3.4监控主站自动化设备
3.4.1计算机：选用联想AMD Athlon™ X2 双核处理器 4800+ 2.5GHz核心频率/ATI镭HD2400PRO 128M DDRII DX10高性能独立显卡5ms 22”“墨玉”宽屏液晶显示器。
3.4.2打印机：选用HP9300 A3彩色打印机。
4、大坝安全监控管理软件
软件采用南京水利科学研究院的大把安全管理信息系统（Dsmis）。该系统具有自动采集、人工录入功能，自动采集具有实时采集和定时采集两种方式。能够对测控单元状态进行监测，能够查询和修改数据库内的监测数据，能够显示和打印各种报表和图形，可以对工程文件和系统参数进行编辑，能对监测数据进行备份，能够实时进行数据远传。
资料整编按照《土石坝安全监测技术规范》（SL60-94）、《土石坝安全监测资料整编规范》（SL69-96）及相关规程要求对资料进行整编、维护。资料整编系统由资料维护、报表打印、图形绘制等模块组成。
资料维护包括考证资料维护、监测数据添加、监测数据查询修改、监测资料删除、监测数据计算、异常数据处理、数据备份、数据恢复。
报表打印包括考证表、日报表、月报表、年报表等报表打印。
图形绘制包括绘制坝体浸润线、坝基渗流压力分布图、扬压力分布图、渗流压力平面图等。所有测量绘制图形均与设计图形在同一断面或平面中显示。
结束语
该系统建成将把该水库安全管理提高到一个较高的水平，通过不断系统扩充将使水库管理实现“少人值守，甚至无人值守”。目前该系统仍然存在着不足，主要表现为设备接口未能全部标准化。随着安全系统正向着海量数据处理、模拟现实方向发展，该系统将会有部分设备被淘汰，因此在今后新系统的组建过程中应考虑到新技术、新工艺采用。
参考文献；
〔1〕 赵志仁，《大坝安全设计》。黄河水利出版社，2003.7。
〔2〕《大坝安全自动监测系统设备基本技术条件》，中华人民共和国水利部，2001.12。
〔3〕《水利水文自动化系统设备检验测试通用技术规范》，2006-07-01。
〔4〕《土石坝安全监测资料整编规程》，1997.01.01。