摘 要：本文主要介紹了長(zhǎng)洲水利樞紐大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用及運(yùn)行情況，并對(duì)運(yùn)行過(guò)程存在問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)，提出了大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的建議。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)洲水利樞紐;安全監(jiān)測(cè);自動(dòng)化系統(tǒng);應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.055

1 引言

為保證水工建筑物的安全運(yùn)行，長(zhǎng)洲水利樞紐建立了大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高了觀測(cè)精度和工作效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。但要重視自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況不斷總結(jié)，對(duì)存在的問(wèn)題及時(shí)解決，勤于維護(hù)保證系統(tǒng)處于良好的工作狀態(tài)，以便更好地為大壩安全服務(wù)。

2 工程概況

長(zhǎng)洲水利樞紐位于西江水系干流潯江下游河段廣西捂州市上游12km處，樞紐橫跨三江、兩島，是一座以發(fā)電為主，兼有航運(yùn)、灌溉等綜合利用效益的大型水利樞紐。工程的主要建筑物包括：船閘、泄水閘、重力壩、左右岸接頭壩、土石壩、河床式廠房、開(kāi)關(guān)站及魚(yú)道等。為了掌握水工建筑物在施工及運(yùn)行期的工作性態(tài)，樞紐布置了完整的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

3 大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

長(zhǎng)洲水利樞紐作為大（1）型水利樞紐，以技術(shù)手段對(duì)工程實(shí)際運(yùn)行性態(tài)的監(jiān)測(cè)顯得特別重要。為此，設(shè)計(jì)單位為該工程布置了一套龐大的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本工程監(jiān)測(cè)項(xiàng)目多、傳感器類(lèi)型多、測(cè)點(diǎn)數(shù)量多，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用給監(jiān)測(cè)資料的完整性和連續(xù)性提供了較好的保障。

4 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹

長(zhǎng)洲水利樞紐安全監(jiān)測(cè)項(xiàng)目納入自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要項(xiàng)目有滲流監(jiān)測(cè)、接縫監(jiān)測(cè)、應(yīng)力應(yīng)變及溫度、環(huán)境量監(jiān)測(cè)等，共955支儀器。內(nèi)、中、外江和船閘觀測(cè)廊道內(nèi)6條激光準(zhǔn)直系統(tǒng)，98個(gè)測(cè)點(diǎn)。大壩自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由硬件和軟件組成，目前系統(tǒng)運(yùn)行正常。

5 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

（1）激光準(zhǔn)直系統(tǒng)的應(yīng)用。內(nèi)江、中江、外江和船閘內(nèi)各安裝了一套自動(dòng)化激光真空系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要是根據(jù)光學(xué)原理來(lái)對(duì)大壩的各個(gè)監(jiān)測(cè)部位的上下游方向、左右岸方向、沉降方向和傾斜角度的變形進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)量。

激光測(cè)量系統(tǒng)中設(shè)備供電由專(zhuān)用的配電箱提供，數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)RS485總線(xiàn)形式進(jìn)行傳輸，傳感器測(cè)量出的圖像信號(hào)通過(guò)同軸電纜進(jìn)行信號(hào)傳輸，所有信號(hào)最終匯總到各個(gè)廊道口的光端機(jī)處，通過(guò)光纖將信號(hào)發(fā)送至中控室主控機(jī)。

（2）自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成及配置。1）系統(tǒng)的構(gòu)成。長(zhǎng)洲自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用分層分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括測(cè)站層的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)測(cè)工作站層的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。測(cè)站層由各測(cè)點(diǎn)傳感器和數(shù)據(jù)采集單元等組成;監(jiān)測(cè)工作站層由監(jiān)測(cè)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、工控機(jī)、光端機(jī)、臺(tái)式電腦、UPS電源設(shè)備等組成。測(cè)站層內(nèi)通過(guò)兩芯雙絞屏蔽線(xiàn)連接，測(cè)站層與工控機(jī)之間通過(guò)光纖電纜連接，以RS-485接口方式進(jìn)行通訊，同時(shí)監(jiān)測(cè)服務(wù)器、工控機(jī)和臺(tái)式電腦通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組成局域網(wǎng)。2）系統(tǒng)配置。計(jì)算機(jī)和所有MCU測(cè)控單元之間的通訊采用RS-485方式，在軟硬件和人工的干預(yù)下完成日常觀測(cè)數(shù)據(jù)的采集、系統(tǒng)自檢及硬件故障報(bào)警等工作。

長(zhǎng)洲水利樞紐于2012年6月完成大壩安全監(jiān)測(cè)信息管理系統(tǒng)建設(shè)并正式投入運(yùn)行，該軟件能對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，可靈活進(jìn)行數(shù)據(jù)插入、刪除、修改、查詢(xún)和導(dǎo)出等操作;在原始測(cè)值改變的同時(shí)，能自動(dòng)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性，并自動(dòng)計(jì)算相關(guān)效應(yīng)量;查詢(xún)結(jié)果可快速導(dǎo)出到Excel文件以及文本文件;可以制作各類(lèi)大壩安全監(jiān)測(cè)常用曲線(xiàn)圖形，如效應(yīng)量的過(guò)程線(xiàn)、相關(guān)線(xiàn)、分布圖等。系統(tǒng)具有較強(qiáng)的人機(jī)交互性能，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)定期直接向國(guó)家能源局大壩中心報(bào)送大壩安全信息。

（3）監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題。1）在外江船閘排水廊道的監(jiān)測(cè)設(shè)備因運(yùn)行環(huán)境濕度大，使部分設(shè)備電子原件失靈，給設(shè)備正常運(yùn)行造成不同程度的影響，特別在春夏交替季節(jié)尤甚。2）長(zhǎng)洲水利樞紐所處地理位置為夏季雷雨、雷電高發(fā)區(qū)域，又因埋入壩體內(nèi)部的傳感器絕緣性能降低，在自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，有個(gè)別觀測(cè)站MCU數(shù)據(jù)采集模塊因感應(yīng)雷產(chǎn)生時(shí)會(huì)沿信號(hào)線(xiàn)進(jìn)入，導(dǎo)致電路板損壞的現(xiàn)象發(fā)生。3）激光變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中存在某些測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)一定的跳變現(xiàn)象，規(guī)律性較差，主要原因?yàn)檎婵展艿澜宇^密封性較差，真空度未達(dá)到要求，目前進(jìn)行了初步處理，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性有所改善，后期運(yùn)行過(guò)程中還應(yīng)注意其穩(wěn)定性的變化。

6 對(duì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的思考

（1）建議對(duì)濕度大、易出現(xiàn)結(jié)露狀況部位的儀器加大巡檢力度和采取有效的防潮措施，力求減小對(duì)儀器的影響。 （2）對(duì)部分設(shè)備在夏季雷雨高發(fā)期易出現(xiàn)的雷擊的問(wèn)題，有必要在系統(tǒng)中增加專(zhuān)用防雷、避雷設(shè)備，以便更好的保護(hù)監(jiān)測(cè)設(shè)備，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。（3）激光準(zhǔn)直自動(dòng)化系統(tǒng)作為新興的監(jiān)測(cè)手段，激光系統(tǒng)設(shè)備在監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了其時(shí)效性強(qiáng)，監(jiān)測(cè)變量多的優(yōu)點(diǎn)。但是應(yīng)重視其系統(tǒng)的穩(wěn)定性，勤于保養(yǎng)維護(hù)，保證其處于良好的工作狀態(tài)。（4）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的目的，就是提高觀測(cè)精度，提高工作效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，逐步取代人工觀測(cè)。通過(guò)人工與自動(dòng)化監(jiān)測(cè)對(duì)比，檢查系統(tǒng)運(yùn)行是否穩(wěn)定，測(cè)值是否準(zhǔn)確，將來(lái)可逐漸減少人工觀測(cè)測(cè)次。（5）自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工程是一項(xiàng)技術(shù)含量較高的技術(shù)工作，要不斷提高運(yùn)行管理人員的技術(shù)能力和素質(zhì)，以確保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。（6）對(duì)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行使用的環(huán)境應(yīng)進(jìn)行改善和更新，提高其運(yùn)行穩(wěn)定性，降低故障率，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性和精確度。

7 結(jié)束語(yǔ)

運(yùn)行過(guò)程中，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理維護(hù)是必不可少的環(huán)節(jié)，這需要對(duì)大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)工作有正確的認(rèn)識(shí)和相應(yīng)的維護(hù)手段。只有自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理維護(hù)人員的自身專(zhuān)業(yè)水平不斷提高，才能及時(shí)、有效、準(zhǔn)確地獲取第一手的監(jiān)測(cè)資料，發(fā)揮安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的耳目作用，使系統(tǒng)更好地為長(zhǎng)洲大壩安全服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳中如.水工建筑物安全監(jiān)控理論及其應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2003.

作者簡(jiǎn)介：曹建偉（1985-），男，學(xué)士，工程師，主要從事水電及光伏工程建設(shè)管理、大壩監(jiān)測(cè)及水工維護(hù)管理工作。