尼爾基大壩安全監(jiān)測自動化硬件系統(tǒng)的更新改造

張 鶴，張 龍，聶麟童

（嫩江尼爾基水利水電有限責任公司，黑龍江齊齊哈爾161000）

1 概述

1.1 工程概況

尼爾基水利樞紐工程位于黑龍江省與內蒙古自治區(qū)交界的嫩江干流中游。具有防洪、工農業(yè)供水、發(fā)電、航運、環(huán)境保護和魚葦養(yǎng)殖等綜合利用效益，壩址處控制流域面積6.64 km2。水庫總庫容86.10×108m3，設計洪水時最大泄流量為15 000 m3/s，校核洪水時最大泄流量為20 300 m3/s。

樞紐主要由左副壩、左岸灌溉管、主壩、電站廠房、溢洪道、右副壩、右岸灌溉洞等建筑物組成。大壩總長7 265.55 m，壩頂高程為221.00 m，最大壩高40.55 m。

1.2 監(jiān)測系統(tǒng)硬件系統(tǒng)概況

尼爾基外部變形監(jiān)測主要采用分級布網(wǎng)控制，一級網(wǎng)為精密水準工作基點網(wǎng)，二級網(wǎng)為精密水準點網(wǎng)。其中，廠房和溢洪道安裝了真空激光準直測壩變形系統(tǒng)，對其壩頂垂直位移和水平位移進行監(jiān)測。

尼爾基內部監(jiān)測以滲流和變形監(jiān)測為主，兼顧應力應變、揚壓力、溫度等監(jiān)測。其中，主壩導流明渠段布設分布式光纖測溫系統(tǒng)進行溫度監(jiān)測。

2 系統(tǒng)存在的問題

尼爾基水利樞紐安全監(jiān)測系統(tǒng)自2007年開始已運行多年，尤其是真空激光準直測壩變形系統(tǒng)、倒垂線與雙金屬標觀測設備，均為2004年投入運行至今，超過了《大壩安全監(jiān)測儀器報廢標準》中5.4.2規(guī)定的數(shù)據(jù)自動采集設備允許使用時間6～8年（低溫取下限）的要求，設備功能落后和電子元器件老化，已無配件，屬于淘汰產品,根據(jù)《大壩安全監(jiān)測儀器報廢標準》中5.1.1.3規(guī)定的淘汰停產，已無改造價值的檢測儀器應報廢的要求，需要進行更新升級換代。

光纖測溫系統(tǒng)監(jiān)測項目未實現(xiàn)自動化，需要人工采集數(shù)據(jù)，需要將4根光纖分別插入采集儀，按每周采集一次計算，每年將要進行200多次拔插，造成光纖插頭和采集儀插口的磨損，且經(jīng)常拔插帶入的灰塵不易清理，降低了測量精度，每次采集需要40 min，同時還需要人工導入數(shù)據(jù)，耗時15 min，工作效率低下。

3 系統(tǒng)的更新改造

3.1 更新改造內容

此次改造主要內容主要是完善觀測項目，提高觀測精度和觀測速度，主要包括對真空激光準直測壩變形系統(tǒng)進行改造；對倒垂線及雙金屬標觀測設備進行更換；分布式光纖測溫系統(tǒng)實現(xiàn)自動化。

3.2 更新改造要點

1）真空激光準直測壩系統(tǒng)改造：對現(xiàn)有的2條真空激光共計26個測點盒進行升級，波帶板量程進行調整；對2條真空激光采集系統(tǒng)進行升級，更換新的接收端設備，使其支持Windows 7及以上操作系統(tǒng)；對激光管道進行檢漏及除銹處理；更換現(xiàn)有的真空泵組，改用大功率的羅茨真空泵組，以減少測量觀測時間，增加樞紐在汛期等關鍵時期的觀測反應速度。

2）垂線、雙標系統(tǒng)整治：目前倒垂線由于線體質量問題，出現(xiàn)了銹蝕及斷裂，需要進行更換，設計決定在垂線孔底部錨固端處將垂線剪斷，采用新的錨頭及垂線對其進行重新錨固。原有的垂線、雙標自動采集裝置是步進電機式，存在采集時間長、精度低等問題。針對上述問題，選用中水東北公司生產的DB1220A型智能CCD垂線坐標儀、DB2220A型智能CCD雙金屬標儀，提高采集精度及采集時間。

3）光纖測溫自動化的實現(xiàn)：在光纖測溫監(jiān)測站內安裝1臺機柜，機柜內安裝UPS穩(wěn)壓電源及工控機1臺；在機柜內加裝裝光纖端口自動切換設備，配合原采集設備實現(xiàn)在工控機上軟件切換光端口，完成現(xiàn)有的4條測溫光纜的數(shù)據(jù)采集；通過加裝以太網(wǎng)光端機，實現(xiàn)測溫工控機接入自動化采集網(wǎng)絡；用戶可通過遠程桌面控制，實現(xiàn)遠程光纖測溫系統(tǒng)的遠程控制采集，并通過人工觀測數(shù)據(jù)輸入程序完成觀測數(shù)據(jù)的整編計算及數(shù)據(jù)庫的提交。

4 結語

尼爾基水利樞紐大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)從2007年投運以來運行近10年，設備功能老化，工作效率低。改造后的尼爾基水利樞紐安全監(jiān)測系統(tǒng)，提高了工作效率和觀測精度，減輕了勞動強度，除外部測量外，監(jiān)測系統(tǒng)全部實現(xiàn)自動化。改造后的系統(tǒng)設計布局合理，能夠滿足大壩安全監(jiān)測的要求。