陡河水库大坝安全监测系统

陡河水库大坝安全监测系统简述 周金波 （河北省唐山市陡河水库管理处 唐山 063021） 摘要为了进一步加强陡河水库大坝安全监测，根据有关技术规范对陡河水库大坝变形、坝基渗压、浸润线 和渗流量监测进行项目结构设计，以及数据采集和整编软件进行总体设计，介绍了陡河水库大坝安全监测 项目、仪器设备选型、系统组成和系统运行特点和情况，实践证明，该系统的运行，能够适时采集和管理 各种监测数据，并按陡河水库监测资料整编要求进行整编，提高了水库大坝安全监测管理水平。 关键词测量控制单元；测点；监测 中图分类号丈献标瓠码丈奉编号 作者简介周金波（1977），女汉族），河北唐山人，工程师，主要从事水利工程管理工作，（TeD 13292575730） The safety mon i tor i ng system of Douhe Reservo i r Dam Zhou J inbo （Hebei province Tangshan City Douhe Reservoir Management Office Tangshan 063021） Abstract n order to further strengthen the Douhe reservoir dam safety monitoring, according to the relevant technical norms of Douhe reservoir dam deation, pressure Ba Jishen, saturation line and seepage flow monitoring project structure design, as well as the data collection and compilation of software for overall design, introduces the Douhe reservoir dam safety monitoring project, equipment selection, system composition and operation characteristics and. Practice has proved that the operation of the system can timely collection and management of monitoring data, and according to Douhe reservoir monitoring data compilation requirements reorganization, improve the reservoir dam safety monitoring of the whole management level. key word Measurement control unit; measuring point; monitoring■ 1工程概况 陡河水库于1956年建成，大坝为均质土坝。监测项目有变形、坝基渗压、浸润线和渗 流量观测。由于运行时间长，再加上76年地震对观测设施的影响，致使设备老化，许多测 压管的滤水管被堵，再加上观测手段落后，监测数据不能全面反映大坝安全状况，为了进一 步加强陡河水库大坝安全监测，提高运行管理水平，2004年利用光纤传感器和数据采集软 件，开发了陡河水库大坝安全监测自动化系统。 2系统设计 2 1系统结构与原理 该系统包括各种类型传感器，3个测量控制单元和一个管理处中央控制装置，如图1所不。传感器包括孔隙水压力计、量水堰计、上游水位计、下游水位计、雨量计、温度计和 气压计。测量控制单元MCU与传感器之间用电缆连接。用于对各种传感器进行数据采集和存 储，并与中央控制室计算机连接通讯，发送指令和数据传输，实时监测，测量控制单元之间 及测量控制单元与中央控制装置采用光缆连接。 陡河水库大坝安全监测系统采用分布式数据采集系统结构，包括各种类型传感器54 个，测量控制单元3个（分别位于主坝桩号0170、0500、0400）和管理处中央控制装置, （设在大坝管理处办公楼）、它与测量控制单元MCU实现双向通讯同。传感器与控制单元 之间用电缆连接，测量控制单元之间及测量控制单元与中央控制装置采用光缆连接。中央控 制中心配有数据采集和数据处理分析软件，可进在线监控或离线监控。系统结构图如国1 所示。 中央控制室 双环H 愈光纤 调制解 调器 光纤 愈光纤 调制解 调器 双坏H 愈光肝 调制解 调器 外光制器 双愈调调 MCU1 图1系统结构图 2 2监测项FI及布置 根据土石坝安全监测技术规范sL60-94的要求，设置的监测项目包括巡视检 查，表面变形监测（水平位移和竖向位移），渗流（坝体渗流压力、坝基渗流压力、渗流量）、 环境量（上下游水位、气温、降水量）监测。 2 2 1坝体坝基渗流压力监测 根据规范规定并结合本工程的实际需要确定，坝体渗流压力观测断面上的压力分布和浸 润线位置的确定，坝体渗流压力观测断面分别选在桩号0100为最大坝高处，桩号0170 为河床与一级台地交界处，桩号0350和1100分别为一级台地和二级台地标准断面，桩号 0720和1400为坝基淤泥段，桩号1700位于一级台地与二级台地交接处，共设7个断面。 横断面根据坝型结构断面大小和渗流场特征，设3〜4条观测铅垂线，并顺流线方向布置， 观测横断面上测点布置，根据建筑物地下轮廓形状、坝基地质条件、以及防渗和排水型式等 确定。 2 2 2渗流量监测 渗流量监测点的布置有2处，分别设在河床段三角形量水堰处和一级台地排水沟矩形量 水堰处。量水堰上安装水位计监测堰上水头，计算相对渗流量。 2 2 3环境量监测 环境量监测点的布置有5处，库水位监测点安装在大坝上游竖井内，下游水位观测安装 在下游排水沟处，降水量监测点布设在大坝上游竖井顶部，气温监测点采用电阻温度计，设 在坝区专用百叶箱内。气压计设在大坝观测房内。 3系统软件的作用 3 1数据采集软件 通过计算机与MCU通讯，向MCU发送设置指令，接收MCU的测量数据。MCU能够对通讯 情况、内部温度、工作电压、充电电压是否正常，以及MCU测量模块和通道与所接传感器类 型是否相符进行自检，保证测量正常。在MCU工作之前，对MCU的参数和数据库中的各测点 进行设置。设置包括以下项①通讯速率根据计算机与MCU通讯方式、通讯介质，设置适 当的传输速率，这样在保证传输的可靠性下，可使数据传输达到最快。②系统时间设置 MCU内部时间，使其与计算机时间同步。③通道配置对MCU中各通道进行设置，主要设置 的内容包括仪器类型、仪器指标、测量范围等，这样MCU可采取正确测量方式对通道进行测 量。④定时测量时间设置定时测量开始时间、间隔时间，MCU根据这些进行定时测量。 通过参数设置，MCU可以进行单点测量、巡回测量和定时测量，单点测量是某种仪器某 个测点的各种电测量（如