張 鶴，張 龍，聶麟童

（嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)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(nèi)蒙古自治區(qū)交界的嫩江干流中游。具有防洪、工農(nóng)業(yè)供水、發(fā)電、航運(yùn)、環(huán)境保護(hù)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(shè)計(jì)洪水時(shí)最大泄流量為15 000 m3/s，校核洪水時(shí)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(zhǎng)7 265.55 m，壩頂高程為221.00 m，最大壩高40.55 m。

1.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)概況

尼爾基外部變形監(jiān)測(cè)主要采用分級(jí)布網(wǎng)控制，一級(jí)網(wǎng)為精密水準(zhǔn)工作基點(diǎn)網(wǎng)，二級(jí)網(wǎng)為精密水準(zhǔn)點(diǎn)網(wǎng)。其中，廠房和溢洪道安裝了真空激光準(zhǔn)直測(cè)壩變形系統(tǒng)，對(duì)其壩頂垂直位移和水平位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

尼爾基內(nèi)部監(jiān)測(cè)以滲流和變形監(jiān)測(cè)為主，兼顧應(yīng)力應(yīng)變、揚(yáng)壓力、溫度等監(jiān)測(cè)。其中，主壩導(dǎo)流明渠段布設(shè)分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。

2 系統(tǒng)存在的問題

尼爾基水利樞紐安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自2007年開始已運(yùn)行多年，尤其是真空激光準(zhǔn)直測(cè)壩變形系統(tǒng)、倒垂線與雙金屬標(biāo)觀測(cè)設(shè)備，均為2004年投入運(yùn)行至今，超過了《大壩安全監(jiān)測(cè)儀器報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)》中5.4.2規(guī)定的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集設(shè)備允許使用時(shí)間6～8年（低溫取下限）的要求，設(shè)備功能落后和電子元器件老化，已無配件，屬于淘汰產(chǎn)品,根據(jù)《大壩安全監(jiān)測(cè)儀器報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)》中5.1.1.3規(guī)定的淘汰停產(chǎn)，已無改造價(jià)值的檢測(cè)儀器應(yīng)報(bào)廢的要求，需要進(jìn)行更新升級(jí)換代。

光纖測(cè)溫系統(tǒng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jì)算，每年將要進(jìn)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(cè)量精度，每次采集需要40 min，同時(shí)還需要人工導(dǎo)入數(shù)據(jù)，耗時(shí)15 min，工作效率低下。

3 系統(tǒng)的更新改造

3.1 更新改造內(nèi)容

此次改造主要內(nèi)容主要是完善觀測(cè)項(xiàng)目，提高觀測(cè)精度和觀測(cè)速度，主要包括對(duì)真空激光準(zhǔn)直測(cè)壩變形系統(tǒng)進(jìn)行改造；對(duì)倒垂線及雙金屬標(biāo)觀測(cè)設(shè)備進(jìn)行更換；分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

3.2 更新改造要點(diǎn)

1）真空激光準(zhǔn)直測(cè)壩系統(tǒng)改造：對(duì)現(xiàn)有的2條真空激光共計(jì)26個(gè)測(cè)點(diǎn)盒進(jìn)行升級(jí)，波帶板量程進(jìn)行調(diào)整；對(duì)2條真空激光采集系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，更換新的接收端設(shè)備，使其支持Windows 7及以上操作系統(tǒng)；對(duì)激光管道進(jìn)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(cè)量觀測(cè)時(shí)間，增加樞紐在汛期等關(guān)鍵時(shí)期的觀測(cè)反應(yīng)速度。

2）垂線、雙標(biāo)系統(tǒng)整治：目前倒垂線由于線體質(zhì)量問題，出現(xiàn)了銹蝕及斷裂，需要進(jìn)行更換，設(shè)計(jì)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(duì)其進(jìn)行重新錨固。原有的垂線、雙標(biāo)自動(dòng)采集裝置是步進(jìn)電機(jī)式，存在采集時(shí)間長(zhǎng)、精度低等問題。針對(duì)上述問題，選用中水東北公司生產(chǎn)的DB1220A型智能CCD垂線坐標(biāo)儀、DB2220A型智能CCD雙金屬標(biāo)儀，提高采集精度及采集時(shí)間。

3）光纖測(cè)溫自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)：在光纖測(cè)溫監(jiān)測(cè)站內(nèi)安裝1臺(tái)機(jī)柜，機(jī)柜內(nèi)安裝UPS穩(wěn)壓電源及工控機(jī)1臺(tái)；在機(jī)柜內(nèi)加裝裝光纖端口自動(dòng)切換設(shè)備，配合原采集設(shè)備實(shí)現(xiàn)在工控機(jī)上軟件切換光端口，完成現(xiàn)有的4條測(cè)溫光纜的數(shù)據(jù)采集；通過加裝以太網(wǎng)光端機(jī)，實(shí)現(xiàn)測(cè)溫工控機(jī)接入自動(dòng)化采集網(wǎng)絡(luò)；用戶可通過遠(yuǎn)程桌面控制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程光纖測(cè)溫系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制采集，并通過人工觀測(cè)數(shù)據(jù)輸入程序完成觀測(cè)數(shù)據(jù)的整編計(jì)算及數(shù)據(jù)庫的提交。

4 結(jié)語

尼爾基水利樞紐大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)從2007年投運(yùn)以來運(yùn)行近10年，設(shè)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(cè)系統(tǒng)，提高了工作效率和觀測(cè)精度，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，除外部測(cè)量外，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。改造后的系統(tǒng)設(shè)計(jì)布局合理，能夠滿足大壩安全監(jiān)測(cè)的要求。