澮河水庫自動化監(jiān)測技術(shù)改進(jìn)簡述

劉 冰，李學(xué)文

（臨汾市澮河水庫管理局，山西 曲沃 043400）

1 工程概況

澮河水庫系汾河一級支流澮河干流上的一座以防洪、灌溉為主的中型水庫。壩址位于曲沃縣城東10km有史村鎮(zhèn)西吉必村南的澮河干流上，始建于1957年，1959年竣工，1960年攔洪受益。水庫控制流域面積1301km2，原設(shè)計總庫容7517萬m3，水庫大壩工程主要由大壩、溢洪道、灌溉洞組成。經(jīng)過兩次除險加固工程改造后，水庫庫容達(dá)到9964萬m3，水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了50年一遇洪水設(shè)計，1000年一遇洪水校核的標(biāo)準(zhǔn)。2013年，澮河水庫在原自動化監(jiān)測的基礎(chǔ)上重新安裝了全新配套設(shè)施，進(jìn)一步完善了自動化觀測。

2 監(jiān)測項目及現(xiàn)有觀測設(shè)施

水庫大壩的監(jiān)測項目為壩體浸潤線監(jiān)測點20個（4個斷面，每個斷面5個）；壩基測壓管監(jiān)測點15個（3個斷面，每個斷面5個），壩后滲流監(jiān)測點1個，庫水位監(jiān)測點1個；繞壩滲漏觀測點16個（右繞壩滲漏8個、左繞壩滲漏8個），共53個監(jiān)測點。

3 系統(tǒng)軟件及布設(shè)

水庫自動化監(jiān)測系統(tǒng)軟件包括大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集軟件、大壩安全信息管理軟件和大壩監(jiān)測數(shù)據(jù)分析處理軟件。

3.1 傳感器

在大壩各斷面的51根測壓管內(nèi)各安裝1支水位傳感器，其中壩體浸潤線監(jiān)測點20個，壩基測壓管監(jiān)測點15個，繞壩滲漏觀測點16個，用防水鋼纜懸掛在測壓管內(nèi)，在各測壓管的管口處加裝管口防護(hù)裝置。傳感器長度根據(jù)水位變幅待定，測量誤差（絕對精度）±1cm。

在壩后的三角量水堰處安裝1支流量傳感器，貼壁固定。測量誤差（絕對精度）±2mm。

在泄洪洞進(jìn)水塔處安裝1套超聲波水位計，立桿固定。

3.2 傳輸系統(tǒng)

根據(jù)測點的布置情況，為便于管理和減少所用電纜，在大壩的2座觀測房內(nèi)各設(shè)置3套手機(jī)卡通訊模塊，各測點根據(jù)所在的位置就近接入。庫水位和量水堰單獨設(shè)置1套手機(jī)卡通訊模塊。通過手機(jī)卡發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)。在水庫管理科和管理局各設(shè)置1套手機(jī)卡通訊模塊，用于接收數(shù)據(jù)。

3.3 測控系統(tǒng)

一是無線測控儀的配置與定位。根據(jù)測點布置情況，在大壩的2座觀測房內(nèi)各設(shè)置2套無線測控儀，庫水位和量水堰單獨設(shè)置1套無線測控儀，用于監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、信號的隔離和轉(zhuǎn)換等工作。

二是無線測控終端的配置與定位。在水庫管理局和管理科各設(shè)置1套無線測控終端，用于數(shù)據(jù)接收回來后的信號轉(zhuǎn)換和傳輸至計算機(jī)的工作及數(shù)據(jù)的比對、備份。

3.4 供電系統(tǒng)

磁浮式水位傳感器是無源傳感器，無需供電。無線測控儀采用太陽能供電系統(tǒng)的直流±12V供電，避免20V電壓不穩(wěn)定或引起雷擊損壞。

無線測控終端及計算機(jī)處理等設(shè)備要安裝隔離變壓器并配備交流穩(wěn)壓器和在線式UPS電源。交流電源經(jīng)過隔離并經(jīng)交流穩(wěn)壓后再給測控裝置提供穩(wěn)定、可靠、高質(zhì)量的電源。配備在線式交流穩(wěn)壓電源，以備在電源中斷的情況下，系統(tǒng)的測控裝置仍能保證自動巡測和儲存數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)丟失，確保自動化采集的可靠性。

4 系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)采用最新技術(shù)、最新電路和最新元件，具有高度可靠性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和可利用率，功能完善、性能先進(jìn)、維修方便等特點，其主要功能如下：

4.1 采集功能

實現(xiàn)大壩安全數(shù)據(jù)自動采集功能，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的運(yùn)行方式為中央控制方式：根據(jù)計算機(jī)編制程序由主機(jī)手機(jī)卡逐個向手機(jī)卡發(fā)送固定信息，各個手機(jī)卡接收信息后完成規(guī)定的測量，測量完畢將信息發(fā)回，并根據(jù)主機(jī)手機(jī)卡接受的信息作為測量數(shù)據(jù)存儲計算機(jī)內(nèi)。

4.2 顯示功能

顯示屏主要顯示大壩中監(jiān)測系統(tǒng)的全貌、測點布置平面示意圖，各種監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)過統(tǒng)計后，顯示所有監(jiān)測數(shù)據(jù)、監(jiān)測結(jié)果、各種報表，可繪制成過程線、浸潤線及其他圖形，并分析計算成果，顯示有關(guān)工程安全的技術(shù)資料數(shù)據(jù)。

4.3 存儲功能

系統(tǒng)所有實測數(shù)據(jù)分三級存儲：MCU房中手機(jī)卡接收到計算機(jī)主機(jī)手機(jī)卡發(fā)送的信息后自動檢測數(shù)據(jù)，檢測完數(shù)據(jù)自動發(fā)回數(shù)據(jù)，下次檢測自動覆蓋上次數(shù)據(jù)；計算機(jī)主機(jī)接受信息后，主動顯示，需確定存儲日期，若當(dāng)日檢測兩次以上，存儲時自動覆蓋上次監(jiān)測數(shù)據(jù)，合格監(jiān)測數(shù)據(jù)包括人工監(jiān)測數(shù)據(jù)和巡視檢查信息全部存入信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，可存檔或進(jìn)一步處理，進(jìn)行比較分析。

4.4 管理功能

計算機(jī)信息管理主機(jī)作為系統(tǒng)的綜合信息管理中心，具有在線監(jiān)測、大壩狀態(tài)離線分析、數(shù)據(jù)庫管理、測點信息管理、安全管理、系統(tǒng)管理、監(jiān)控模型管理及安全評估等功能。其管理內(nèi)容包括數(shù)據(jù)的人工（自動）采集、測值的離線分析、工程檔案資料、報表制作、預(yù)測預(yù)報、圖形資料瀏覽、輔助工具、幫助系統(tǒng)等。

5 結(jié)語

澮河水庫自動化監(jiān)測系統(tǒng)對大壩的地基滲流量、浸潤線、繞滲流量、庫水位進(jìn)行自動化觀測，充分利用GPRS移動網(wǎng)絡(luò)功能，克服了人為破壞線路，防止了高電壓燒毀原件的危險，能反映水庫大壩內(nèi)部變化，為水庫安全運(yùn)行提供保障。