摘要：朝阳寺水电站工程是一座以发电为主，兼有防洪、灌溉、旅游等综合效益的工程，其大坝监测系统运行情况直接关系到大坝的工作状态和安全运行。在分析现有安全监测系统的基础上，并提出了一系列改进优化措施，包括系统升级、数据衔接及技术人员储备等，可为类似工程安全监测系统的升级提供借鉴。
关键词：安全监测
1引言
在改造之前，朝阳寺大坝安全监测项目积累了一定的监测资料，通过对监测数据进行分析，基本了解了水库大坝的运行性态，为该工程的安全运行与管理起到了重要作用。但由于种种原因，原设计大坝安全监测系统在实际运行中存在问题较多，不能完全满足对工程安全运行的有效监测要求；同时大坝安全监测采用人工观测方法，费时费力，劳动强度大且精度不高，观测周期长，无法及时获取在某些特殊情况下（如水库诱发地震、泄洪状态、库水位骤增等）对大坝安全至关重要的信息，影响了对大坝安全性态的及时准确评价。而新的技术和新的方法不断应用于大坝安全监测以后，使得原有的监测手段显得落后，难以满足电站安全运行管理信息化和现代化的需要。同时，随着电子技术、计算机技术、数据管理技术及网络通讯技术的发展，各类先进设备的引入，也为提高大坝安全监测系统的可靠性和实用性创造了非常好的客观条件。
因此，原有监测系统的更新改造和完善势在必行，而且要求在改造后达到较高的自动化水平，以确保监测数据的实时性和可靠性，提高监测反馈速度，实现快速的安全监测和高水平、高效率的安全管理。
2工程概况
朝阳寺水电站位于湖北省恩施州唐崖河干流，摩天岭与牯牛背两山对峙的峡谷之间，紧邻椒石公路（S232），距咸丰县城37km。唐崖河为乌江右岸较大支流，发源于利川市毛坝，至朝阳寺水电站下游进入重庆黔江。朝阳寺水电站以上集水面积2452km2，平均海拔高程800～900m，年降雨量约1500mm；流域内流程112km；处于东经108°45′~109°20′，北纬29°25′~30°10′之间。朝阳寺水电站工程以发电为主，兼具防洪、航运等功能。
3改造内容
3.1工程主要内容
引张线于一期工程期间布设，共2条，分别布置在507.5m廊道（11个测点/ EX1~EX11）和470m廊道（5个测点/ EX12~EX16）
垂线系统，拆除原CCD垂线系统，更换成电容式垂线坐标仪，对垂线孔做有效孔径核查，对不符合规范要求的重新钻孔，更换原10台垂线支架及仪器；
静力水准系统，拆除原有16台静力水准仪，重新安装16台电容式静力水准仪；
双金属标系统，检查双金属标系统，在双金属标管口处安装电容式位移计，并接入自动化系统；
坝基扬压力监测系统，对廊道内28个扬压力孔进行特性检查，符合要求后安装振弦式渗压计，并更换管口装置；
绕坝渗流监测系统，采取注水检测孔的特性，管口做好保护及更换处理；
渗漏量监测，对渗漏量进行观测，根据现场实际情况确认量水堰仪放入安装位置，不安装仪器的地方安装人工测点；
大坝监测软件系统一套。
内观自动化改造，对原有186支内观仪器做仪器鉴定，并拆除原接线箱，对鉴定合格的仪器接入自动化；
环境量改造，在水库上游安装一支温度计，将原水情系统的上下游水位和降雨量导到本系统内，以供使用；
3.3安全监测自动化系统改造
本工程安全监测自动化系统由监控中心机房、现场测控单元、监控总线网络构成，系统采用智能型模块化的分布式大坝安全监测系统。
监控中心设于水工班机房内，现场测控单元安装在相应的观测房内，现场测控单元通过RS485网络信号线与监控中心连接。测控单元所需的电源由一根自监控中心引出的专用电源线供电，测控单元本身具备掉电保护，可以在断电的情况下连续工作5天以上。
监控中心机房设一台工控机、一台服务器、一台客户端，通过现场RS485监控网络实现对分布在大坝各处的监测仪器进行自动观测、记录数据。
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朝阳寺水电站大坝安全监测自动化系统采用分层分布式的网络结构，包括测站层的现场网络和监测中心站层的计算机网络。
测站层由各测点传感器和数据采集单元组成。数据采集单元根据现场仪器测站分布情况按就近布置，测量模块安装在数据采集单元内，仪器按类型不同接入不同的测量模块，数据采集单元之间采用通讯线连接，最后接入监测中心。
现场DAU通讯、数据采集等工作通过工控机完成。服务器用于存放监测数据、系统参数和其它信息资料，接受前端用户访问和处理数据库中的数据。除系统管理员可以直接在数据处理分析机上对系统进行数据库管理等操作外，其他操作人员通过权限设置在数据备份电脑上对监测自动化系统进行数据的查询、监视等操作。
监测中心的网络拓扑为星形，通信协议为TCP/IP；现场网络内的网络拓扑为总线，通信协议为RS-485。
3.4大坝安全监控与信息管理系统
针对朝阳寺水电厂的实际情况，开发了一套大坝安全监控与信息管理系统。整个系统由水工专业管理网和监测信息管理两部分组成，分别采用B/S和C/S架构。该系统具有以下功能：
1）监测功能
系统具备多种采集方式和测量控制方式：
（a）数据采集方式有：选点测量、巡回测量、定时检测，并可在测量控制单元上进行人工测读。
（b）测量控制方式应有应答式和自报式两种方式采集各类传感器数据，并能够对每支传感器设置其警戒值。当测值超过警戒值，系统能够进行自动报警。
中央控制（应答式）方式：由监测中心监控主机或主站管理计算机命令所有测量控制单元同时巡测或指定单台单点进行选测，测量完毕将数据存入监测中心的数据采集服务器。
自动控制（自报式）方式：由各台测量控制单元自动按设定时间进行巡测、存储，并将所测数据送到监测中心站的监控主机备份保存。
人工测量方式：每台测量控制单元均具备人工测量的接口功能。
同时还支持人工通过软件界面添加人工测量数据。
2）显示功能
显示监测布置图、监测控制点布置图、报警状态显示窗口等。
还可在可视化的状态下通过布置图指向各测点进行相应的操作（测测量、测值查询等）。
3）存储功能
系统应具备数据自动存贮和数据自动备份功能。在外部电源突然中断时，保证内存数据和参数不丢失。各测控单元均带有备用电源，在市电断电一星期的情况下还能继续工作一周。即使备用电源用完，测控模块中的测值数据也不会丢失。
4）操作功能
在监测中心站可对现场的测控单元进行远程各项操作；能监视操作、输入/输出、显示打印、报告现在测值状态、调用历史数据、评估系统运行状态；根据程序执行状况或系统工作状况发出相应的指令：如整个系统的运行管理（包括系统管理、过程信息文件的形成、进库、通信、利用键盘调度各级显示画面及修改相应的参数等功能）、修改系统配置、系统测试、系统维护等功能。
5）远程操作
通过计算机网络能对现场测控单元进行各项远程操作。
6）自检功能
系统应具有自检能力，能对现场设备进行自动检查，并在采集数据服务器上显示故障部位及类型，为及时维修提供方便。
4 结论
目前整个系统性能和功能均满足设计要求，运行稳定。改造后的朝阳寺大坝安全监测自动化系统减轻了劳动强度，提高了观测精度，同时具有实用、先进、稳定和安全等特点，满足朝阳寺水电站大坝监测数据处理、综合信息管理、关键测点评判的需要。通过高性能的计算机网络环境，采用先进的数据库管理软件、应用软件、图形处理软件及数据处理方法来实现系统功能。系统能够长期稳定的运行，具有完善的数据备份功能，可方便地对重要的数据进行备份和恢复。除此之外系统具有完善的安全保密、安全控制和安全管理功能，防止非法用户对数据进行操作。还具有较强的可扩展性，提供良好的接口，能够方便地添加功能模块。目前现场应用表明，朝阳寺大坝安全监测自动化系统建成后，不仅从整体上满足了工程安全监测的规范和设计要求，而且相对于原有系统大幅提升了大坝安全监测效率和观测精度，减轻了管理人员的劳动强度，是一套先进实用的自动化监测系统。
论文作者:何选科,张晨铖
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/13
标签：大坝论文; 系统论文; 朝阳论文; 数据论文; 单元论文; 测量论文; 现场论文; 《基层建设》2019年第30期论文;