隔河岩水利枢纽近坝区高边坡和库岸滑坡外部变形监测自动化系统

+9:55: 电子水准仪作为数据采集设备。
以上两类仪器均采用 6;<=5 记录模块作为野外数据存贮 设备， 均使用掌上电脑作为在线控制设备， 其工作如图 = 所示。
掌 指令发送 " 3(4554 全站仪 # 上 电 " 点名校正 " +9:55: 水准仪 # 脑 限差控制
记 录 模 块
读 # 卡 器
的作业方法和精度进行了分析。 关键词： 隔河岩水利枢纽 变形监测 自动化系统
"#$%&!"#$%&’() *%+,&-($.,’ -,’.$,&.’/ (0$,-($.,’ 121$%- ,+ 3%4%2(’ 52*&,6,7%& 8&,9%:$ ! !" #$%& ’()%!(%& )%* + , -()$.(%& ! 50;%. 8&,<.’:.() =.’/9.(’/ 52*&,6,7%& >%<%),6-%’$ ?,@A B$*@ ’()$*+,$! C4.1 6(6%& *.1:011%* 121$%-D1 :,’1$.$0$.,’ (’* *%1./’ 6&.’:.6)% ,+ %#$%&’() *%+,&-($.,’ -,’.$,&.’/ (0$,-($.,’ 121$%- +,& 4./4 1),6% ’%(& *(- (’* ;(’E 1),6% ,+ 3%4%2(’ 52*&,6,7%& 8&,9%:$@F$ ()1, (’()2G%1 $4% ,6%&($.,’ -%$4,*1 (’* .$1 (::0&(:2@ -&./0*1)! 3%4%2(’ 52*&,6,7%& 8&,9%:$A *%+,&-($.,’ -,’.$,&.’/A (0$,-($.,’ 121$%中图分类号： ’()*+,文献标识码： . 文章编号： /)+/0/%*- （ -%%- ） %/0%%/*0%-
! 前 言
隔河岩水利枢纽由坝高 HIH - 的混凝土重力拱坝， 装 机 HJJ KL 的引水式电站，提升能力 MJJ $ 级的两级垂直 升船机等组成。隔河岩水利枢纽工程规模大，地质条件复 杂， 枢纽布置了项目齐全的安全监测系统。
会测量选取替代仪器。再者， 为适应今后清江流域的发展， 提高工作效率， 有必要尽快建立外部变形监测自动化系统， 真正实现其数据采集、 传输、 处理、 分析以及决策的一体化。
" 自动化系统的设计
!"# 系统设计背景
原隔河岩水利枢纽外部变形监测系统由长江水利委 员会设计， 主要包括枢纽各建筑物和库岸滑坡的垂直位 移、 水平位移、 挠曲等项目。除了静力水准， 正倒垂观测方 法外，其它外部变形主要以大地测量方法建立变形监测 网， 再通过交会和精密水准进行变形点的施测。交会一般 采用传统 CM 经纬仪配合 >FNJJJ 测距仪进行作业，精密 水准多使用 O.JJN 等精密光学水准仪进行作业。 该系统大部分长期靠全人工采集处理数据， 费时费力 费钱， 而且资料整理分析和信息反馈都严重滞后。因此建 立隔河岩水利枢纽外部变形监测自动化系统非常必要。 随着国企改革和电力市场垄断局面的打破，要求隔河 岩水库尽量多蓄水发电，这对枢纽的安全监测提出了更高 的要求，实现安全监测自动化已成为现代大坝管理的发展 方向。其次， 随着电子技术的日新月异， 国内外传统的高精 度光学测量仪器相继停产，迫切需要给精密水准测量和交
管 理 # 软 件
图 $ 数据采集框图 !"#$% &"’#(’) *+ ,’-’ ’./0"1"-"*2
6;<=5
6*P=5
!"#"! 数据处理部分
这部分由数据检查、 数据计算、 数据报警三个模块组成。 数据检查模块是在野外初步检查的基础上， 进一 （ =） 步对人工输入值， 如点号、 温度、 气压、 时间等易错数据进 行全面检查更正， 并对重复测值进行自动判别。 （ 数据计算模块担负着整个系统的有效数据提取， 4） 测站平均 值 计 算 、 各项参数的自动改正、 平差计算、 坐标 转换、 成果输出及精度评定等工作。 （ 数据报警模块主要根据误差理论， 把本期变形成 :） 果同首期和上期进行比较，对于超过 4 倍中误差和 : 倍 中误差的变形点自动输出报警信息。
收稿日期： -%%%0/-0/" 作者简介： 贡建兵（ ， 男， 江苏丹阳人， 湖北省清江水电开发有限责任公司水工工程师。 /*+/0 ）
・ !""! #来自大坝与安全HQ
!
<%#"Q%R"#S
"# $%&’ ()*&+)&’, -./01&*2 304%15*/)%& 5%&)/%1)&’ *6/%5*/)%& 7#7/05 %4 $080#*& 9#31%:%;01 <1%=0>/
!"$ 自动化系统功能
系统在满足上述设计原则的基础上， 应具有以下功能： 包括自动读数、 自动记录、 自动存储等； ! 野外数据自动采集，
" 超限数据以及各类错误或有效信息报警； # 数据处理
全自动， 可随时显示并打印计算成果， 进行数据的监测精 度分析等；$ 仪器与掌上电脑、 台式电脑的双向通讯， 可 实现联机实时监控自动化； % 可生成各种成果表及报表， 包括月 报 表 、 年报表、 重要时期报表、 单测次报表以及经 过系统整编的各种成果表， 能随时显示打印； & 应具有操 作灵活、 功能齐全的数据库， 包括数据入库、 数据查询、 数
! 自动化系统作业方法
."’/01 (22编写通用的管理软件。 !"#"$ 数据采集部分
变形监测点采用 3(4554 全站仪作为数据采集设备， 在距离适宜的稳定基岩上建设具有强制对中和安全防护 装置的工作基点观测墩，工作基点的平面坐标定期由 高程定期由精密水准进行检测， 采用 678 测量进行校核，
!"! 系统设计原则
自动化外部变形监测自动化系统的总体设计原则是： （ 为了确保大坝安全， 监测精度必须达到外部变形监 H） 测规范要求， 监测系统获取的数据必须正确可靠， 整个系 统运行稳定。 （ 要求充分合理改进监测方法， 减轻劳动强度， 从数 N） 据的获取到处理以及分析预报， 达到内外业一体化。 在保证高可靠性的基础上， 还应尽量降低成本， （ M） 整个系统尽量采用较为成熟的新技术、 新设备， 并有实用 性强的信息管理软件做支撑。 （ 系统应便于扩充， 最终可接入清江流域 M 个梯级枢 P） 纽的有关监测项目， 系统用户界面应尽量简单、 直观、 通用。
变 形 观 测
贡建兵等： 隔河岩水利枢纽近坝区高边坡和库岸滑坡外部变形监测自动化系统
!
隔河岩水利枢纽近坝区高边坡和库岸滑坡 外部变形监测自动化系统
贡建兵 吴晓铭
!湖北省清江水电开发有限责任公司 湖北长阳 ""#$%#&
摘 要： 本文论述了隔河岩水利枢纽近 坝 区 高 边 坡 和 库 岸 滑 坡 外 部 变 形 监 测 自 动 化 系 统 的 设 计 原 则 、 系统组成， 并对系统
据合并、 数据转储、 数据库维护等功能。 试验值比以及与安全监控值比， 判断测值是否正常。
!"# 自动化系统组成
清江隔河岩水利枢纽外部变形监测自动化系统由数 据采集、 数据处理与数据分析三大部分构成。对于数据采 集， 我们利用掌上电脑的 !"#$%&’ () 平台开发了外业测 量控制软件， 对于数据处理与分析， 我们在 !*+,- 下采用 清 江 公 司 早 在 =,,> 年 便 先 后 引 进 了 瑞 士 徕 卡 厂 的 这两种仪器均为当今 3(4554 全站仪和 +9:55: 电子水准仪。 世界高精密测量仪器， 已在我国测绘领域普遍使用。经过多 项性能测试和精度比较，这两台仪器在 =,,> 年底便首先在 隔河岩大坝的垂直位移和厂房高边坡变形监测中投入使用。 对于清江隔河岩水利枢纽的边坡与滑坡等变形监测 点， 我们采取了极坐标测量方式。 以 3(4554 全站仪为核心 的极坐标测量系统具有方便、 灵活的特点。考虑到成本问 题， 我们没有采用固定棱镜法， 而是观测时， 由两名测工跑 棱镜， 采用强制对中设备安置棱镜。 同时， 我们还制定了一 套简便、 快捷的外业观测方案， 并将其程序化。由于变形监 测点的空间跨度大， 为了减轻人工立镜的劳动强度， 充分提 高作业效率， 采用了单点全测回法， 即在某点上一次立镜， 盘左盘右全部观测， 每一点观测两测回， 按盘左、 盘右、 盘右、 盘左和盘右、 盘左、 盘左、 盘右两种顺序交替进行。 为进一步加 快外业观测速度， 减少差错， 规范了数据记录成果。观测的原 始数据通过 ;8?4:4 接口传入掌上电脑， 由掌上电脑实时对原 始观测数据进行初步检查处理， 从而发现一些人为错误。
" 自动化系统精度分析
对于 3(4554 全站仪进行极坐标交会的精度计算， 我 们是采用同精度双观测值的差数求观测值中误差方法， 即对所有极坐标交会点进行连续两次完全相同的观测， 按公式 @AB !C$$D E 4# F@G 中误差 H$G 差数 H#G 测点数 I 可求 得 3(4554 监测的水平位移精度达到 =JKL @@H 垂直位移 精度达到 =JL- @@。
# 几点结论
!
45
・ !"# "$% &"’()* +,,+ -