阿旺次仁

摘要：滿拉水利樞紐位于西藏自治區(qū)的大（2）型水利樞紐，樞紐建筑物安全監(jiān)控自動化狀況直接關(guān)系到樞紐建筑物的安全運行性態(tài)。由于舊安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)年久失修，因此對舊系統(tǒng)進行升級改造，詳細(xì)闡述安全自動化系統(tǒng)更新改造的內(nèi)容，包括監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)化布置、修復(fù)損壞的系統(tǒng)軟硬件、開發(fā)自動化系統(tǒng)軟件等措施，可為此類工程安全監(jiān)測自動化改造提供經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：滿拉水利樞紐;安全監(jiān)測自動化;布置;安裝;調(diào)試;

1引言

滿拉水利樞紐工程位于西藏自治區(qū)日喀則地區(qū)江孜縣龍馬鄉(xiāng)境內(nèi)的年楚河支流龍馬河上，下游距江孜縣城28km，距日喀則市118km。滿拉水利樞紐工程是“八五”期間國家六十二項援藏項目中投資規(guī)模最大、綜合效益最為顯著的工程，也是年楚河流域農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)的骨干大型水利工程。本工程主要建筑物由大壩、泄洪洞、引水隧洞及地面式發(fā)電廠房等四部分組成。

滿拉水利樞紐安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)于2001年8月竣工并移交滿拉水利樞紐管理局，部分埋設(shè)的傳感器已損壞或失效，并且在系統(tǒng)投入運行后，國家頒布或修改了一些與安全監(jiān)測相關(guān)的遠(yuǎn)程操控的規(guī)范。針對以上問題，本文充分利用當(dāng)前先進的儀器設(shè)備重新依據(jù)現(xiàn)行國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對滿拉水利樞紐進行改造、設(shè)計。

2安全監(jiān)測系統(tǒng)的基本情況

2.1安全監(jiān)測現(xiàn)狀

滿拉水利樞紐工程安全監(jiān)測自動化原系統(tǒng)主要由8臺數(shù)據(jù)采集裝置及1臺數(shù)據(jù)采集工作站組成。通過現(xiàn)場試驗勘測，結(jié)合管理工作人員描述及有關(guān)資料確認(rèn)，監(jiān)測設(shè)備出現(xiàn)一定的故障率，有些基本癱瘓，無法正常的工作。

2.2改造的必要性

（1）安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計于上世紀(jì)90年代，其儀器設(shè)備選型指標(biāo)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于當(dāng)前監(jiān)測儀器發(fā)展水平，部分埋設(shè)的傳感器已損壞或失效，損壞率約為24%，大壩強震監(jiān)測系統(tǒng)及安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)均已全部癱瘓。

（2）系統(tǒng)改造是監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的需要。通過改造現(xiàn)有的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，建立一套功能齊全、穩(wěn)定可靠、使用方便的大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)，以滿足大壩安全監(jiān)測的需要，促進滿拉水利樞紐工程安全監(jiān)測技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。

（3）系統(tǒng)改造是生產(chǎn)運行管理的需要。歷年汛期，大壩監(jiān)測頻次加密，現(xiàn)場監(jiān)測工作緊張，勞動強度大，人工監(jiān)測的數(shù)據(jù)入庫緩慢，監(jiān)測數(shù)據(jù)得不到及時分析處理，嚴(yán)重影響樞紐防汛指揮部的調(diào)度與決策。

3安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計改造

安全監(jiān)測改造項目為大壩壩體內(nèi)部位移監(jiān)測項目、大壩滲流監(jiān)測項目、大壩強震監(jiān)測項目和工程安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)，工程安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)是優(yōu)化改造的重點。

3.1庫區(qū)環(huán)境監(jiān)測項目

根據(jù)國家規(guī)范規(guī)定，滿拉水利樞紐建筑物級別為Ⅱ級，對降雨量、氣溫等小型氣象項目應(yīng)該進行監(jiān)測來滿足后期環(huán)境整編分析的要求。

設(shè)計擬在滿拉水利樞紐壩上設(shè)置1套一體式小型自動氣象站，測量要素有降水、風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度。小型氣象站設(shè)計安裝在#1監(jiān)測站屋頂（左壩頭），數(shù)據(jù)采集軟件安裝在監(jiān)測管理站內(nèi)的數(shù)據(jù)采集工作站上，通過采集網(wǎng)絡(luò)的通訊光纜實現(xiàn)環(huán)境量監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時采集與存儲。

3.2大壩內(nèi)部位移監(jiān)測項目優(yōu)化

監(jiān)測設(shè)置在樁號0+150.00m，在壩軸線下游側(cè)，距壩軸線7m處，布設(shè)1條測斜管，監(jiān)測粘土心墻內(nèi)部分層水平位移分布的大小與分布規(guī)律。人工監(jiān)測采用活動測斜儀，自動監(jiān)測采用在測斜管內(nèi)安裝固定測斜儀的方式實現(xiàn)，固定測斜儀間距6m，共安裝13臺。

3.3大壩滲流監(jiān)測項目優(yōu)化

（1）壩體浸潤線監(jiān)測

為了解壩體內(nèi)浸潤線的位置變化以掌握壩體在運行期的滲流情況，在壩體內(nèi)設(shè)測壓管進行浸潤線監(jiān)測。沿壩軸線選擇二個監(jiān)測斷面，樁號分別為：0+088.00m、0+146.00m，主要監(jiān)測斷面選在最大剖面處。人工監(jiān)測選用平尺水位計。

（2）繞壩滲流和滲流量監(jiān)測

滿拉水利樞紐工程繞壩滲流和滲流量監(jiān)測共計12個孔，為實現(xiàn)自動監(jiān)測，在孔內(nèi)安裝滲壓計，計12支。

3.4大壩強震監(jiān)測項目優(yōu)化

滿拉水利樞紐工程大壩的地震設(shè)防烈度為8度，屬地震高烈度區(qū)。為了監(jiān)測本區(qū)域發(fā)生地震時，壩體的地震反映、水庫誘發(fā)地震的活動情況，需要監(jiān)測大壩的強震動反應(yīng)，設(shè)置強震監(jiān)測臺陣。

4工程安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)項目優(yōu)化

4.1工程安全自動化實施

（1）工程安全自動化大致分為兩步，一共三級，兩部為自動化采集網(wǎng)絡(luò)和自動化管理網(wǎng)絡(luò)，三級是監(jiān)測站、監(jiān)測管理站、監(jiān)測管理中心。

（2）工程安全自動化監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測管理站通過數(shù)據(jù)采集工作站完成現(xiàn)場實時自動化數(shù)據(jù)采集，并通過電廠控制光纜將數(shù)據(jù)傳到監(jiān)測管理中心，管理中心站將對于遠(yuǎn)程采集數(shù)據(jù)進行分析。工程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能圖如圖1所示。

（3）自動化監(jiān)測系統(tǒng)通訊控制采用RS-485通訊總線，通訊波特率要求2400～9600bps可調(diào)。為保證系統(tǒng)通訊的可靠性，系統(tǒng)RS-485通訊總線采用“主干”型布設(shè)，監(jiān)測站之間采用光纜作為通訊介質(zhì)。每個監(jiān)測站及現(xiàn)場監(jiān)測管理站均安裝一臺雙環(huán)自愈型RS-485光端機，構(gòu)成一個雙環(huán)自愈型采集網(wǎng)絡(luò)通。

4.2安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)軟件

“滿拉水利樞紐工程安全監(jiān)測自動化軟件系統(tǒng)”（簡稱系統(tǒng)）是一個基于自動化數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)、計算機管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、分布式關(guān)系數(shù)據(jù)庫、數(shù)學(xué)物理模型方法為基礎(chǔ)的，為滿拉水利樞紐工程安全運行服務(wù)的工程安全監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)主要三個子系統(tǒng)組成：

1）數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)——主要由原始數(shù)據(jù)庫、整編數(shù)據(jù)庫、分析數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)配置庫、模型庫、方法庫、工程資料庫等組成;

2）數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)——人工監(jiān)測數(shù)據(jù)輸入模塊、自動化數(shù)據(jù)采集模塊、遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)采集模塊;

3）數(shù)據(jù)管理分析子系統(tǒng)——綜合信息管理及分析程序;

數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)是整個軟件系統(tǒng)的核心，它為其它子系統(tǒng)提供底層數(shù)據(jù)服務(wù)支持。

5結(jié)語

經(jīng)過全面改造后，滿拉水利樞紐安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)運行狀態(tài)良好，可以更好地對樞紐建筑物性態(tài)進行監(jiān)控。整個滿拉水利樞紐監(jiān)測系統(tǒng)自動化系統(tǒng)改造達到了預(yù)期的效果，其監(jiān)測項目及自動化系統(tǒng)改造工作所取得的成果可以為類似工作提供借鑒。

參考文獻：

[1]姜彥作，鄧榮歡，李運良.索風(fēng)營水電站安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)更新改造[J].陜西水利，2021（4）：144-146，150.