□蘭福江（信陽(yáng)市水利局）

一、概述

石山口水庫(kù)位于羅山縣城南33km，淮河水系竹竿河支流小潢河的上游，控制流域面積306km2，加固后總庫(kù)容2.81億m3，是一座以防洪、灌溉為主，結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)殖及城市供水等綜合利用的大（2）型水庫(kù)。主壩長(zhǎng)295.0m，壩頂高程85.62m，最大壩高25.62m，壩頂寬7m。石山口水庫(kù)除險(xiǎn)加固主要工程建設(shè)內(nèi)容有主、副壩加固；重建泄洪閘，拆除重建南干渠首閘，輸水洞及北干灌溉洞加固；拆除重建南干渠及溢洪道交通橋；防汛公路建設(shè)，大壩及溢洪道自動(dòng)化監(jiān)測(cè)；管理設(shè)施改善建設(shè)等。石山口水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是對(duì)大壩原有的測(cè)壓管和新增的減壓井測(cè)壓管共62孔的滲流運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，同時(shí)將新改造的溢洪道底板的滲流狀態(tài)也納入自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

二、大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)施方案

大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)由大壩監(jiān)測(cè)站、溢洪道監(jiān)測(cè)站和遠(yuǎn)程中央控制室構(gòu)成。中央控制室可同時(shí)對(duì)大壩和溢洪道埋設(shè)的儀器進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站的自動(dòng)化采集儀也可人工現(xiàn)場(chǎng)操作，對(duì)監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、顯示。觀(guān)測(cè)站與中央控制室組成RS-485網(wǎng)絡(luò)，依靠光纖進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。為了保證自動(dòng)數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)行，自動(dòng)化設(shè)備采用抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，故障率低，擴(kuò)展方便的自動(dòng)化采集設(shè)備和HT-DBS數(shù)據(jù)采集、分析系統(tǒng)。HT-DBS型智能分布式工程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)采用總線(xiàn)拓?fù)?，即以監(jiān)控主機(jī)作為中央節(jié)點(diǎn)，用總線(xiàn)向外延伸，連接所有數(shù)據(jù)采集單元。數(shù)據(jù)采集單元設(shè)在觀(guān)測(cè)站，這些數(shù)據(jù)采集單元構(gòu)成的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)為分布式光纖+RS-485網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以便進(jìn)一步提高系統(tǒng)防雷可靠性，數(shù)據(jù)采集單元連接所有進(jìn)入自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的儀器。

監(jiān)控主機(jī)設(shè)在電站中控室，負(fù)責(zé)前方數(shù)據(jù)的采集與通訊；監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)參數(shù)和其它信息資料存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行在監(jiān)測(cè)服務(wù)器上以實(shí)現(xiàn)資源共享。除系統(tǒng)管理員可以直接在監(jiān)測(cè)服務(wù)器上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)庫(kù)管理等操作外，其他操作人員通過(guò)權(quán)限設(shè)置在監(jiān)測(cè)工作站對(duì)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢(xún)、監(jiān)視等操作。

監(jiān)控主機(jī)與服務(wù)器構(gòu)成監(jiān)測(cè)局域網(wǎng)，通過(guò)通信服務(wù)口接入電站監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)電站監(jiān)控系統(tǒng)的光端機(jī)將數(shù)據(jù)傳至業(yè)主的遠(yuǎn)程控制中心。

三、大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能

（一）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集功能

HT-DBS型智能分布式工程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能采集本工程所選用的各類(lèi)傳感器；能實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)傳感器按指定方式自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，包括中央控制方式及自動(dòng)控制方式，即監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集的方式除了通過(guò)監(jiān)測(cè)管理中心的監(jiān)測(cè)服務(wù)器或具有一定權(quán)限的監(jiān)測(cè)工作站下發(fā)的命令進(jìn)行選測(cè)、巡測(cè)或單檢外，還可通過(guò)預(yù)先設(shè)定的參數(shù)（如采集時(shí)間、頻次等），由現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集單元自動(dòng)定時(shí)測(cè)量，滿(mǎn)足“無(wú)人值班”的要求。所采集的數(shù)據(jù)可暫存在數(shù)據(jù)采集單元中或根據(jù)監(jiān)測(cè)服務(wù)器、監(jiān)測(cè)工作站的命令，將所測(cè)數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)測(cè)管理中心，并進(jìn)行處理、計(jì)算、檢驗(yàn)、轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)庫(kù)等；測(cè)點(diǎn)的測(cè)值應(yīng)具有越限報(bào)警功能。

(二)系統(tǒng)操作及顯示功能

HT-DBS型智能分布式工程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能在監(jiān)測(cè)服務(wù)器、監(jiān)測(cè)工作站上實(shí)現(xiàn)監(jiān)視操作、輸入／輸出、顯示打印、報(bào)告當(dāng)前測(cè)值狀態(tài)、調(diào)用歷史數(shù)據(jù)等功能；具有系統(tǒng)調(diào)度、過(guò)程信息文件的形成、轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)庫(kù)、通信等一系列運(yùn)行管理功能；可通過(guò)人機(jī)接口界面（如鍵盤(pán)等）控制各級(jí)畫(huà)面顯示，可對(duì)系統(tǒng)配置、測(cè)點(diǎn)信息及相應(yīng)的參數(shù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等進(jìn)行編輯修改；可顯示建筑物及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布置圖、繪制監(jiān)測(cè)量的歷史過(guò)程圖、分布圖，顯示報(bào)警窗口等。

（三）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、電源管理及通信功能

HT-DBS型智能分布式工程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集單元DAU2000具有存儲(chǔ)器和掉電保護(hù)模塊，能暫存所采集的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)容量用完后應(yīng)能自動(dòng)覆蓋。數(shù)據(jù)采集單元具備有備用電源（如蓄電池等），在交流供電電源（220V）斷電時(shí)可自動(dòng)切換，且至少能供電7d以上，以保證交流供電電源故障時(shí)，數(shù)據(jù)不丟失和不影響正常的數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)通信包括現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和監(jiān)測(cè)管理中心級(jí)的數(shù)據(jù)通信。

（四）綜合信息管（處）理功能

HT-DBS型智能分布式工程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的HT-DBS軟件及時(shí)從采集施工期到正常運(yùn)行期的各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析以掌握各監(jiān)測(cè)對(duì)象的工作狀態(tài)。包括在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、大壩性態(tài)的離線(xiàn)分析、圖形報(bào)表制作、圖文資料及數(shù)據(jù)庫(kù)管理等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的人工／自動(dòng)采集、測(cè)值的離線(xiàn)性態(tài)分析、模型管理及預(yù)報(bào)、工程文檔資料管理、測(cè)值及圖形圖像管理、報(bào)表制作、圖形制作等日常大壩安全管理的全部?jī)?nèi)容。這些功能可根據(jù)工程需要分階段實(shí)現(xiàn)。

（五）系統(tǒng)自檢功能

HT-DBS型智能分布式工程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備、各功能模塊、電源、通信狀態(tài)等進(jìn)行自檢，便于系統(tǒng)測(cè)試及系統(tǒng)維護(hù)；能在監(jiān)測(cè)服務(wù)器上顯示故障部位及類(lèi)型，便于及時(shí)提供維修。

（六）人工接口功能

自動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置應(yīng)具有與便攜計(jì)算機(jī)連接的接口，能夠使用便攜計(jì)算機(jī)從數(shù)據(jù)采集單元中讀取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以保證在通信系統(tǒng)故障時(shí)可獲得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；另外在數(shù)據(jù)管理軟件中具有人工數(shù)據(jù)輸入接口。

四、現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)對(duì)比及初步分析

（一）數(shù)據(jù)對(duì)比

石山口滲流自動(dòng)化傳感器埋設(shè)從2007年1～8月完成了62個(gè)孔位和兩個(gè)量水堰傳感器及設(shè)備安裝調(diào)試工作，9～10月投入運(yùn)行，現(xiàn)已采集了大量數(shù)據(jù)，從大量數(shù)據(jù)初步分析認(rèn)為數(shù)據(jù)可靠性較高。現(xiàn)將各孔傳感器采集的數(shù)據(jù)與人工觀(guān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比如下表。

傳感器采集的數(shù)據(jù)與人工觀(guān)測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)比表

（因孔位太多，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量大，水庫(kù)只選擇了3個(gè)典型斷面和部分典型繞壩滲流監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析）

（二）初步分析結(jié)論

從自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)和人工監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來(lái)看，其差值＜10cm，應(yīng)該認(rèn)為自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)精度很高。從大量采集的數(shù)據(jù)與庫(kù)水位的相關(guān)性密切，且具規(guī)律性。從6個(gè)月監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)與1998～2004年人工觀(guān)測(cè)的數(shù)據(jù)比較，在相同水位情況下自動(dòng)化采集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，明顯優(yōu)于人工觀(guān)測(cè)值。由于監(jiān)測(cè)的時(shí)間較短,難于用過(guò)程線(xiàn)更直觀(guān)地顯現(xiàn)出其優(yōu)越性。