趙花城，沈省三（.國(guó)家能源局大壩安全監(jiān)察中心，浙江杭州，3004；.北京基康科技有限公司，北京，00080）

已埋鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器工作狀態(tài)評(píng)價(jià)

趙花城1，沈省三2
（1.國(guó)家能源局大壩安全監(jiān)察中心，浙江杭州，310014；2.北京基康科技有限公司，北京，100080）

DL/T1271-2013《鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器鑒定技術(shù)規(guī)程》對(duì)已埋鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器工作狀態(tài)的鑒定方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)作出了規(guī)定，對(duì)鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器的現(xiàn)場(chǎng)鑒定評(píng)價(jià)起到了指導(dǎo)性的作用。筆者對(duì)規(guī)程中的相關(guān)內(nèi)容作了簡(jiǎn)要介紹和必要說(shuō)明，供業(yè)內(nèi)人員開(kāi)展相關(guān)工作時(shí)準(zhǔn)確理解和掌握。

鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器；工作狀態(tài)；評(píng)價(jià)

0　引言

鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器于1919年由德國(guó)的麥哈克公司研制成功，經(jīng)過(guò)近一百年的改進(jìn)和完善，具有測(cè)量精度高和長(zhǎng)期穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外各類工程的安全監(jiān)測(cè)中。我國(guó)自1960年開(kāi)始研制鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器，并于20世紀(jì)90年代起大量應(yīng)用于水利水電工程的安全監(jiān)測(cè)中。監(jiān)測(cè)儀器與其他物件一樣，受結(jié)構(gòu)材料、元器件老化及變形等因素的影響，使儀器自身的性能發(fā)生變化，從而影響到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。如何鑒定并評(píng)價(jià)已埋入鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器的工作狀態(tài)，雖在有關(guān)的監(jiān)測(cè)技術(shù)培訓(xùn)教材或叢書中已有所介紹，但一直沒(méi)有形成統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。為此，電力行業(yè)大壩安全監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)組織相關(guān)單位，編制完成了《鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器鑒定技術(shù)規(guī)程》。該規(guī)程適用于已埋設(shè)的鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器的現(xiàn)場(chǎng)鑒定，規(guī)定了鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器的鑒定方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器工作狀態(tài)的現(xiàn)場(chǎng)鑒定具有明確的指導(dǎo)性作用。為了準(zhǔn)確理解和合理應(yīng)用本規(guī)程，筆者在此對(duì)規(guī)程中的相關(guān)內(nèi)容作簡(jiǎn)要介紹和必要說(shuō)明，供業(yè)內(nèi)同行討論和借鑒。

1　鑒定工作準(zhǔn)備

根據(jù)建筑物的特點(diǎn)以及監(jiān)測(cè)儀器自身的工作特性，已埋鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器的鑒定工作主要包括歷年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)等。因此，在監(jiān)測(cè)儀器鑒定工作開(kāi)始前，應(yīng)收集需鑒定監(jiān)測(cè)儀器的基本信息、歷年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)儀器所處建筑物的相關(guān)運(yùn)行資料等，同時(shí)準(zhǔn)備用于鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器的測(cè)量?jī)x表及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試所需的相關(guān)記錄表格。

2　測(cè)量?jī)x表的檢驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的測(cè)量?jī)x表（簡(jiǎn)稱讀數(shù)儀）必須為經(jīng)檢定合格且在有效期內(nèi)使用的產(chǎn)品。測(cè)讀時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照說(shuō)明書的要求進(jìn)行操作。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試前，還需采用標(biāo)準(zhǔn)試件（信號(hào)發(fā)生器）對(duì)讀數(shù)儀的準(zhǔn)確性進(jìn)行校驗(yàn)。其基本操作步驟為：先用專用導(dǎo)線將讀數(shù)儀和信號(hào)發(fā)生器正確連接；再將信號(hào)發(fā)生器置于頻率發(fā)生狀態(tài)，然后分別調(diào)節(jié)至500 Hz、1 000 Hz、1 500 Hz、2 000 Hz、3 000 Hz、4 000 Hz等檔位，同時(shí)用讀數(shù)儀讀取對(duì)應(yīng)各檔的頻率值，每檔連續(xù)讀取5個(gè)測(cè)值，以每檔的各次測(cè)值與相應(yīng)檔位的標(biāo)準(zhǔn)值之差均不大于0.2 Hz為控制標(biāo)準(zhǔn)，滿足要求的讀數(shù)儀可認(rèn)為是合格的，能用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

3　歷年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)

分析評(píng)價(jià)歷年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是鑒定監(jiān)測(cè)儀器工作狀態(tài)的重要依據(jù)之一，評(píng)價(jià)時(shí)主要采用測(cè)值過(guò)程線圖分析法，以便發(fā)現(xiàn)一些現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試鑒定時(shí)難以出現(xiàn)的問(wèn)題和現(xiàn)象。

為使現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試有針對(duì)性，在測(cè)試前應(yīng)先根據(jù)被鑒定監(jiān)測(cè)儀器的歷年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（即頻率或頻率模數(shù)、溫度值）和相應(yīng)的環(huán)境量（如庫(kù)水位、氣溫）等資料，繪制測(cè)值過(guò)程線。分析評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)結(jié)合建筑物實(shí)際運(yùn)行情況，可同時(shí)與被鑒定監(jiān)測(cè)儀器埋設(shè)位置相近的同類其他儀器測(cè)值進(jìn)行比對(duì)，檢查測(cè)值變化規(guī)律的一致性或相關(guān)性，以做準(zhǔn)確合理的分析和判斷。由于對(duì)測(cè)值過(guò)程線的分析評(píng)價(jià)還難以提出定量的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，目前主要以定性評(píng)價(jià)為主，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)一般按以下三個(gè)等級(jí)進(jìn)行分類：

可靠：變化合理，測(cè)值過(guò)程線規(guī)律明顯，無(wú)系統(tǒng)誤差；或雖存在系統(tǒng)誤差，但能夠排除儀器自身的問(wèn)題。

基本可靠：測(cè)值過(guò)程線能呈現(xiàn)較明顯的規(guī)律，即使存在不能排除的儀器自身原因的系統(tǒng)誤差，也可經(jīng)過(guò)處理修正。

不可靠：測(cè)值變化紊亂無(wú)規(guī)律；或誤差頻現(xiàn)難以處理修正，無(wú)法分析和引用測(cè)值。

4　現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及成果評(píng)價(jià)

4.1現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

實(shí)際工程中，鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器可能由人工直接測(cè)量或接入集線箱后再進(jìn)行人工測(cè)量，也可能采用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化讀取。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，對(duì)于采用人工測(cè)量的儀器，可將儀器電纜與讀數(shù)儀連接后直接測(cè)試；對(duì)于已接入數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)的儀器，可將其從數(shù)據(jù)采集模塊上拆下后再進(jìn)行測(cè)試，或中斷自動(dòng)采集系統(tǒng)工作后采用人工比測(cè)接口進(jìn)行測(cè)試。

4.1.1頻率和溫度測(cè)試

按照讀數(shù)儀的功能測(cè)讀儀器的頻率和溫度，對(duì)監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試時(shí)，需連續(xù)測(cè)量3次測(cè)值并記錄，每次測(cè)量時(shí)間間隔不少于10 s。當(dāng)遇到儀器測(cè)值不穩(wěn)、集線箱旋鈕或采集模塊接口接觸不良、電纜芯線顏色與常規(guī)不一致、儀器測(cè)值異常等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)將相關(guān)情況的文字說(shuō)明一并記錄在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表中。

4.1.2絕緣電阻測(cè)試

監(jiān)測(cè)儀器電纜芯線的對(duì)地絕緣電阻采用100 V電壓等級(jí)的兆歐表測(cè)量。測(cè)試時(shí)，將兆歐表的一根導(dǎo)線夾緊所測(cè)試儀器的電纜芯線；另一根導(dǎo)線接地，在現(xiàn)場(chǎng)可夾在測(cè)站旁的鋼筋或電纜保護(hù)箱的固定螺栓上。

表1　鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試成果評(píng)價(jià)表Table1　The appraisal of the vibrating-wire sensor based on on-site tests

表2　鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器綜合評(píng)價(jià)成果表Table2　The comprehensive appraisal of the vibrating-wire sensor

4.2測(cè)試成果評(píng)價(jià)

4.2.1影響評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定的因素

在確定鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需考慮以下幾方面的因素。

第一，在儀器出廠檢驗(yàn)或埋設(shè)前現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)放寬儀器的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)。在不影響對(duì)建筑物運(yùn)行性態(tài)做出合理判斷的前提下，對(duì)已埋監(jiān)測(cè)儀器，應(yīng)遵循能利用則盡量繼續(xù)利用的原則。

第二，讀數(shù)儀在現(xiàn)場(chǎng)工作條件下的測(cè)量誤差一般要比出廠檢驗(yàn)工作條件下的測(cè)量誤差大。

第三，儀器絕緣電阻對(duì)測(cè)值的影響，以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)儀器絕緣度的要求。

第四，現(xiàn)場(chǎng)各種干擾可能對(duì)讀數(shù)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

4.2.2評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)綜合考慮上述各項(xiàng)因素后，可確定鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)一般為：

（1）頻率測(cè)值穩(wěn)定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

當(dāng)頻率測(cè)值 1 000 Hz時(shí)，頻率極差 2 Hz為合格，頻率極差＞2 Hz為不合格。

當(dāng)頻率測(cè)值＞1 000 Hz時(shí)，頻率極差 3 Hz為合格，頻率極差＞3 Hz為不合格。

（2）溫度測(cè)值評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

溫度極差 0.5℃為合格；溫度極差＞0.5℃為不合格。

（3）絕緣電阻評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

絕緣電阻 0.1MΩ為合格；絕緣電阻＜0.1MΩ為不合格。

4.2.3現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試成果評(píng)價(jià)

根據(jù)鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器頻率極差、溫度極差、絕緣電阻值的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試成果，從儀器的頻率測(cè)值和溫度測(cè)值兩方面對(duì)儀器的工作狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)論按可靠、基本可靠、不可靠三個(gè)等級(jí)分類，具體評(píng)價(jià)情況詳見(jiàn)表1。

5　綜合評(píng)價(jià)

在對(duì)已埋鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器歷年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，最終對(duì)儀器的工作狀態(tài)做出綜合評(píng)價(jià)，儀器的評(píng)價(jià)結(jié)論分正常、基本正常、異常三類，相關(guān)情況見(jiàn)表2。

對(duì)工作狀態(tài)正常的儀器需進(jìn)行觀測(cè)；對(duì)工作狀態(tài)基本正常的儀器可繼續(xù)觀測(cè)，但在監(jiān)測(cè)資料分析時(shí)，應(yīng)分析評(píng)價(jià)其測(cè)值的可靠性；工作狀態(tài)異常的儀器作封存停測(cè)處理，但應(yīng)根據(jù)按相關(guān)程序，報(bào)有關(guān)部門審批后方可實(shí)施，同時(shí)需妥善保存擬停測(cè)封存儀器的所有歷史資料，包括圖紙、埋設(shè)基本資料、儀器相關(guān)參數(shù)、歷年監(jiān)測(cè)資料等。

［1］DL/T1271-2013，鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器鑒定技術(shù)規(guī)程［S］.北京：中國(guó)電力出版社，2014.

［2］儲(chǔ)海寧.混凝土壩內(nèi)部觀測(cè)技術(shù)［M］.北京：水利電力出版社，1989.

Title:Appraisal on performance of embedded vibrating-wire monitoring instrument//by ZHAO Huacheng and SHEN Xing-san//Large Dam Safety Supervision Center of National Energy Administration

Specification for appraisal of vibrating wire sensor mainly aims at the regulation of the appraisal of working state of the embedded vibrating wire sensors which has been taken as a guide for on-site practice.This paper introduces the main contents as well as the some key points in the specification，for reference.

vibrating-wire monitoring instrument；working state；assessment

TV698.1

A

1671-1092（2015）01-0083-04

2015-01-20

趙花城（1964-），男，浙江金華人，教授級(jí)高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事大壩安全監(jiān)測(cè)工作。

作者郵箱：zhao_hc@ecidi.com