某水库大坝安全监测自动化系统设计与施工

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大坝自动化监测系统在某水库的应用

东张水库位于福建省福清市龙江中游，坝址在福清市宏路镇真丰村，坝址以上控制流域面积200Km2，总库容2.06亿m3，是一座以农业灌溉、工业及生活供水为主，兼有防洪、发电、旅游、养殖等综合利用的大（二）型水利工程。

枢纽工程由拦河坝、溢洪道、输水洞和坝后电站组成。

拦河坝为混凝土宽缝重力坝，•坝顶长度210m，最大坝高38.5m。

工程建成以来，坚持按有关规定进行观测，积累了大量的观测资料，但经过了四十年的运行，亦出现了一些问题，即：监测手段落后、监测仪器设备陈旧老化、监测误差较大以及无监测资料整编等，不能准确及时的保障大坝安全运行。

从而实现了大坝安全的自动化监测。

一、大坝自动化监测设备大坝自动化监测系统由中方、加拿大两套设备组成。

1）加方监测系统：传感器共有58个，包括钢弦式渗压计28个，三向测缝计10个，垂线坐标仪7个，上游水位计1个，下游水位计2个，超声波水位计2个，雨量计1个，坝温计3个，水温计3个，气温计1个。

首先，系统通过MCU采集各种仪器测量到的数据，并将测量数据储存到硬盘上名为SQLDATA1.DB的数据库文件中。

其次，采用DSM_UPDATE软件将GEO NET采集的数据从SYBASE数据库格式转化为ACCESS数据库格式，从而使测量数据可以直接被DSM数据管理软件所使用。

最后，由DSM软件具体完成过程线绘制、报表生成及打印等功能。

2）中方监测系统：采用南京水利水文自动化研究所生产的DG-2000型分布式大坝监测系统。

分布在坝顶各监测部位的16台监测仪器用电缆接入4台MCU-1M型测控装置，测控装置通过通讯电缆连接，电源电缆从中央控制装置引到各测控装置，按总线拓扑结构组成监测网络。

二、大坝自动化监测工作原理1、加方监测系统布置位置及其仪器工作原理⑴．监测数据自动采集：可对垂线坐标仪、渗压计、三向测缝计、雨量计、水温计、气温计、上下游水位计、超声波水位计等各种传感器采取自动监测（自报式）和强制监测（应答式）的方式进行巡测、选测和人工测量。

亭下水库大坝安全监测自动化系统的建设与运行

【要】主要介绍了亭下水库大坝安全监测自动化系统的变形、流、摘渗温度及环境量监测项
目的建设内容、系统功能、雷措施及运行情况。防［关键词］大坝监测；自动化；据采集；息管理数信
［中图分类号］Ｔ３Ｐ９［献标识码］Ｃ文［文章编号］１００６—７７（０１００８１５２１）７－０８—０３
固定端。（）顶垂直位移监测。在坝顶布置一条静力水准２坝
在大坝上游坝面０＋２６１坝段处设置１条水温测１１３线，布置５支水温计，程分别为７．５７．５６．５高９６、４６、９６、６．５和５．５ｒ。４６９６ｌ水温计安装在保护钢管内，ｆ钢管在水温计安装相应高程处１ｍ围内钻孔成花孔，范钢管固定在坝
１６０ｋ７．ｍ２水库加固改造后总库容１５５×１１。．１０１３１
，
（）３接缝变化监测。在下游坝面７．５ｍ高程的接缝２２
上各布置１支单向测缝计，共布置１６支测缝计。（）４坝体位移监测。采用９台步进式垂线坐标仪对５、１８、２坝段的三条倒垂线（每条倒垂线各３个测点）进
行自动化监测。
（）５马村滑坡体位移监测。马村下石山滑坡体位于
库区右岸，坝址直线距离约２ｋ距ｍ处，对马村滑坡体新设
主要建筑物由拦河坝（坝顶泄洪闸）采用钻孔在孔内安装固定式

乌拉泊水库大坝安全监测自动化系统及改造设想

—
乌拉泊水库位于乌鲁木齐市南郊１３公里，中型拦河水库，为由拦河坝、泄水涵洞、溢洪道等建筑物组成。大坝坝址处于乌鲁木齐河主流大西沟和清水河的汇合处，河床宽４０米，５大坝全长ｌｌｍ（１Ｏ主坝段４６为粘土心墙砂砾１ｍ，石坝，坝前粘土水平铺盖；副坝段６４为匀质８ｍ，坝）最大坝高２ｍ。由于水库座落于乌鲁木齐，６上游，有乌鲁木齐 “ 头顶一盆水 ”之称，着极有其重要的地理位置，直接关系着乌市二百万人民的生命财产安全，所以做好水库大坝安全监测工作，随时掌握大坝的运行状态尤为重要。水库大坝安全监测自动化系统于２０００年建成。１大坝安全监测项目乌拉泊水库是二十世纪五六十年代修建的，设计标准偏低，工程质量较差，基本上就没有大坝安全监测项目，运行中发现水库在防渗、抗震、防洪等方面存在不同程度的病险问题，被列为全国重点除险水库之一，进行了多次加固除险，同时逐步建设和完善了安全监测项目。１１大坝渗流监测．大坝渗流监测主要是利用测压管进行的，在主副坝００７，＋６，＋１，＋７０３５＋１００４０１２０２０，＋９，
维普资讯
改ｉ｛１１革与探讨
乌拉泊水库大坝安全监测自 Fra bibliotek化系统及改造设想
张卫新。建国毛
（疆乌鲁木齐河管理处，疆乌鲁木齐８０４）新新３０９
摘要：介绍了乌拉泊水库大坝安全监测自动化系统的组成，并根据近七年的运行工作中发现的问题总结出该系统的不足之处，出认为可行提

甘峪水库大坝安全监测自动化系统初步设计

⽢峪⽔库⼤坝安全监测⾃动化系统初步设计⽢峪⽔库⼤坝安全监测⾃动化系统初步设计西安理⼯⼤学⽔利⽔电⼟⽊建筑研究设计院⼆O⼀四年⼗⽉2设计原则与依据2.1设计原则（1）监测项⽬选择、仪器埋设、观测读数、资料整编与分析等符合《⼟⽯坝安全监测技术规范》的要求。

（2）密切结合⽢峪⽔库⽬前的实际情况和1999年11⽉⼤坝安全鉴定结论，在监测仪器的布置上突出重点、兼顾全⾯。

（3）在仪器设备的造型上，遵循可靠、耐久、经济、实⽤的原则，⼒求少⽽精，且利于⾃动化系统的实施。

（4）在监测仪器、监测技术以及监测⽅法上⼒求先进。

（5）重要的监测项⽬除了⾃动化采集外，还要有⼈⼯⼿段进⾏对⽐测量，以检验⾃动化测量的正确性和准确性。

（6）系统结构简单、维护⽅便。

2.2设计依据本系统设计主要依据的⽂件有：（1）《⽔库⼤坝安全管理条例》国务院颁发1991.3.23 （2）《⼟⽯坝安全监测技术规范》SL 551-2012 （3）《⼤坝安全⾃动监测系统设备基本技术条件》SL-268-2001 （4）《建筑物防雷设计规范》GB-50027-2010 （5）《⽢峪⽔库⼤坝⼯程地质勘察报告》（6）《⽢峪⽔库⼤坝安全鉴定报告书》（7）《户县⽢峪⽔库除险加固⼯程初步设计报告》西安市⽔利建筑勘测设计院3项⽬总体设计3.1监测项⽬2008年户县⽢峪⽔库除险加固⼯程对⽔库增设了⼤坝的外部监测项⽬，包括外部变形检测和岸边滑坡体位移监测，在⼤坝内部未埋设观测仪器，本次设计增设内观项⽬，依据《⼟⽯坝安全监测技术规范》（SL551-2012）,结合⽔库⼤坝的实际情况，拟确定以下⼏⽅⾯作为⼤坝安全监测的主要项⽬：⼀、变形观测（已设）1.垂直、⽔平位移2.坝肩滑坡体变形⼆、渗流监测1.坝体渗流压⼒2.渗流量3.绕坝渗流三、环境量监测1.库⽔位2.⽓温、⽔温四、⼊库站⽔位监测五、放⽔洞⽔位监测3.2系统结构⽢峪⽔库⼤坝安全监测⾃动化系统选⽤分布式数据采集系统，分布式数据采集系统主要具有较好的可靠性，通⽤性强，组态灵活，安装简便，抗⼲扰性能强等优点，能保证监测数据的连续性，同时具有⼀定的扩展性。

大坝安全监测自动化系统的设计与实施(精)

水利工程管理技术
大坝安全监测自动化系统的设计与实施
系统设计对照上述对系统功能和性能的要求，根据各水库工程实际，监测自动化系统在设计时需从组成系统的三大部分入手，综合考虑。
1.监测仪器系统接入监测自动化系统的各监测仪器应经过严格检验，它们应结构简单、传动部件少、容易维修，且可靠性高、稳定性好，能在水库工程的恶劣气候条件下长期、稳定、可靠地工作。监测仪器的布设应根据规范，结合水库工程实际，有目的的考虑设计方案，做到重点突出、兼顾全面，满足有效地监控水库工程安全运行的需要。各监测仪器的选择应在稳定、可靠的基础上力求其先进性。应优先选用经过长期运行考验的成熟的产品。为科学研究而设置的新仪器设备原则上不应纳入自动化监测系统观测。在老监测系统基础上升级改造为自动化监测时，设计前应对原有监测仪器进行检验和鉴定，有选择地将老仪器纳入新监测系统。
水利工程管理技术
大坝安全监测自动化系统的设计与实施
⑤系统可靠性(故障率)考核:因系统仪器或设备原因造成系统整体或局部不能正常工作，导致无法测得正确数据称为系统出现故障。主要考核系统中传感器和数据采集、传输系统运行的故障率或平均无故障T作时间，一般要求系统故障率≤1.0%，或系统平均无故障工作时间>8 000h。其他实施自动化监测系统时，不能忽视巡视检查和人工监测项目。应考虑到仪器监测在空间上和时间上的不连续性，不可避免地会使一些工程安全隐患在自动化监测仪器的范围和时间内漏掉，自动化监测仪器的零位误差等有时也需要靠人工观测仪器来发现和纠正。相关的监测技术规范中也明确规定监测自动化系统调试时，应与人工观测数据进行同步比测。
水利工程管理技术
大坝安全监测自动化系统的设计与实施
系统的实施：自动化监测系统实施前，需先对原有的监测设施进行全面鉴定和评价，完善监测设施，配齐必要的监测项目，提高监测精度、稳定性和可靠性，满足规范的基本要求。在此基础上再考虑对必要的监测项目和测点逐步稳妥地实现自动化监测。“总体设计、分步实施”是国内水库工程自动化监测系统实施时目前较普遍的观点。自动化监测系统的设置要坚持少而精和经济、实用、有效的原则，在技术经济合理的前提下，采用国内外成熟的先进技术。

水库安全监测设施工程施工方案

一、工程概述本工程为某水库安全监测设施建设工程，主要内容包括：大坝安全监测系统、雨水情测报系统、视频监控系统、通信系统等。

工程位于我国某省，水库大坝总长XX 米，坝高XX米，库容XX亿立方米。

工程总投资XX万元，工期为XX个月。

二、施工准备1. 施工组织（1）成立工程指挥部，负责工程的组织、协调、指挥和监督工作。

（2）设立项目管理部，负责工程的施工、进度、质量、安全、材料、设备、资金等管理工作。

2. 施工人员（1）根据工程需要，配备各类专业技术人员，包括：工程师、技术员、施工员、质检员等。

（2）对施工人员进行岗前培训，提高施工技能和安全意识。

3. 施工材料（1）根据工程设计要求，采购各类施工材料，如：传感器、通信设备、监控设备、检测仪器等。

（2）确保材料质量，符合国家标准和行业规范。

4. 施工设备（1）根据工程需要，租赁或购置各类施工设备，如：挖掘机、装载机、起重机、测量仪器等。

（2）确保设备性能良好，满足施工要求。

三、施工工艺1. 大坝安全监测系统施工（1）在大坝关键部位安装传感器，如：位移传感器、沉降传感器、渗流传感器等。

（2）敷设监测线路，确保线路安全可靠。

（3）设置数据采集终端，实时传输监测数据。

2. 雨水情测报系统施工（1）在水库上游、下游、库区设置雨量计、水位计等设备。

（2）敷设通信线路，确保数据传输稳定。

（3）设置数据采集终端，实时传输雨水情数据。

3. 视频监控系统施工（1）在水库大坝、库区等关键部位安装摄像头。

（2）敷设通信线路，确保视频信号传输稳定。

（3）设置监控中心，实时监控水库大坝及库区情况。

4. 通信系统施工（1）敷设通信线路，确保各监测系统数据传输稳定。

（2）设置通信设备，如：交换机、路由器、防火墙等。

四、施工进度安排1. 施工前期：准备施工组织、人员、材料、设备等，完成招投标工作。

2. 施工阶段：按照施工工艺进行施工，确保工程进度。

3. 质量检验：对施工质量进行检验，确保工程符合国家标准和行业规范。

柴河水库大坝安全监测自动化系统的研究与建设

好。
系统采用设置多级的防雷设备和建设良电流两方面人手，最大限度地减小雷电对系统的危害。
3. 2. 5 数据库系统
数据库操作系统采用 s QL Serve: 2000，运
用其强健稳定的数据库引擎为大坝安全自动化数据采集系统提供稳定、可靠、开放性的数据库支
3. 2. 2 采集系统
对大坝监测断面的渗流浸润线及断面流网分析理论进行探讨，是确定土坝安全监测分析与评价系统渗流安全分析的模型基础。 4. 2 有限元法渗流场分析有限元法是建立在变分原理上，应用泛函极值问题提出的。这种方法在数学上比较严密，但在流体力学方面往往找不到相应的泛函，采用加权剩余法，解决了该问题。 4. 3 网格自动剖分分析有限元网格剖分需要接合实际监测作为边界条件进行，由于监测是实时的，所以剖分也
持。
4
土坝渗流分析主要模型与方法
4. 1 渗流浸润线及断面流网分析
3. 2 系统组成与结构系统采用总线式结构，分层分布的优化设计方法，硬件及软件系统均采用模块化、开放式结构设计; 方便系统升级以及与其它系统的连接。系统结构见图 1。
3. 2. 1 传感器
传感器系统选用德国 E十H 公司生产成熟产品，其技术和产品处于世界领先水平，具有技术先进、产品质量稳定可靠。
) 1 自动化数据采集技术中的关键问题的研究与解决方法;
) 3 运用多层试算的方法进行坝体材料渗透
系数反演分析; 4) 利用相关统计分析方法进行大坝监测数据的相关分析; ) 5 对渗流量观测数据进行逐步多项式回归分析，确定显著因子进行渗流量成因分析;
) 2 土坝安全监测的数据分析评价方法与模
型的研究 ;
3. 2. 4 防雷系统

锦江水库大坝安全监测自动化系统的建设和运行

～
明武汉
ＭｉｇＷｕａｎｈｎ
（江门市锦江水库工程管理处，广东江门５９３）２４１（ａｇｎｎＪｊｎｅｅｖｉＰｏｅｔｎｇｍｅｔｆｃ，Ｇａｇｏｇｉｇｎ５９３）ＪｎｒｅｎｉｇＲｓｒｏｒｒｊｃＭａａｅｎｉｉｉａＯｆｅｕｄｎａｍｅ２４ｎＪｎ１
．
，
ｓｔｐａｉｅｅｔｍｐｒｎｏｉｏｆｈａｃｏｄｎｏｔｅｍｅｈｉａｈａｔｒｓｉｓｏｒｖｔａｄｔｅｅｔｆｒｎｏｔｔｓｉｎｏｅｄｕｄｉａｐｔｔｍａｃｒｉｇｔｃａｃｌａｃｅｉｔｆａｉｄｈｎｃｒｃｇｙｍａｎｈ
ＲＱ
～
ｌ５１５高程上分别布置一套多点位移计，３．１ｍ、５．１ｍ
共设置３监测点，个编号为Ｍ１～Ｍ３。
（）１测量控制单元（Ｕ：Ｕ直接与传感器ＭＣ）ＭＣ
相连接，每个ＭＣＵ在分布式网络结构中都是独立
的，可独立完成监测数据采集、／ＡＤ转换、工程单位转换，或接受采集计算机的指令完成有关操作等。
Ｋｅｗｏｄ：ｓｒｏｒＤａ；ａｅｎｔｒｇＳｓｍｙｒｓＲｅｅｉ；ｍＳｆｔＭｏｉｉｙｔｖｙｏｎｅ
０引言
防渗灌浆等补强加固措施，并逐步建立和增设了一些大坝安全监测设施。水库在经受 “８ ” ９．超百年一６
锦江水库于１５年开工兴建，９８期间历经两次续建，９３１７年建成并投入运行。工程由大坝、溢洪道和

大坝安全监测自动化工程施工组织设计

图 !某大坝安全监测自动化系统工程进度计划网络某大坝安全监测自动化系统工程工作项目元器件仪器设备元器件检验模块单板数据采集购置老化筛选率定制作测试单元装配, - . / 0 1!$ 5!$ !$ 55·!"·四川水利!""#$ %&$ # 混凝土六方块在堤防工程上的运用李悦’ 四川省内江水利电力建筑勘察设计研究院，内江市，()*"" +【摘要】根据四川地区的实际情况，考虑堤防工程建设与城市美化相结合，内江城区坝式堤防迎水面采用混凝土六方块衬砌，既取得了较好的经济效益，又获得了良好的社会效益。

本文主要介绍六方块衬砌设计与安砌施工，并总结出衬护特点，宜于推广。

【关键词】坝式堤防护坡材料混凝土六方块堤防工程随着社会经济的发展，人们对城市居住环境的地处四川腹部丘陵区的沱江流域，沿江有金堂、要求也越来越高，在城市堤防工程的建设中，不仅要简阳、资阳、资中、内江、富顺、泸州等中等城市，堤防考虑一般的防洪排涝作用，还应考虑美化城市的作工程建设十分重要。

沱江流域在地质条件上属红层用。

本文就城区坝式堤防迎水面采用混凝土六方块地区，岩层出露为砂、泥岩互层，节理裂隙发育，抗风衬砌进行探讨。

化、抗冲蚀能力差，条 ’ 块 + 石标号较低。

将此类石料问题的提出用于城区坝式堤防迎水面衬砌，不仅强度低，抗压能*$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*进行分阶段验收，是确保系统质量的关键。

如对于电缆、元器件、渗压计等外购仪器设备，在购置前就要制定针对具体环境和测点的质量标准。

如电缆结构、外包材料、芯线电阻、绝缘电阻、防水性能就是电缆性能指标。

能否在现场环境下保持系统长期稳定性，是确定上述指标的依据。

同样，在单板测试、出所检验、分阶段验收、初步验收、最终验收，都应有明确的验收人、验收程序、验收性能指标。

大坝安全监测自动化系统工程案例(精)

图6-27 数据管理系统框图
水利工程管理技术
大坝安全监测自动化系统工程案例
人工观测项目数据的录入，提供三种方式:第一种，用户可以按观测记录本的记录顺序定制一个输入界面，按顺序输入一次观测的一批观测值。第二种方法是选定某个测点，输入该测点的所有测值；第三种方法是从Excel表格中导入到数据库。输入数据时对数据合理性进行自动校验，对明显不合理的数据集中报警，并具备防止重复输入的功能。一次输入完成后系统可以根据测点特性，自动进行测值整编计算。
管理。 (1)在线监测系统在线监测系统实现对所有测点的远程测量、入库、计算、安全评估自动化。
系统主要包括数据采集系统、测值计算整编、在线快速安全评估(实时监控)三个主要部分。在线监测系统框图见图6-25。
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图6-25 在线监测系统框图
大坝安全监测自动化系统工程案例
①数据采集系统数据采集系统，定时采集监测数据，并对异常怀疑点自动复测，对报
图表控件还包括对监测系统状况的统计分析控件，如按项目统计测点、按坝段统计测点、系统数据采集缺失率、仪器完好率统计等。
水利工程管理技术
大坝安全监测自动化系统工程案例
(3)离线分析系统离线分析系统主要用于对实测数据的处理和计算分析，评估大坝的实际运
行性态。将实测值换算成标准监测量，根据各类仪器特性对各监测量进行误差检验(包括粗差、偶然误差、系统误差等)；提供各种计算分析模型；提供各种可选的分析因子，如水压、温度(气温、坝温)和时效因子等，供用户任意组合选用；提供丰富的图形和表格功能，使整个分析过程窗口化，分析结果图表化。离线分析系统功能框如图6-26，系统有以下特点:
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大坝安全监测自动化系统工程案例

五渡港水库大坝渗流安全监测自动化设计

吴井生，小山陈
（州市天鹰勘测设计有限公司，赣江西赣州３１０）４００摘要：港水库大坝安全监测除变形监测采用人工外，它水库水位、五渡其降雨量和坝体渗流监测等项目实现自均动化
监测。文章主要介绍了五渡港水库大坝监测系统的设计原则、各测点的布置情况，以及监测数据的自动化处理。
监测点空间分布上具有连续性。根据工程等别、规模、构型结式、地质条件及地理环境特点确定具体的监测项目及其相应
的监测设施。
二、设计原则
为确保大坝渗流安全监测系统达到预期目标，工程监测
设计应遵循以下原则：
（）一坚持可行性、可靠性第一
三、工程监测布置
殖等综合利用效益的中型水利枢纽工程。水库枢纽建筑物主要由大坝、溢洪道、灌溉及发电引水系统、电厂房等组成。发水库于１５９８年ｌ动工兴建，９１２月基本建成。Ｏ月１６年
（）四系统设计应具有操作简单与标准特点
大坝为均质土坝，顶长１０坝顶宽５ｍ，顶高程为坝０ｍ，．坝０１８７最大坝高２．５９．ｍ，４５６ｍ。由于存在坝体渗漏、坝下涵管裂
缝严重、下游坝坡抗滑稳定不满足规范要求及大坝安全监测
统在运行过程中各种软件、硬件故障报警功能。另外，监测与设施不完善等原因，２０年１月，江西省水利厅鉴定为于０２１经管理系统还应有系统登陆、操作过程记录等安全措施，使系统属三类坝。２００３年４月，江西省水利厅以赣水建字『０３３２０］６具有可靠的安全『能。生文批准对五渡港水库进行除险加固。主要加固措施为大坝采

喀浪古尔水库大坝安全自动化监测系统

通过水力学计算渗流量。监测范围０ｉ０ＨＯｍ，精度达Ｏ卜Ｏ２口０２ｍ柱．．
ＨＯｍ柱，ＮＡ３３按主机要求进行数据采集、存储。２ｍＤ１０
２内部变形监测、
１）坝体内部位移监测现状坝体体内水平位移采用ＮＷ型引张线式水平位移计监测，竖向位Ｙ
水利工程中广泛使用。
读要求进行过程控制、采集、存储。
３）水平位移监测自动化
内部水平位移监测自动化，即将引张线式水平位移计改造为自动
化监测，首先要对原设备进行改造，加反力架，安装加卸、载机构。其原理框图如图３所示，简述如下：ａ）引张线砝码加载卸载自动化每套引张线式水平位移计用１台步进电机（同步电机）控制监测房内各条引张线式水平位移计的或砝码块Ｂ的加载卸载；ｂ）传感器采用电容式大量程变位计，数据采集装置用ＮＡＩ６Ｄ３３数据采集智能模块，ＮＡ３３按引张线式水平位移计测读要求进行过程ＤＩ２控制、数据采集、存储。测量时控制加载采集数据，不测时控制卸
量。水平位移计和沉降仪有二条线布置在同一位置。二则可以相互校核监测值。相应高程的坝体下游坡布置监测房，铟瓦钢丝以镀锌钢管
保护，水管以聚乙烯塑料管保护，铟瓦钢丝和水管通过各自的保护管
引至下游监测房内。
图如图２所示，简述如下：
主机传送所测数据。监控主机则根据一定的模型对实测数据进行检验

国际工程大坝安全监测自动化系统设计与施工

（国水利水电第七工程局有限公司科研设计院，Ｊ成都中四Ｉｌ６１３）１７０
摘
要：坝长９００ｍ的苏丹麦洛维水电站安全监测自动化系统由中国水利水电第七工程局有限公司科研设计院承建，７是世
界上目前最长的水电站自动化监测系统。论述了该电站自动化安全监测系统的系统结构、网络模式、硬件参数、软件功能及
图１麦洛维水电站大坝安全监测系统结构图
在建筑物的各类监测传感器标准和非标准的电信
收稿日期ａｒｏｅｃｎｅＰ
程胜祥等：国际工程大坝安全监测自动化系统设计与施工
２１００年第４期
号准确地采集、传输到指定的存储设备上，按照并
测系统安装埋设了种类和数量众多的监测仪器，覆盖了大坝各个重要部位。麦洛维大坝安全监测
电阻式温度计（９－１支）加拿大Ｒｃｓ２ｏｔｔｅ振弦式渗压计（１＿Ⅱ １支）拿大ｒ２力ｓｔ
振弦式压应力计（１＿口２支）力拿大ｒｓｔ
ｋｍ的尼罗河中下游地区。以发电为主，顾灌兼
溉和防洪，大坝高６大坝总长９７ｋ总最５ｍ，．ｍ，装机容量１５ＭＷ。２
自动测读设备（７）德国Ｇｏｔｌ１套一ｌｅｚ
麦洛维大坝集合了众多坝型，大坝安全监其
一
直接通讯接口，分保证了现场的调试和通讯方充便。预留的Ｒ４５接口可以很方便的将各个读Ｓ８数仪组成Ｒ４５网络。在通讯距离较长的情况Ｓ８下，数仪内部还可加装Ｒ４５光信号转换器，读Ｓ８一

浅谈水库大坝安全监测自动化建设

浅谈水库大坝安全监测自动化建设摘要：随着社会的进步，国内水利工程的数量和水利工程的建设规模不断增加，社会各界也表现得越来越关注水库大坝的施工质量。

为了提高水库大坝完成建设投入运营后的使用安全性，安全监测自动化系统的应用是十分重要的。

关键词：水库大坝；安全监测自动化；应用1自动化监测系统的测点选择通常来说，在确定自动化系统测点的过程中，首先要考虑的是自动化监测系统能否实现，其次还应该考虑自动化系统实际使用规模。

选择自动化监测系统测点一般有两种选择方式：①方案一：将变形监测仪以及渗流监测仪安装到自动化系统中；②方案二：将所有不受干扰、可实现监测功能的仪器（比如渗流监测仪）接入自动化系统中。

2水库大坝中安全监测自动化系统的应用方法2.1在保证建设施工秩序中的应用在水库工程的建设规划中，设计者需要先做好对周围环境的勘探工作，确保自身能够全面掌握工程的具体情况，这样才能保证工程规划设计的合理性，避免出现设由于设计不合理导致的施工操作混乱，提高工程建设施工的秩序性。

但由于部分水库建设地的环境比较恶劣，加之工程本身就具有一定的复杂性，使监测活动存在一定的难度和危险性，此时，工作人员采用安全监测自动化系统，不仅能够大幅度保障监测者的安全，同时还可以避免人工操作带来的误差，优化监测结果的可靠性，使设计人员能够全面、准确、明确、详细的掌握大坝运行状态，确保施工规划设计内容条理清晰、全面系统、秩序井然，提升工程建设水平。

此外，设计者可以将大坝安全监测数据存储至数据库中，使数据结构化，然后将数据信息传送给各方面的专家，实现远程咨询，提高信息沟通的效率，有助于及时校正工程施工设计方案，深入优化设计方案的科学性和可靠性，保证后续建设施工的秩序。

2.2在提高建设施工准确度中的应用在传统的人工巡查和摄像头监控组成的安全监测系统中，由于其中存在大量的人工参与，因此监测结果往往受到工作人员技术水平、自然环境、设备稳定性等多方面的因素干扰，准确性和可靠性相对较弱，而工作者借助先进的大坝安全监测自动化系统，能够大幅度降低各项主观、客观因素的影响，提高监测结果的精准度，保证建设工程的正确施工。

陈村大坝安全监测自动化系统的土建设计与施工

工程实现垂线、内部仪器、温共１Ｏ个测点的自气１
动化监测，安装１个ＣＵ、Ｃ９个ＭＣＭＣＵ，Ｕ为插板式，用Ｒ４５全双工电缆通讯。二期工程于２０采Ｓ８０４年１安装，２月目前正在试运行中。二期工程实现绕坝渗流、水流量、水测深、压力共１４个测点排排扬３
的自动化监测，此同时，一期插板式ＭＣ与将Ｕ更换
为智能模块化的ＭＣ一、期共安装３Ｕ。二Ｏ个ＭＣＵ，
通讯和电源仍保留一期工程的设置。
２监测系统的土建设计与施工
２１垂线．
照片１扬压力、水测深孔口装置排
Ｐｏｏ１Ｅｕｐｎｓｔｔｈｏｎｉｇｈｌｏｕｊｒｓｕｅａｄｈｔ：ｑｉｍｅｔｅａｔｅｓｕｄｎｏｅｆｒＪｅｓｒｎＤｎｐｄａｎｇｒｉａｅ
筑物主要有混凝土重力拱坝、坝顶开敞式溢洪道、坝内溢洪中孑、Ｌ水库放空底孑、电引水管、Ｌ发坝后式厂房和右岸筏道组成。大坝高７．Ｉ，最６Ｉ顶宽８ｉ，３Ｔ坝ｎ
顶高程１６３坝顶弧长４９ｉ，２．ｍ，１共分２ｎ８个坝块。陈村大坝自动化监测系统分两期实施。一期工程于１９９８年４月安装，９９年９月通过验收。１９一期
ｒｓｌｅｔｆｒｂｅｃｕｉｇｐｅｅｔｇｓｅｅｕｐｎｏｄｓｃｉｅｔｕｄｒｗｔｄｓｒｙｄｉｔｎｉｎｌｙｐｏｌｎｅｏｖｄｌｓｏｏｌｍｓｉｌｄｎｒｖｎｉｉｑｉｍｅｔｒｍｅｔｔｈｎｅ，ｅ，ｅｔｏｅｎｅｔａｌｂｅｐｅａｄｏｐｎｎｔｆｕｒｖｏｙ

白杨河水库大坝安全监测改造及自动化系统设计

水库放水隧洞断面尺寸为１５ｍ×１５ｍ，．．设计过水流量为６ｍ。ｓ最大放水流量１／。／，１ｍ。ｓ
溢洪口泄洪闸为两孔，孔宽６ｍ，板高程单底
４８２ｍ。设计洪水位时最大泄洪能力为１５２．９
坝高２．顶宽３ｍ，大底宽２９５ｍ，最８ｍ。大坝设
有一条基础灌浆排水廊道，道底板高程４１７廊ｌ．
２设计依据
由于目前所掌握的基础资料有限，次工程本监测项目改造及设计主要是依据业主所提要求和
中游的哈拉阿拉特山口，距克拉玛依市１０ｋ０ｍ。水库最大淹没面积５７ｍ。属年度调节水．７ｋ，库，计重现期５设Ｏ年，计洪水流量为２２设１
顶宽３－内有１１５ｍ宽的粘土心墙。＂５ｍ，－－～．
最大设计引水量５／。０ｍ。ｓ
（）原有监测设计及其现状２根据新疆石油管理局供水公司目前提供的资
主要建筑物由混凝土拦河主坝、北副坝及南
两侧土坝、双孔泄洪闸、水库放水隧洞及黄羊泉引
洪干渠放水闸组成。
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第４期
张勤劳，等白杨河水库大坝安全监测改造及自动化系统设计
１７
坝安全管理条例》；（）ＬＴ５７－０３混凝土坝监测技术规２Ｄ／１８２０《

浅谈磨子潭水库大坝安全监测自动化系统建设

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一］？
浅谈磨子潭水库大坝安全监测自动了系统建设匕
ＤＵ００分别布设在磨子潭大坝大坝安全监测系统是一个为全系统，由控制中心（主要办公楼）大坝安块，Ａ２０面、准确地掌握工程各建筑物性态和全监控管理系统、现场数据采集单元的＃、７＃１＃３垛内，组成现场智４＃、１、１安全度服务的复杂大系统。安全监测（Ａ、仪器以及通讯网络组成。ＤＵ）监测项目多。仪器分布面广，建立一个高能分布式的大坝安全数据采集网络系
（者单位：徽省水利水电基本作安２０２）３０２
行合同，在履行合同规定的义务时，及建设管理局
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印机、台扫描仪和一套ＵＳ电源，１Ｐ与件。该软件应包括在线监控、离线分
点，区气温１。地点
、
系统组成
制作、测值预报、表制作、报离线分析、
磨子潭水库大坝安全自动化监测
磨子潭大坝现场采用８台数据采远程服务等大坝安全管理工作。控制
１台打系统采用分布式网络结构的数据采集集单元（Ａ２０）ＤＵ００，共放置１５个模中心配置有齐全的计算机系统、
料的积累对分析大坝运行状态、掌握测力计４支，水位传感器２支，温计中心的监测主机相连。气大坝运行规律等发挥了巨大作用，但３支，这些监测仪器用以将大坝有关监２控制中心的ＤＩＳ大坝安全监、ＳＭ

水库工程安全监测自动化系统

1 大坝安全监测自动化系统
大坝监测遥测水位计系统图
1 大坝安全监测自动化系统
大坝浸润线观测示意图
1 大坝安全监测自动化系统
3.数据处理分析与监控管理系统我国对大坝安全监测资料的定量分析，主要是针对单个测点的测值建立统计模型、确定性模型和混合模型等常规数学模型，并得到了广泛应用。在此基础上又研究和发展了多测点模型和多维模型，在应用神经网络技术进行大坝安全监测资料的分析方面也进行了大量探索。监控指标方面，大坝应力和扬压力一般以设计值为监控指标；大坝变形监控指标的确定主要有置信区间法、仿真计算法和力学计算法。较普遍采用的是置信区间法，以数学模型置信区间的边界为监控线。
1 大坝安全监测自动化系统
2.数据采集系统我国对大坝安全监测数据自动采集系统的研究，始于20世纪70年代末， 80年代有了长足的进步，进入90年代中期后，随着电子技术、计算机技术、通讯技术等的发展和国外先进设备的引进，有多种型号的大坝安全监测数据自动采集系统先后研制成功，显著提高了我国大坝安全监测的实时性、可靠性和适用性。国内大坝安全监测数据自动采集系统按采集方式分为集中式、分布式和混合式三类，具代表性的有DAMS型、IX型、I_N1018型等系统。
①电容式和步进电机式垂线坐标仪、引张线仪； ②钢弦式、差动变压式多点变位计； ③伺服加速度计式钻孔测斜仪； ④电感式、钢弦式、差动电阻式、压阻式渗压计； ⑤电容式、差动变压器式液体静力水准遥测装置； ⑥采用密封式激光点光源、光电藕合器件CCD作传感器的新型波带板、真空泵自动循环冷却水装置等新技术的真空激光准直系统； ⑦采用液压平衡原理新研制的差动电阻式应变计和测缝计； ⑧适应高土石坝，特别是高混凝土面板堆石坝要求的大量程位移计和测缝计等。

云表水库大坝安全监测自动化系统设计

第３７卷第３期红水河Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．３２０１８年６月ＨｏｎｇＳｈｕｉＲｉｖｅｒＪｕｎｅ．２０１８云表水库大坝安全监测自动化系统设计蓝㊀刚，何令祖，涂㊀旭（广西壮族自治区水利科学研究院，广西㊀南宁㊀５３００２３）摘㊀要：文章针对云表水库监测设施不完善㊁水库管理手段落后的现状，结合坝址地形㊁水文气象及流域等实际情况，通过对云表水库大坝安全监测自动化系统工程的建设，采用最新无线广域网Ｇ云平台自动化观测的先进技术，结合人工校核的方法，及时收集㊁记录㊁整理和分析各项安全监测数据，以达到实时掌握水库的运行状况的目的㊂监测系统自投入运行以来，运行状况良好，为水库的安全运行和科学调度提供了科学依据，水库的运行管理基本实现无人值班㊁少人值守㊂关键词：云表水库；大坝安全监测自动化系统；设计中图分类号：ＴＶ６９８文献标识码：Ａ文章编号：１００１－４０８Ｘ（２０１８）０３－０００７－０５１㊀工程概况云表水库坝址位于广西横县云表镇山口村，珠江流域郁江水系镇龙江一级支流云表河中下游，地处东经１０９ʎ１８ᶄ，北纬２２ʎ５７ᶄ，距横县县城５０ｋｍ，距云表镇政府所在地９ｋｍ，距云表河口３０ｋｍ，水库集雨面积３１．７ｋｍ２㊂水库大坝设计洪水标准采用１００年一遇洪水设计，１０００年一遇洪水校核［２］㊂正常蓄水位１０１．４０ｍ，设计洪水位１０４．９６ｍ，相应溢洪道下泄流量３７５ｍ３／ｓ，校核洪水位１０６．１６ｍ，相应溢洪道下泄流量为５９８ｍ３／ｓ，溢洪道消能防冲设计洪水重现期采用３０年一遇㊂水库总库容３８２０万ｍ３，调洪库容１３９８万ｍ３，有效库容２３４２万ｍ３㊂水库原设计灌溉面积０．４７万ｈｍ２，其中贵港市０．３３万ｈｍ２，横县０．１３万ｈｍ２；有效灌溉０．３４万ｈｍ２，历年最大实灌０．３４万ｈｍ２（１９６６年）㊂１９６９年贵港市（原贵县）在其上游１２．５５ｋｍ处兴建甘道水库，拦截了云表水库上游５２．５ｋｍ２汇流面积，水量通过甘道水库调节后引到相邻流域的鲤鱼江发电，甘道水库泄洪仍进入云表水库，甘道水库建成后，云表水库的入库水量大为减少，但仍担负原来设计的０．２４万ｈｍ２灌溉任务，由于水量不足影响渠尾灌区的灌溉，近年实灌约０．１１万ｈｍ２㊂坝后电站总装机２ˑ２００ｋＷ㊂云表水库大坝安全监测自动化系统建设前状况如下：１）工程监测设施建设不完善㊂云表水库枢纽共有１座主坝㊁２座副坝和１座溢洪道，目前大坝和溢洪道均没有安全监测设施，库区甘道云表区间仅有１个雨量站（云表站），且位于河谷地带，存在雨量站网密度不足和代表性差的问题，且观测设施陈旧落后，报汛通信经常出现故障，难以确保收集资料的可靠性和有效性㊂由于缺少监测设施，无法收集云表水库的各项工程安全数据，给工程造成很大安全隐患㊂２）水库管理手段落后，还处于原始的人工管理㊂目前云表水库在水库自动化监测系统建设及投入方面还是一片空白，没有建立计算机网络管理系统，各方面的工程观测数据均为人工采集㊁整理㊁分析和记录，然后存档归案，报上级管理部门，方法既费时费力，又不能及时反映出水库的实时运行情况㊂２㊀系统建设的必要性２．１㊀工程安全运行方面云表水库主坝下游有云表㊁三里㊁五里等三个乡镇，还有Ｇ２０９呼北线㊁Ｇ８０南梧高速㊁０．４７万ｈｍ２农田等㊂云表水库的安全运行直接影响到地区的稳定性，对当地工业㊁农业及城乡建设发展有不可替代的作用，也直接关系到人民群众的生命财产安全，关系到经济建设的健康发展，是水库安全运行工作的保证㊂㊀㊀收稿日期：２０１８－０１－２２；修回日期：２０１８－０２－２８㊀㊀作者简介：蓝㊀刚（１９８８），男，广西巴马人，工程师，研究领域：大坝安全监测㊁水利信息化㊁水环境㊁农田水利工程㊁山洪灾害防治，Ｅ－ｍａｉｌ：７１０２２４４５８＠ｑｑ．ｃｏｍ㊂７㊀红水河２０１８年第３期２．２㊀工程管理方面云表水库安全监测自动化系统建设前，监测设施不完善，水库的管理条件比较落后，相关管理人员配置不足，工作强度大，严重影响到工作效率，同时由于长期缺少观测资料，无法实时掌握水库的运行状况，存在安全隐患㊂自动化系统的建设可使云表水库走向科技信息的道路，同时减轻水库管理人员的工作负担，改善管理条件㊂２．３㊀水资源管理及经济效益方面水库对水资源的调节㊁支配在横县当前水资源紧缺的状况下甚为重要，云表水库是一座以灌溉为主，兼顾防洪㊁养殖作用的中型水利工程，只有对水库的水资源情况有了充分的了解，才能科学㊁合理地利用水资源㊂而目前由于云表水库的管理还处于人工管理阶段，对水库水资源的情况无法及时充分地了解，造成不能合理地调配水资源，这在一定程度上浪费了现有的水资源㊂因此，要改变这一落后的面貌，必须通过建设一整套完善的水库工程自动化监测系统，对水库水资源进行实时监测，对监测所得的数据进行科学分析，才能制定出合理可行的水资源调配方案㊂由此可见水库工程监测自动化系统的建设是很必要的，它不仅能够使水资源得到充分的利用，而且还能够提高水库的经济效益，充分有效地发挥水库的综合功能㊂３㊀系统建设内容和规模根据横县云表水库目前存在的各种问题及各级部门的管理需要，根据水库管理相关规范规定及目前水利系统科技发展情况，本系统的设计主要包括大坝安全监测系统㊁水情自动测报系统等建设内容㊂３．１㊀大坝安全监测系统大坝安全监测主要考虑主坝及２号副坝的监测，监测内容主要包括主坝的水平和竖向位移监测㊁渗压监测㊁渗流量监测及水温监测㊂３．２㊀水情自动测报系统水情自动测报系统主要通过ＧＰＲＳ通信设备进行数据传输，计算机系统进行数据分析㊂站网规模为：１ʒ３（即１个中心点㊁３个遥测站）㊂３．３㊀中心站中心站设在云表水库管理所，主要提供工程防汛㊁工程调度管理等会议人员集中观看大屏幕上演播的各水库大坝安全监测㊁水情自动测报系统分析成果及水库介绍等情况㊂建设内容主要包括机房的装修㊁电缆布线㊁相关设备的购置及安装等㊂云表水库大坝安全监测及水情自动测报系统总体结构如图１所示㊂图１㊀系统总体结构图４㊀系统设计４．１㊀大坝安全监测系统本系统监测项目主要有水库枢纽的巡视检查㊁大坝表面变形监测㊁渗流监测㊁水温监测㊂本文主要介绍变形监测及渗流监测㊂４．１．１　变形监测本工程的大坝变形监测为主坝和２号副坝表面变形观测的设计，包括竖向位移和水平位移㊂竖向位移采用水准测量方法，采用精密水准仪进行观测；水平位移采用全站仪人工观测，观测方法为视准线法，观测数据由人工录入工作站进行分析㊁存储㊂主坝和２号副坝各位移观测点严格按照相关规程㊁规范进行布设：观测视准线平行坝轴线布置，视准线左右两边１ｍ范围内不能有任何障碍物；位移测点设在垂直于坝轴线的观测横断面与平行于坝轴线的观测纵断面（即视准线位置）交叉结合坝面处，水平位移标点和竖直位移标点做在同一个观测墩上，形成综合位移标点，兼竖向位移和横向水平位移观测；工作基点则设在两岸每一纵排测点的延长线上，校核基点设在同一排工作基点的延长线上㊂主坝位移观测点共设有６个观测横断面㊁４条视准线，观测横断面垂直于坝轴线布设，分别为坝０＋０４０㊁０＋０９０㊁０＋１４０㊁０＋１９０㊁０＋２４０㊁０＋２９０；８蓝㊀刚，何令祖，涂㊀旭：云表水库大坝安全监测自动化系统设计㊀视准线以坝轴线为０＋０００桩，往主坝上下游坝坡平行于坝轴线分布，上游坝坡设有１条，桩号为上０－０１２，下游坝坡共设有３条，桩号分别为０＋００５㊁０＋０３０㊁０＋０６０；位移测点设在观测横断面与视准线相交处，每条视准线上均设５６个位移测点，总共设有２４个；校核基点㊁工作基点设在视准线上，主坝左右两岸每边各设１个工作基点和１个校核基点，总共设有８个工作基点和８个校核基点㊂２号副坝位移观测点共设有７个观测横断面㊁２条视准线，观测横断面垂直于坝轴线布设，分别为坝０＋０００㊁０＋０２６．７５㊁０＋５３．５０㊁０＋０７９．９６㊁０＋１０６．４２㊁０＋１４３．２１㊁０＋１８０；视准线以坝轴线为０＋０００桩，往２号副坝上下游坝坡平行于坝轴线分布，上游坝坡设有１条，桩号为上０－０１０，下游坝坡设有１条，桩号为０＋００５；位移测点设在观测横断面与视准线相交处，每条视准线上均设７个位移测点，总共设有１４个；校核基点㊁工作基点设在视准线上，２号副坝左右两岸每边各设１个工作基点和１个校核基点，总共设有４个工作基点和４个校核基点㊂４．１．２　渗流监测本工程的渗流监测设计包括主坝及２号副坝坝体渗压观测㊁坝基渗压观测㊁水温观测及渗流量观测，分为自动化观测和人工校核观测㊂４．１．２．１㊀坝体、坝基渗压监测坝体㊁坝基渗流压力观测点与位移测点一样，严格按照相关规程㊁规范进行布设㊂渗压观测横断面与位移监测横断面相结合，在观测横断面上根据观测需要设置观测铅直线的条数，铅直线用来定位埋设渗压计钻孔㊂坝体渗压观测点和坝基渗压观测点在一条观测铅直线上，坝体渗压观测点布设高程主要根据计算浸润线的位置确定，布设在最低浸润线之下，坝基渗压观测点则设在坝基强透水层中㊂主坝渗压自动化观测共设４条观测铅直线，按平行于坝轴线可分成４排，上游坝坡１排，设在上０－０１０桩号；下游坝３排，分别设在下０＋００７㊁下０＋０３２及下０＋０６２桩号㊂按垂直于坝轴线可分成４个观测横断面（与位移观测横断面相重合，分别为：０＋０９０㊁０＋１４０㊁０＋１９０㊁０＋２４０），每条观测横断面设有４个渗压观测孔㊂每个渗压观测孔分别设有１个坝体渗压观测点和１个坝基渗压观测点，总共设有１６个坝体渗压观测点和１６个坝基渗压观测点㊂每个渗压观测点安装１支渗压计，渗压计通过数据电缆连接到设在大坝外坡的数据测量控制单元（ＭＣＵ）上，ＭＣＵ以无线方式（ＧＰＲＳ通讯方式）与监测云平台进行数据传输，实现渗流压力和水温的自动监测㊂主坝坝体渗压人工校核观测共设４条观测铅直线，按平行于坝轴线可分成４排，上游坝坡１排，设在上０－０１０桩号；下游坝３排，分别设在下０＋００７㊁下０＋０３２及下０＋０６２桩号㊂按垂直于坝轴线可分成４个观测横断面（分别为：０＋０９２㊁０＋１４２㊁０＋１９２㊁０＋２４２），每条观测横断面设有４个坝体渗压观测孔，总共设有１６个坝体渗压观测点，用于校核自动化观测数据㊂４．１．２．２㊀渗流量监测主坝渗流量的观测方法为量水堰法，监测点设在大坝下游坝脚反滤堆后，具体位置根据现场渗漏排水情况确定，为避免或减少其他来水干扰，量水堰的底板㊁边墙通过砌护加固，保证堰沟不漏水㊂在渗流量监测点安装量水堰和量水堰计，设备通过ＭＣＵ连接，实现主坝的渗漏量及坝体水温的自动化监测㊂主坝及副坝变形监测及渗流监测布设详见图２㊁图３㊂图２　主坝系统平面布置图９㊀红水河２０１８年第３期图３㊀副坝系统平面布置图４．１．３㊀大坝安全监测系统软件大坝安全监测系统建成后，将具有以下几项功能：１）数据采集及实时显示功能；２）数据分析处理功能；３）报表和图形功能；４）远程控制功能；５）数据上传功能㊂４．２㊀水情自动测报系统４．２．１㊀站网布设水情自动测报系统站网规模为１ʒ３，即１个中心站㊁３个水情遥测站㊂具体布置见图４㊁遥测站点具体分布见表１㊂表１㊀水情自动测报系统站点分布表序号站点名称遥测项目１云表水库主坝水位㊁雨量２甘道水库主坝雨量３陈村雨量图４㊀水情自动测报系统站网布设图４．２．２㊀水情监测系统软件水情自动测报系统建成后，将具有以下几项功能：１）随机自报功能；２）定时平安自报功能；３）设备自动保护功能；４）水位消浪滤波处理，电源下限自动报警功能和先进的信道纠错㊁检错㊁编码功能；５）故障自诊断和报警功能；６）具有与中心站通话功能，使调试与维护工作更方便㊁简单㊂４．３㊀计算机网络系统在云表水库管理所建立计算机网络系统，计算机网络连接形式为星形结构，采用精简的紧缩核心设计，由服务器㊁监测工作站㊁交换机组成，网络配置为１０００Ｍ宽带的以太网，并对现有的办公楼内的网线进行改造，以现有的节点为基础，增加新配置设备所需端口㊂其主要功能如下：１）实现监测数据信息的统一规范管理和信息共享，实现以高新技术和科技信息为主要内容的信息有效管理；２）配置足够的网络带宽，实现可靠的网络接入；３）提供相应的网络㊁系统安全保护；４）实现信息的网络查询服务和在线实时数据显示服务㊂４．４㊀电源及防雷保障系统４．４．１㊀电源配置１）遥测站使用太阳能电池和蓄电池组合的浮充供电系统㊂在日照期太阳能电池给蓄电池充电，并利用蓄电池为设备供电；夜间使用蓄电池所存储的电能为设备供电［３］㊂太阳能电池板选１０Ｗ，免维护全密封蓄电池选用１２Ｖ／３８Ａｈ；２）主坝渗压渗流观测的测控单元及传感器㊁中心站有良好的交流电源条件，而监控计算机的值守功耗相对较大，故采用交流电为其供电，中心站０１蓝㊀刚，何令祖，涂㊀旭：云表水库大坝安全监测自动化系统设计㊀配置宽限净化交流稳压电源，将外部电源对设备性能的影响降低到最小，同时配置ＵＰＳ及电池组，当交流电停电时，为中心站设施提供２小时以上的供电㊂４．４．２　避雷装置１）将所有用电设备的接地点都连接到公共的接地端上，然后由其接地端上引出一点接入大地㊂这样有利于各点地电位互相之间的平衡，以消除在雷击时不同接地点之间的电位差，避免地回路造成的设备损坏；２）ＭＣＵ须引下线与基础接地网可靠连接，防止相关设备遭受雷击损坏，接地电阻小于或等于１０Ω；３）各水情遥测站需新建避雷针和埋设避雷接地体，接地电阻小于或等于１０Ω；４）中心站机房需引入良好的设备接地体，电源接地和设备接地最好采用不同接地，接地电阻要求小于或等于５Ω㊂５㊀系统创新点本次大坝安全监测自动化系统设计采用最新无线广域网Ｇ云平台施工工艺技术，与传统监测方法相比见表２㊂表２㊀Ｇ云平台性能特点与传统监测对比表项目Ｇ云平台传统监测方法扩展性理论上无限制预留冗余接口兼容性理论上无限制定制模块实时性单点测站３ｓ，集中测站３０ｓ多级控制中心通讯限制，一般５１０ｍｉｎ准确性真实测值中间过程可修改表２（续）项目Ｇ云平台传统监测方法维护性判断故障和备品更换系统检查，故障诊断，维修方案，具体实施；综合素质要求高经济性减少传感器接线㊁通讯线缆线缆布设昂贵且复杂安全性数据读取中间过程极致简化，专业数据库服务器管理数据数据泄漏点多即时行传感器埋设之后可实现自动化施工期几乎不可行，多在施工后期或竣工后布置６㊀结语目前水库管理模式逐步向自动化㊁科技化㊁数字化㊁信息化发展，数字水利是水利行业基于可持续发展理念的高技术发展战略，而水库大坝工程监测自动化系统作为水利工程建设的必要项目，其重要性不言而喻㊂云表水库监测自动化系统的建设和完善，将逐步推进水库工程建设与管理的现代科技一体化㊂同时云表水库监测自动化系统的建设对水库日常管理及决策起了很好的辅助作用，为水库的安全运行提供科学决策㊂参考文献：［１］㊀农世乐．广西凤亭河水库㊁屯六水库大坝安全监测及水情测报自动化系统设计［Ｊ］．企业科技与发展（下半月），２０１４（６）：１２０－１２２．［２］㊀吕菲．云表水库除险加固主坝工程地质条件评价［Ｊ］．企业科技与发展（下半月），２０１４（１２）：３０－３１．［３］㊀杜军，赵安林，刘志宏．黄河三小间水情自动测报系统遥测站供电系统设计计算［Ｊ］．电工技术杂志，２００３（８）：８０－８２．［４］㊀ＳＬ１６９－９６，土石坝安全监测资料整编规程［Ｓ］．ＤｅｓｉｇｎｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒＤａｍＳａｆｅｔｙｏｆＹｕｎｂｉａｏＲｅｓｅｒｖｏｉｒＬＡＮＧａｎｇＨＥＬｉｎｇｚｕＴＵＸｕＧｕａｎｇｘｉＨｙｄｒａｕｌｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＮａｎｎｉｎｇＧｕａｎｇｘｉ５３００２３ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓｐａｐｅｒａｉｍｓａｔｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｉｍｐｅｒｆｅｃｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｆａｃｉｌｉｔｉｅｓａｎｄｂａｃｋｗａｒｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｉｎＹｕｎｂｉａｏｒｅｓｅｒｖｏｉｒｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅａｃｔｕａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄａｍｓｉｔｅｔｏｐｏｇｒａｐｈｙｈｙｄｒｏｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙａｎｄｄｒａｉｎａｇｅｂａｓｉｎｔｈｒｏｕｇｈｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｄａｍｓａｆｅｔｙｏｆＹｕｎｂｉａｏｒｅｓｅｒｖｏｉｒａｎｄａｄｏｐｔｓａｄｖａｎｃｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒａｕｔｏｍａｔｉｃｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌａｔｅｓｔｗｉｒｅｌｅｓｓＷＡＮＧｃｌｏｕｄｐｌａｔｆｏｒｍｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｍａｎｕａｌｃｈｅｃｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｃｏｌｌｅｃｔｓｒｅｃｏｒｄｓｓｏｒｔｓａｎｄａｎａｌｙｚｅｓｖａｒｉｏｕｓｓａｆｅｔｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄａｔａｉｎｔｉｍｅｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｒｅａｌ－ｔｉｍｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓｏｆｔｈｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．Ｓｉｎｃｅｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗａｓｐｕｔｉｎｔｏｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｔｈａｓｂｅｅｎｏｐｅｒａｔｉｎｇｉｎａｇｏｏｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｐｒｏｖｉｄｉｎｇａｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｓａｆｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｏｆｔｈｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．Ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒｈａｓｂａｓｉｃａｌｌｙａｃｈｉｅｖｅｄｎｏｏｎｅｉｓｏｎｄｕｔｙａｎｄｆｅｗａｒｅｏｎｄｕｔｙ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＹｕｎｂｉａｏｒｅｓｅｒｖｏｉｒａｕｔｏｍａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｄａｍｓａｆｅｔｙｄｅｓｉｇｎ１１。

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某水库大坝安全监测自动化系统设计与施工
摘要：本文重点从某水库大坝的安全监测自动化系统的实施，谈到了对测位的布置、信号传输及设计、施工，同时也对防雷等问题做了分析。

关键词：水库大坝；监测；自动化；设计实施
0 前言
在土石坝安全监测自动化系统中，基础土建是其重要组成部分，往往由于认识的不足和工程应用研究较少，造成系统脆弱，成为水利自动化推广普及以及向深层次发展的屏障。

为此，应重视并研究水利自动化系统的基础土建问题，为新建、改建及扩建的自动化工程建立可行的基础条件。

１测位布置
测位的布设原则是在满足大坝安全监测需求的基础上与自动化建设过程及长期稳定运行相适应的综合建设体系。

某水库枢纽工程由土坝、溢洪道、输水洞和水电站等组成。

土坝坝型为粘土心墙坝，最大坝高63m，坝顶长267m。

目前实施的主要测点及监测项目有：大坝渗流压力、浸润线、绕坝渗流、上游坝坡渗透压力、心墙渗透压力、坝基渗透压力、排水导渗降压效能、地下水位、渗流量、库水位、温度场等。

主要监测方法为测压管传感器法。

主要监测设备为测压管、渗压计、投入式压力传感器、超声波水位流量计、电磁流量计、铂电阻温度传感器等。

自动化系统的设计要求是将各测点采集的监测数据传送到监测中心站，由监测中心站完成数据处理与存储过程，实现土坝安全监测的自动化。

2 信号传输
大坝安全监测自动化系统是国内外近年来发展较快的应用技术，其系统的土建设计与施工目前还缺乏想应的行业规范，实施中遇到的主要问题有传输路径研究、设备保护、线路防护等，防护过程包括防止人为破坏、气候因素造成的破坏、电磁干扰及雷电轰击等。

过去的水库管理中，曾有过自动化的雏形，如单一的远传水位计或坝体内预埋传感器等，信号传输路径通常是线路直埋或配合部分架空敷设，多数设备不可避免地在外力场、温度及电磁场的作用下很快夭折。

总结其破坏形式，主要是外力破坏（如剪刀、拉力等）、生物破坏（如鼠嗑、虫灾等）、雷击破坏等；而内力破坏则不多见。

这种系统一般只适应单测点的场合，而且不能改变结构，极易造成系统报废。

当前实施的土石坝安全监测自动化系统是一个具有相当规模的综合系统，是集多项目、多测位和多传感器于一体的自动化工程系统。

从国际坝工管理发展趋势和我国水库水资源在现化国民经济中的重要地位考虑，在一改过去粗放型管理模式，朝着美化、细化和人文化的方向发展的基础上，建立经济、可靠、运行稳定的实用型信号线敷设和传感器仪表箱设计安装等方面是值和研究的。

从多种传
输模式比较来看，在大坝距管理监测中心相对较近处建立大量的无线传输点，在现阶段显然是不适合的。

大坝监测主要采用有线传输方式，对于距离较远且测位分散的点一般采用无线方式建点再并网运行。

信号传输及其路径是为实现测位与中心站的连接即数据传输而设计，是实现各测点与中心站数据信号连接的基本手段和必由之路，系统传感器至测控单元（MCU）至中心站主要采用有线传输。

3 土建设计与施工
3．1线路土建
3．1．1 线路走势
线路走势采用最短距离和尽量不破坏或少破坏原建筑结构的原则确定监测点之间的线路。

视监测点的数量，一般以一个断面为一个点组，当两相邻断面相距较近且点数较少时，可将两个断面或几个断面从电连接上归并成组，其中一个断面的测点归至另一断面处理，使总体上形成树形。

主干线路布设需考虑与各结点组之间搭配连接，尽量取消或减少引接线路。

在不增加总线路长度的原则下，尽可能选在便于施工又不影响美观、土层电阻率较低且没有积水、靠近坝脚的坝坡较低处布设。

当遇有局部沟壑，尽量采取绕行布线而放弃沿沟底或架空布线，以避免雨水冲刷和雷击。

图1是某水库的布线设计图。

3．1．2 线路敷设
3．1．2．1 结构
从几年的工程运行情况看，较理想的方式是穿护管地埋敷设。

这种敷设方式是一种“活”的结构，如果系统需要增容、更改电气结构、更换线路以及系统结构升级等，不需要重新进行土建或仅进行增容土建。

3．1．2．2 选材
护管材料的选择，通常以铁磁质材料的镀锌管为宜，它不仅能起到很好的防鼠、防虫作用，更能起到良好电磁屏蔽作用。

3．1．2．3 敷深
线路敷设设深度依施工地的土层及地下水状况确定。

对于地下水位较高、冬季地下水常位于冻层以上以及冬季形成冻层的土料区域，线路埋深一般要在冻层以下，防止冰胀拉断线路。

对于不存在冰胀的区域，如砂砾料坝坡、坝顶、冬季地下水位低于冻层的砂砾石料区域以及南方地区，埋深仅需考虑地面防护，一般在700mm左右；对某些不易开挖的坝坡，管线敷设可考虑利用纵横向排水沟等结构明敷，但要与整体美化相结合。

3．1．2．4 管线施工
沿设计走势开挖线缆沟，新建及改扩建的坝面施工均与筑坝加高工程配合进行，避免二次启开坝面护坡石。

达到设计挖深经有关方面检测合格并作好隐蔽工程记录后，敷设管路。

护管安装前其端面需经过机械加工或人工倒角倒圆，用螺纹管接头连接，防止穿线时割破线缆。

在有接头的两管段间跨螺纹管接头，对称焊接两个直径8mm左右的钢筋，并涂防护漆保护，以确保两管间的电气连接。

护管敷至测压管附近时，按电缆要求的弯曲半径做冷煨弯延至地面与测压管口平齐，再与测压管进行焊接固定，实现电气连接。

通信电缆管路设计时应考虑对通信电缆的修复问题，沿线路间隔50m左右设一电缆井，井体由砌筑砖混结构组成。

电缆井结构见图2。

电缆井结构设计时考虑防雨水进入，且井内不允许存水，井口用盖板盖严后敷土埋设。

3．1．2．5 可靠性
线缆敷设系统设计取消或减少线路施工接头，特殊出现的接头均专门处理，以降低接头处的信号散射和杂波干扰。

土建设计与线缆敷设施工设计配合，仅有的接头只出现在电缆井中，以便于日后维护。

3．2防护设计
3．2．1线路防护
线路防护主要是防止人为破坏，防止线路受外力作用断，如冬季受冻胀拉断、受剪力切断、鼠嗑破坏等。

施工时，线路通过坝顶、防浪墙、公路、桥涵、渠塘等时，视现场情况对管线进行加固。

过公路时，用大一级的套管防护并留出扩容
余地。

穿防浪墙的管线施工时进行封堵防涌。

过桥梁时一般用钢拉线固定，同时需检测拉线的接地状态。

3．2．2防雷设计
进行自动化系统设计应确保防雷接地系统的设计，国内外许多自动化系统出现故障或破坏，均因防雷设施欠妥所致。

系统采用多重防雷设计和等电位接地技术，护管施工时（参见3.1.2.4节），沿管线全程间隔15m~30m向地下打入不短于2m的接地极，形成全线致密的加强型接地施工（网），在跨手井盒的部位焊接不少于2条导流筋。

除管线系统（穿线管形成大面积接地体）的自然接地外，在监测中心附近建设专用接地系统，并与穿线管可靠焊接，形成全面的法拉第笼，使接地体面积足够大，接地电阻小于1Ω，能够有效地防止直击雷、感应雷等造成的雷击。

3．2．3其他防护
测压管孔口浇筑混凝土基台，用于固定护管及安装防水仪表箱。

在坝上及大坝附近使用时，有效地防止人为撬动破坏，以及防止雨水进入测压管影响监测精度。

夏季可防止高温对现地仪表的影响。

秋季箱内产生大量的水汽能自动排出。

箱内还设有防护装置，冬季能有效地防止测压管内结冻。

起到很好的防护作用。

4 结束语
在保证最优性比的基础上实现自动化系统的可持续性，有线传输是多年来普遍采用的方式之一，是大坝安全监测系统中的重要组成部分。

在近距离、不便或不需要进行无线传输的场合，有线传输是一种价廉、可靠、理想、的工程传输方式，合理的土建设计是系统成败的关键之一，考虑系统防雷的需要，尽量采取地埋布线方式。

经过几年的应用总结，经受了夏季雷电及人为破坏的考验，取得了满意的应用效果，值得在一些地区推广。

参考文献：
1 彭凯忠，李长龙，庞毅，等。

南城子水库防洪调度系统及决策模型分析。

辽宁省防洪加固工程专刊，2001
2 GB50168—92电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范。

1992
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。