紫坪鋪大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)的應(yīng)用

1、紫坪鋪大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)的應(yīng)用吳夏中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司摘要：紫坪鋪電站工程安全監(jiān)測管理系統(tǒng)具備靈活的通信與采集方式，具有數(shù)據(jù)管理、 圖形制作、報表制作、遠(yuǎn)程瀏覽、文檔管理等功能，系統(tǒng)操作與維護(hù)便捷，功能 滿足電站安全運(yùn)行需求;其主要特點(diǎn)在于應(yīng)對突發(fā)險情時的功能：（1）在發(fā)生險 情人員無法到達(dá)監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行觀測時，自動化可進(jìn)行遠(yuǎn)程操作；（2）在發(fā)生險情 及突發(fā)事件導(dǎo)致電源及信號中斷，自動化系統(tǒng)有備用電源及自動存儲功能，保 證監(jiān)測信息不間斷。關(guān)鍵詞：水電站;自動化;監(jiān)測；1工程概況紫坪鋪水利樞紐工程是以發(fā)電、供水為主，兼有防洪、環(huán)境保護(hù)、旅游等綜合效 益的大型水利樞紐工程。樞紐主

2、要建筑物包括鋼筋混凝土面板堆石壩、溢洪道、 引水發(fā)電系統(tǒng)、沖砂放空洞、1#泄洪排砂洞、2#泄洪排砂洞等。水庫校核洪水位 883. 10m,相應(yīng)洪水標(biāo)準(zhǔn)為可能最大洪水流量12700m3/s;設(shè)計洪水位871. 20m, 相應(yīng)洪水標(biāo)準(zhǔn)為千年一遇（p二0. 1%）流量為8300;正常蓄水位877. 00m,汛限水 位850. 00m,死水位817. 00m,水庫總庫容11. 12億，正常水位庫容9. 98億。右 岸壩后地面廠房，電站總裝機(jī)容量4x 190mw，保證岀力168mw,多年平均發(fā)電 量34. 17億k w h。該工程為一等，主要建筑物為i級。紫坪鋪水利樞紐工程 于2001年3月29日正式開

3、工，2005年9月下閘蓄水，2006年5月底最后一臺 機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。2008年5刀12日發(fā)生的汶川特大地震對紫坪鋪水利樞紐工程造 成了一定震損。監(jiān)測系統(tǒng)在震后立即得到臨時修復(fù)，并于3個月后得到全面修 復(fù)。為了應(yīng)對突發(fā)情況下的及i寸監(jiān)測要求，在3個月內(nèi)完成了對電站監(jiān)測系統(tǒng)的 自動化改造。自動化改造項fi內(nèi)容包括四川岷江紫坪鋪水利樞紐工程大壩監(jiān)測自 動化系統(tǒng)大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)計算機(jī)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、光纜、電 纜、自動化觀測元件、相關(guān)附件、專用工具的設(shè)計、制造、工廠試驗(yàn)、包裝、設(shè) 備發(fā)運(yùn)、現(xiàn)場開箱檢查、現(xiàn)場安裝、調(diào)試、參加聯(lián)調(diào)試運(yùn)行、系統(tǒng)驗(yàn)收以及對運(yùn) 行操作和維護(hù)人員的培訓(xùn)等。在保證自動

4、化監(jiān)測系統(tǒng)安全穩(wěn)定的情況下根據(jù)現(xiàn)場 的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整節(jié)省投入紫坪鋪水利樞紐監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)了 17個自動化監(jiān)測 站。2主要監(jiān)測項目紫坪鋪?zhàn)詣踊O(jiān)測系統(tǒng)共計建立920個測點(diǎn)信息，測點(diǎn)主要分為以下幾類：（1） 差阻式儀器:包括內(nèi)觀應(yīng)變計（組）、無應(yīng)力計、鋼筋計、溫度計、測縫計、滲 壓計等；（2）振弦式儀器:包括滲壓計、量水堰、測縫計、長觀孔滲壓計、錨索 應(yīng)力計和多點(diǎn)變位計等；（3）水管式沉降儀系統(tǒng)；（4）引張線式水平位移計；（5） 自動化系統(tǒng):包括73臺dal2000數(shù)據(jù)采集裝置的安裝（含nda智能數(shù)據(jù)采集模塊 117塊，控制模塊24個）。每個dau箱均配有2個電源、1組電池、一個防潮加 熱器組成和

5、端子式浪涌保護(hù)器。紫坪鋪電站現(xiàn)場控制中心及成都遠(yuǎn)程控制中心站, 屮心站由2臺數(shù)據(jù)服務(wù)器、2臺監(jiān)測工作站、1臺工程師站、1臺通訊服務(wù)器、1 臺a3激光彩色網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)及大壩信息管理軟件及其他系統(tǒng)輔助設(shè)備組成。3功能實(shí)現(xiàn)3.1主要設(shè)計指標(biāo)指標(biāo)如下：（1）自動化系統(tǒng)總體功能設(shè)計指標(biāo):系統(tǒng)應(yīng)具備巡測和選測、掉電保 護(hù)、數(shù)據(jù)通信、安全防護(hù)、自診斷、人工輸入數(shù)據(jù)、24小時不間斷數(shù)據(jù)采集和 報警等功能；（2）系統(tǒng)主要性能設(shè)計指標(biāo)：3支持24小時不間斷運(yùn)行;b能采集 模擬量和數(shù)字量信號;c.能對差動電阻式、電容式、振弦式、ccd光電式等監(jiān)測 儀器進(jìn)行采集;d.可根據(jù)用戶需要設(shè)定測量周期;e.系統(tǒng)測量準(zhǔn)確度、可靠

6、性和防 雷性能滿足相關(guān)規(guī)范要求，并具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性；（3）工程安全監(jiān)測管理 系統(tǒng)軟件主要功能設(shè)計指標(biāo):系統(tǒng)應(yīng)具備靈活的通信與采集方式，應(yīng)具有數(shù)據(jù)管 理、圖形制作、報表制作、遠(yuǎn)程瀏覽、文檔管理、便捷的系統(tǒng)操作與維護(hù)等功能； （4）主要儀器、設(shè)備的性能指標(biāo):應(yīng)滿足合同和設(shè)計要求；（5）自動化系統(tǒng)設(shè)備 安裝與調(diào)試:各種儀器安裝位置及方向應(yīng)正確，安裝牢固，部件齊全，完整，標(biāo) 識清楚，電纜聯(lián)接穩(wěn)定、可靠，接線準(zhǔn)確無誤。極板接頭焊接牢固、防水，絕緣 電阻值大于50mq;靜力水準(zhǔn)連通管、滲壓計、孔口保護(hù)裝置、壓力表等應(yīng)安裝 牢固、接合處無滲漏。3. 2施工實(shí)測統(tǒng)計結(jié)果統(tǒng)計結(jié)果如下：（1）經(jīng)檢驗(yàn)系統(tǒng)已具備

7、巡測和選測、掉電保護(hù)、數(shù)據(jù)通信、安全 防護(hù)、自診斷、人工輸入數(shù)據(jù)、24小時不間斷數(shù)據(jù)采集和報警等功能；（2）經(jīng) 檢驗(yàn)測試，系統(tǒng)已達(dá)到下列主要性能指標(biāo):a.系統(tǒng)完全支持24小時不間斷運(yùn) 行;b.能采集模擬量和數(shù)字量信號;c能對差動電阻式、電容式、振弦式、ccd光 電式等監(jiān)測儀器進(jìn)行采集;d.能根據(jù)用戶需要設(shè)定測量周期;e.系統(tǒng)測量準(zhǔn)確度、 可靠性和防雷性能滿足設(shè)計和相關(guān)規(guī)范要求，并具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，完全 能適應(yīng)本工程的現(xiàn)場使用要求；（3）經(jīng)檢驗(yàn)測試表明，工程安全監(jiān)測管理系統(tǒng) 軟件具備靈活的通信與采集方式，已具有數(shù)據(jù)管理、圖形制作、報表制作、遠(yuǎn)程 瀏覽、文檔管理等功能，系統(tǒng)操作與維護(hù)便捷，功能

8、滿足設(shè)計要求；（4）經(jīng)檢驗(yàn), 各儀器、設(shè)備的性能指標(biāo)均滿足合同和設(shè)計要求；（5）經(jīng)現(xiàn)場檢查和試驗(yàn)，各種 儀器安裝位置及方向正確，安裝牢固，部件齊全，完整，標(biāo)識清楚，電纜聯(lián)接 穩(wěn)定、可靠，接線準(zhǔn)確無誤。極板接頭焊接牢固、防水，絕緣電阻值大于100mq; 靜力水準(zhǔn)連通管、滲壓計、孔口保護(hù)裝置、壓力表等安裝牢固、接合處無滲漏。4運(yùn)行情況系統(tǒng)自2011年9月底整體聯(lián)調(diào)完畢并投入試運(yùn)行以來，各監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)能夠正常 采集、傳輸、計算、存儲和輸岀；現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工作組運(yùn)行正常穩(wěn)定，信 息傳輸流暢;軟件各項功能運(yùn)行正常、穩(wěn)定。在試運(yùn)行考核期間，儀器和設(shè)備未 出現(xiàn)系統(tǒng)性故障，系統(tǒng)整體運(yùn)行工況良好：(1)大壩

9、內(nèi)部沉降及水平位移。2011 年9月進(jìn)入自動化觀測，水管式沉降儀成果值較穩(wěn)定，相對變化在lmm之間。壩 體內(nèi)部水平位移各測點(diǎn)相對變化在ornmo. 30mm z間，壩體內(nèi)部整體較穩(wěn)定；(2) 三向測縫計。混凝土面板周邊縫的河床段布置了3套，兩岸岸坡段各布置了6 套三向測縫計。各測點(diǎn)觀測和對變化量保持在-0. 74mm、0. 35mm測值基本無變化;(3) 滲壓計。壩基滲流選擇了一個典型斷面dam0+251.00,布置了 10支鋼弦式 滲壓計。在周邊縫附近及沿主河槽布置了 10支鋼弦式滲壓計，以觀測壩體的滲 透壓力。滲壓計滲壓水頭變幅在l0m以內(nèi)，整體來看，各滲壓計與庫水位有一 定相關(guān)性，但所測

10、水頭與庫水位的折減明顯，表明壩體防滲系統(tǒng)充分發(fā)揮作用；(4) 量水堰。2011年10月份，投入觀測的量水堰6支。大壩右岸邊坡排水洞1#、 2#、3#各布置3支，廠房排水洞1#、2#布置2支，壩后布置1支。監(jiān)測成果反 映:各測點(diǎn)滲流量較上月變化量在3. 490l/s0. 990l/s z間。5結(jié)語及體會(1) 紫坪鋪電站工程安全監(jiān)測管理系統(tǒng)具備靈活的通信與采集方式，具有數(shù)據(jù) 管理、圖形制作、報表制作、遠(yuǎn)程瀏覽、文檔管理等功能，系統(tǒng)操作與維護(hù)便捷, 功能滿足電站安全運(yùn)行需求;從工程安全監(jiān)測管理系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，紫坪鋪所 有監(jiān)測儀器觀測數(shù)據(jù)呈穩(wěn)定趨勢，變形數(shù)值穩(wěn)定，變形規(guī)律為壩體屮間部位變 化小，符合壩體變形一般規(guī)律，由此可見目前紫坪鋪電站壩體變形規(guī)律性良好。(2) 紫坪鋪水電站大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)是一個監(jiān)測面廣、監(jiān)測儀器數(shù)量和類 型眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能強(qiáng)大的安全監(jiān)測綜合信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)建成后，相關(guān) 單位可以及吋、全面地了解和掌握各水工建筑物的運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的管 理。在