水庫大壩安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)

1、1 系統(tǒng)建設(shè)的目的1.1 工程概況由于工程運(yùn)行多年，存在諸多安全隱患，一旦出險(xiǎn)將造成嚴(yán)重后果。按照國務(wù)院頒布的水庫大壩安全管理?xiàng)l例規(guī)定：壩高15m以上或庫容100萬m3以上的大壩水庫必須進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，及時(shí)分析處理安全監(jiān)測(cè)資料，隨時(shí)掌握大壩運(yùn)行狀況。在廣東省水庫大壩安全管理實(shí)施細(xì)則中也明確規(guī)定：對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施不完善的已建大壩，應(yīng)在擴(kuò)建、改建或者加固的設(shè)計(jì)中補(bǔ)充完善。由此可見，為提供水庫大壩和下游地區(qū)的安全保障，尤其是防范災(zāi)難性突發(fā)事故，建立蚙渠石水庫大壩安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)已勢(shì)在必行。當(dāng)前，水安全水資源和水環(huán)境已經(jīng)成為制約我國社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的突出因素，建立有利于水安全、水資源和水環(huán)境可持續(xù)發(fā)展

2、的現(xiàn)代水利保障體系也成為社會(huì)共識(shí)。蚙渠石水庫大壩安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)作為保障體系的一部分，將為工程提供現(xiàn)代化管理手段，對(duì)提高工程管理水平，保障工程和地區(qū)的安全，最大限度發(fā)揮管理效益，促進(jìn)傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利和可持續(xù)發(fā)展水利轉(zhuǎn)變具有重要意義。1.2 設(shè)計(jì)原則為適應(yīng)傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利和可持續(xù)發(fā)展水利轉(zhuǎn)變，系統(tǒng)設(shè)計(jì)立足高起點(diǎn)并具有適度超前性；優(yōu)化集成現(xiàn)代測(cè)控、計(jì)算機(jī)、通訊網(wǎng)絡(luò)、智能信息、水利、統(tǒng)籌優(yōu)化等專業(yè)前沿科技。按照可靠、實(shí)用、高效、功能全面、自動(dòng)化程度高、面向用戶開放、操作簡單、易維護(hù)、可擴(kuò)展、性價(jià)比高、技術(shù)先進(jìn)、滿足水利工程現(xiàn)代管理需求的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)；整體可靠性、實(shí)用性和先進(jìn)性是蛉渠石水庫大壩安

3、全監(jiān)控與管理系統(tǒng)從設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、集成、運(yùn)行、維護(hù)到售后服務(wù)與技術(shù)支持全過程始終堅(jiān)持的原則。（1）系統(tǒng)風(fēng)格設(shè)計(jì)針對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)資料管理的特點(diǎn)，整體結(jié)構(gòu)和每一個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，都要充分體現(xiàn)監(jiān)控、運(yùn)行、管理一體化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)信息化、信息資源與設(shè)備資源共享的水利工程現(xiàn)代化管理趨勢(shì)。操作界面以Windows界面風(fēng)格為主，并充分吸收其他管理系統(tǒng)軟件的主體風(fēng)格，參考國內(nèi)已有的大壩安全監(jiān)測(cè)資料管理軟件的基本風(fēng)格。（2）數(shù)據(jù)庫體系設(shè)計(jì)針對(duì)蛉渠石水庫大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，力求做到思路清晰、層次分別、使用明確、操作簡便。（3）系統(tǒng)功能針對(duì)于運(yùn)行期監(jiān)測(cè)資料管理的特點(diǎn)，以管理好監(jiān)測(cè)資料為基本目的，以具有分析功能為輔助目

4、的，為水庫運(yùn)行期及非常運(yùn)用期安全決策提供資料依據(jù)，為主要建筑物安全評(píng)價(jià)提供資料支持。因此系統(tǒng)功能設(shè)置主要做到突出重點(diǎn)，兼顧全面。本系統(tǒng)將包括10大基本功能，即：數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)管理、圖形生成、報(bào)表生成、模型建立、模型分析、文檔管理、系統(tǒng)管理、幫助等。其中，以數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)管理、圖形生成和報(bào)表生成等為重點(diǎn)。（4）系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)以界面友好、操作方便、糾錯(cuò)提示和人機(jī)交互為原則，力求簡單、明確、直觀、方便，易維護(hù)、易擴(kuò)展，便于應(yīng)用和推廣。管理人員經(jīng)過短期培訓(xùn)就能掌握系統(tǒng)的操作和使用；故障易查、易排除是系統(tǒng)易維護(hù)的重要標(biāo)志之一；借助上位機(jī)故障診斷系統(tǒng)，維護(hù)人員可以很快地確定系統(tǒng)發(fā)生故障位

5、置和故障類型，在短時(shí)間內(nèi)排除故障；。（5）在兼顧防洪安全與水資源可持續(xù)利用基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化調(diào)度以及泄洪閘優(yōu)化調(diào)控，充分發(fā)揮工程效益。吸納水利工程管理、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、通信等各專業(yè)的前沿科學(xué)技術(shù)，高起點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)輸出的可靠性，有效性，。（6）系統(tǒng)具有優(yōu)越的性價(jià)比。在保證系統(tǒng)功能完善、可靠性和先進(jìn)性基礎(chǔ)上，降低系統(tǒng)成本，減少建設(shè)、運(yùn)行與維護(hù)經(jīng)費(fèi)。1.3 建設(shè)目標(biāo)結(jié)合工程實(shí)際和現(xiàn)代水利需求，建立蛉渠石水庫大壩安全監(jiān)控與理系統(tǒng)目標(biāo)是：有效保障大壩和被保護(hù)地區(qū)安全；掌握水庫大壩安全運(yùn)行規(guī)律，提高管理水平；在保證水庫大壩安全基礎(chǔ)上，兼顧防災(zāi)、興利和水資源可持序利用，實(shí)行水資源優(yōu)化調(diào)度，

6、發(fā)揮工程最大效益。具體目標(biāo)及主要內(nèi)容：1）立足防患于未然，建立水庫大壩實(shí)時(shí)安全監(jiān)控系統(tǒng)。國內(nèi)外水庫大壩事故、特別是土壩突發(fā)事故表明，如何保證大壩的安全是十分重要的實(shí)際問題。通過大壩安全監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)獲取第一手的資料來了解大壩的工作形態(tài)，合理評(píng)價(jià)大壩狀況，發(fā)現(xiàn)大壩異常跡象并預(yù)警，制訂適當(dāng)?shù)乃畮斓目刂七\(yùn)用及大壩的維護(hù)維修措施。為此建立具有實(shí)時(shí)安全監(jiān)控功能的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，涵蓋大壩安全與水雨情同步監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)，自動(dòng)反饋分析，在線安全度評(píng)判，預(yù)警，全過程提供防洪與大壩安全實(shí)時(shí)決策支持，對(duì)蛉渠石水庫的安全運(yùn)行管理而言十分必要。系統(tǒng)建立后，將改變以往大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只注重監(jiān)測(cè)，管理薄弱，遲后分析，不能現(xiàn)場(chǎng)做出

7、安全度評(píng)判的狀況；對(duì)水情以及水庫大壩安全與運(yùn)行狀況及時(shí)、有效地進(jìn)行監(jiān)控；具備有效的安全監(jiān)控預(yù)警與在線決策支持體系，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故先兆，并實(shí)時(shí)給出安全度評(píng)判和決策支持，為采取安全防范措施提供依據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)預(yù)報(bào)超洪水警戒水位時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)水、雨情和實(shí)時(shí)水情預(yù)報(bào)，自動(dòng)調(diào)洪演算，準(zhǔn)確實(shí)施防洪與泄洪閘調(diào)控；兼顧防災(zāi)、興利和水資源可持續(xù)利用的的水資優(yōu)化調(diào)度管理。2）建立基于現(xiàn)代信息技術(shù)的信息管理系統(tǒng)信息管理系統(tǒng)不僅提供資料管理、處理分析、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、查詢、發(fā)布等常規(guī)功能，還要求在信息智能應(yīng)用層次上，及時(shí)分析和發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及安全與管理上的問題，并給出決策支持；系統(tǒng)長期無故障連續(xù)可靠運(yùn)行。局部故障不影響系統(tǒng)整體運(yùn)

8、行并能迅速維修恢復(fù)。3）優(yōu)化集成水安全、水資源管理功能水安全、水資源是現(xiàn)代水利必需兼顧的內(nèi)容，它們?cè)诜罏?zāi)與興利管理調(diào)度上，彼此關(guān)聯(lián)，相互約制。須要統(tǒng)籌監(jiān)控管理。為此，充分利用系統(tǒng)的信息與設(shè)備共享性，高度優(yōu)化集成水安全、水資源監(jiān)控管理功能，系統(tǒng)將具備兼顧安全、防災(zāi)、興利和水資源可持續(xù)利用的水安全、水資源聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度功能，以充分發(fā)揮蛉渠石水庫防災(zāi)、安全、興利與水資源可持續(xù)用綜合效益。4）提高工程管理水平系統(tǒng)建立以后，對(duì)水情和工程運(yùn)行狀況進(jìn)行有效監(jiān)控。通過監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故先兆，判定險(xiǎn)情部位，為采取防范措施提供依據(jù)。通過監(jiān)測(cè)資料的積累和分析，掌握水庫大壩運(yùn)行規(guī)律，驗(yàn)證設(shè)計(jì)和工程質(zhì)量，進(jìn)一步提

9、高工程的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理水平。1.4 建設(shè)依據(jù) 有關(guān)國家法規(guī)的要求國務(wù)院頒布的水庫大壩安全管理?xiàng)l例規(guī)定：壩高15m以上或庫容100萬m3以上的大壩水庫必須進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，及時(shí)分析處理安全監(jiān)測(cè)資料，隨時(shí)掌握大壩運(yùn)行狀況。國家頒布實(shí)施的水庫大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則、土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范、土壩觀測(cè)資料整編辦法、堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范等規(guī)范，對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)、觀測(cè)資料處理分析和安全評(píng)價(jià)都有明確規(guī)定。 構(gòu)造水安全、水資源和水環(huán)境保障體系的迫切需要建立水安全、水資源和水環(huán)境保障體系，促進(jìn)水利可持續(xù)發(fā)展，是現(xiàn)代水利的重要任務(wù)，建立兼顧防災(zāi)與水資源管理的蛉渠石水庫大壩安全監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)，將成為該體系的重要組成部份。 建設(shè)

10、水利工程達(dá)標(biāo)管理單位的重要考核條件：水利部為實(shí)現(xiàn)水利現(xiàn)代化而制定的水利中長期科技發(fā)展規(guī)劃中提出：要重點(diǎn)開展水利工程自動(dòng)化管理系統(tǒng)的研究。本項(xiàng)目要建立的基于現(xiàn)代水利、測(cè)控技術(shù)與信息技術(shù)的安全監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)水利信息化和水利現(xiàn)代化的必由途徑，是水利工程管理單位達(dá)標(biāo)的重要考核條件。 系統(tǒng)建設(shè)依據(jù)以下法規(guī)：水庫大壩安全管理?xiàng)l例 國務(wù)院1991年頒發(fā)土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范 SL 60-94混凝土大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范 DL/T5178水利水電工程施工測(cè)量規(guī)范 SL 52 土石壩安全監(jiān)測(cè)資料整編規(guī)程 SL169-96大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化技術(shù)規(guī)范 DL/T5211電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則 GB7450-87電

11、力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50062電力裝置的電測(cè)量儀表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范 GBJ63安全防范工程程序與要求 GA/T75數(shù)據(jù)通信基本型控制規(guī)程 GB3453數(shù)據(jù)終端(DTE)和數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備(DCE)之間的接口定義 GE3454網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) IEEE802.3操作系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) GB23128電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信應(yīng)用協(xié)議 DL476國家一、二等水準(zhǔn)角測(cè)量規(guī)范 GB12897國家三、四等水準(zhǔn)角測(cè)量規(guī)范 GB12897工程測(cè)量規(guī)范 GB50026水位觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn) GB1382 系統(tǒng)組成系統(tǒng)由以下各部分組成：1監(jiān)控中心、2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、3水雨情遙測(cè)系統(tǒng)、4大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、5閘門控制系統(tǒng)、6圖像監(jiān)

12、控系統(tǒng)、7防雷系統(tǒng)。整體結(jié)構(gòu)由測(cè)控網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)和遠(yuǎn)程互聯(lián)網(wǎng)連接現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控層、水庫管理層和上級(jí)管理層。2.1 測(cè)控網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)為分層分布式。設(shè)置2臺(tái)RTU（遠(yuǎn)程終端單元）。其中1臺(tái)RTU連接滲壓液位計(jì)、水位計(jì)、雨量計(jì)和溫度計(jì)等；另1臺(tái)RTU用于引水涵閘門控制。為了使測(cè)控系統(tǒng)具備開放性，易維護(hù)和可拓展，所有傳感器的輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)或變換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。中控室、RTU和測(cè)控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間通信采用TCP/IP以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)總線。以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)總線適用于大壩與閘站分散分布、惡劣的環(huán)境條件。采用全雙工通信協(xié)議和偵測(cè)數(shù)據(jù)并自動(dòng)切換傳輸方向的I/O電路。采用接口自屏蔽技術(shù)，自動(dòng)屏蔽、切換測(cè)控網(wǎng)絡(luò)中的故障節(jié)點(diǎn)，以保

13、證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全運(yùn)行。2.2 水庫管理所計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)以水庫管理處中控室為中心建立計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。局域網(wǎng)中連接數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（兼用于信息管理系統(tǒng)）、在線安全監(jiān)控計(jì)算機(jī)、視頻監(jiān)控計(jì)算機(jī)以及其它工作站。采用快速以太網(wǎng)技術(shù)和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)底層測(cè)控網(wǎng)絡(luò)與局域網(wǎng)之間以及網(wǎng)絡(luò)中各計(jì)算機(jī)之間的信息交互。服務(wù)器上配置windows 2003 server網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、SQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和遠(yuǎn)程查詢系統(tǒng)。通過網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享。服務(wù)器上還配置信息管理系統(tǒng)。各工作站運(yùn)行于Windows XP平臺(tái)。在線安全監(jiān)控計(jì)算機(jī)配置監(jiān)控軟件系統(tǒng)。視頻監(jiān)控計(jì)算機(jī)運(yùn)行視頻管理軟件系統(tǒng)。大屏幕顯示器動(dòng)態(tài)顯示實(shí)

14、時(shí)水、雨、工情和監(jiān)控畫面。監(jiān)控中心主要設(shè)備包括：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器兼離線管理計(jì)算機(jī)、在線監(jiān)控計(jì)算機(jī)、視頻監(jiān)控計(jì)算機(jī)、水雨情顯示屏、集線器、大屏監(jiān)視器、打印機(jī)、數(shù)傳電臺(tái)、調(diào)制解調(diào)器、無線通信終端、控制柜和控制臺(tái)等。2.3 遠(yuǎn)程互聯(lián)網(wǎng)通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交互是水利工程現(xiàn)代化管理和水利信息化的必然趨勢(shì)，也是蛉渠石水庫大壩安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)的一個(gè)環(huán)節(jié)。在水庫管理處局域網(wǎng)服務(wù)器上建立遠(yuǎn)程查詢系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁（采用ASP技術(shù)），實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程/異地信息交互與信息應(yīng)用。上級(jí)管理部門以及遠(yuǎn)在外地的領(lǐng)導(dǎo)與管理人員，通過互聯(lián)網(wǎng)和瀏覽器遠(yuǎn)程訪問水庫管理處服務(wù)器。服務(wù)器端按照客戶瀏覽器端的要求，將本地水雨工情、大壩實(shí)時(shí)安全度評(píng)判和有關(guān)分

15、析處理結(jié)果返回給遠(yuǎn)端，為領(lǐng)導(dǎo)和管理人員提供管理調(diào)度遠(yuǎn)程決策支持。3 監(jiān)控中心和監(jiān)控與管理軟件3.1 監(jiān)控中心監(jiān)控中心的設(shè)備包括：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器兼用于離線管理計(jì)算機(jī)、監(jiān)控計(jì)算機(jī)（值班機(jī)）、水雨情顯示大屏幕、閉路電視硬盤錄像機(jī)、打印機(jī)、交換機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、控制柜和控制臺(tái)等。監(jiān)控中心是整個(gè)系統(tǒng)的核心。以Windows 2003 Server為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)構(gòu)成星形局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息資源、軟硬件資源共享。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器內(nèi)置數(shù)據(jù)庫服務(wù)器SQL Server2000，Web服務(wù)器、文件與打印服務(wù)器，連接調(diào)制解調(diào)器，通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程查詢功能。采用TCPIP通信協(xié)議，傳輸速率100M，可以與外界如Internet互聯(lián)。

16、各計(jì)算機(jī)統(tǒng)一分配IP地址。Web服務(wù)器上有供遠(yuǎn)程查詢的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)主頁和其他靜態(tài)頁。選用多媒體微機(jī)作為離線管理計(jì)算機(jī)，運(yùn)行離線管理軟件和辦公服務(wù)軟件，完成日常管理工作。配置的管理軟件具有以下功能：系統(tǒng)管理與工程數(shù)據(jù)庫管理；數(shù)據(jù)可靠性檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)檢索、統(tǒng)計(jì)、年報(bào)、月報(bào)、表格、圖形曲線，防汛與工程運(yùn)用資料查詢；圖形輔助資料分析，多種資料解釋模型，安全監(jiān)控模型，水情預(yù)報(bào)模型，預(yù)報(bào)；圖像處理、多媒體演示等。在線監(jiān)控計(jì)算機(jī)選用IBM工作站，所配置的監(jiān)控軟件具有以下主要功能：采集水雨情，水庫大壩安全監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)，水庫大壩實(shí)時(shí)安全度評(píng)判，防洪安全監(jiān)控與調(diào)度。水雨情顯示大屏幕可切換顯示水位、雨量、庫容、滲壓、滲流

17、、灌溉流量和出庫流量等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、監(jiān)控畫面和壩區(qū)監(jiān)視圖像。閉路電視硬盤錄像機(jī)完成對(duì)溢洪道情況、大壩現(xiàn)場(chǎng)、庫區(qū)現(xiàn)場(chǎng)、電站區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)視，同時(shí)可以錄像。3.2 系統(tǒng)軟件主要功能 信息管理系統(tǒng)包括以下主要功能。其功能框圖見圖3-1。圖3-1 信息管理軟件系統(tǒng)功能框圖3.2.1 圖形輔助分析該模塊提供用戶通過定制控制面板參數(shù)，實(shí)現(xiàn)任意監(jiān)測(cè)量任意時(shí)段的過程曲線察看和打印功能。3.2.2 防洪及水資源（1）汛期通過用戶輸入各相關(guān)參數(shù)，根據(jù)實(shí)時(shí)水情、水情預(yù)報(bào)和防洪警戒水位，系統(tǒng)自動(dòng)分析，提供具有參考價(jià)值的泄洪及防洪調(diào)度預(yù)案，執(zhí)行防洪安全監(jiān)控。當(dāng)預(yù)報(bào)將超過警戒水位時(shí)，監(jiān)控計(jì)算機(jī)聲光示警，自動(dòng)調(diào)洪演算，根據(jù)水雨情

18、、大壩與下游防洪標(biāo)準(zhǔn)，給出兼顧防災(zāi)與水資源可持續(xù)利用的安全泄洪方案和防洪措施。（2）用戶自行選擇起調(diào)月份并將已知數(shù)據(jù)錄入后，即可以輸出年調(diào)度計(jì)劃表供用戶參考使用。3.2.3 值班監(jiān)控值班監(jiān)控包括六大功能模塊：值班監(jiān)控主界面、平面圖形、剖面圖形、系統(tǒng)信息和三維可視圖形，如果其參數(shù)設(shè)置中選擇非歷史數(shù)據(jù)，則其展示的數(shù)據(jù)均是自動(dòng)刷新的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。（1）值班監(jiān)控主界面：主要包括三塊信息：一是滲壓斷面實(shí)測(cè)浸潤線和設(shè)計(jì)浸潤線顯示；二是實(shí)時(shí)水情和安全監(jiān)控信息顯示，并根據(jù)現(xiàn)有情況做出大壩安全數(shù)據(jù)異常的評(píng)判；三是實(shí)時(shí)水位和雨量過程曲線。（2）平面圖形：是為用戶提供從平面角度觀察測(cè)點(diǎn)布置和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的方法。應(yīng)用程序啟動(dòng)

19、后，首先顯示的是該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總平面圖（測(cè)點(diǎn)布置），或選擇控件欄中的“平面圖形”，或者選擇“值班監(jiān)控”“平面圖形”，即可進(jìn)入平面圖形界面。（3）剖面圖形：可從控制面板的圖形參數(shù)定制選擇參數(shù)，控制該模塊輸出的內(nèi)容。（4）系統(tǒng)信息：該模塊將實(shí)現(xiàn)記錄各時(shí)刻系統(tǒng)的登陸及操作信息。（5）三維可視圖形：該模塊將實(shí)現(xiàn)提供一個(gè)全面判斷大壩建筑物滲壓/浸潤線安全信息的功能，可以判斷滲壓正常與否。3.2.4 數(shù)據(jù)管理該模塊實(shí)現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新、整理、查詢編輯、導(dǎo)入和導(dǎo)出等，將實(shí)時(shí)水雨情和大壩安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。3.2.5 資料整編 通過對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析，自動(dòng)生成水雨情報(bào)表，年報(bào)表及統(tǒng)計(jì)分析表等。并進(jìn)行實(shí)時(shí)

20、安全度評(píng)判。4 水雨情監(jiān)測(cè)水雨情監(jiān)測(cè)信息是水庫安全管理、泄洪監(jiān)控、防汛、水庫興利運(yùn)用以及區(qū)域防汛、防旱統(tǒng)一調(diào)度的重要依據(jù)。水情自動(dòng)測(cè)報(bào)子系統(tǒng)由2個(gè)雨量遙測(cè)站、1個(gè)雨量水位遙測(cè)站及中心站計(jì)算機(jī)組成。雨量水位遙測(cè)站設(shè)在水庫壩前，監(jiān)測(cè)壩前的降雨量和水庫水位；2個(gè)雨量遙測(cè)站分別設(shè)在水庫集水區(qū)有代表性的地點(diǎn)，用于監(jiān)測(cè)庫區(qū)降雨量。水情自動(dòng)測(cè)報(bào)子系統(tǒng)采用無線通信，無線通信頻點(diǎn)采用國家無線電管理委員會(huì)批準(zhǔn)的水情遙測(cè)專用頻段，本系統(tǒng)采用自報(bào)體制完成庫區(qū)3個(gè)站的雨量/水位數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)設(shè)有測(cè)量站與中心站通話功能，為系統(tǒng)的維護(hù)管理提供方便。水情自動(dòng)測(cè)報(bào)子系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）中心處理計(jì)算機(jī)功能 實(shí)時(shí)接收系統(tǒng)內(nèi)各

21、遙測(cè)站發(fā)來的自報(bào)數(shù)據(jù)；對(duì)接收的水文數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼、糾錯(cuò)、檢錯(cuò)、分類、儲(chǔ)存；并建立歷史和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫；對(duì)越限參數(shù)進(jìn)行告警； 根據(jù)用戶要求，按所需格式顯示、打印水位、雨量報(bào)表和實(shí)時(shí)水位、雨量累積值； 顯示地圖為背景的降雨值、實(shí)時(shí)水位圖；顯示、打印各測(cè)量站雨量直方圖及水位過程圖。（2）遙測(cè)站功能 降雨末發(fā)生1mm的增量，遙測(cè)終端即自動(dòng)采集（計(jì)數(shù)）并將雨量累計(jì)值發(fā)送出去，而且有雨強(qiáng)的合理性判斷功能； 定時(shí)查詢水位變化，當(dāng)水位發(fā)生1cm以上的變量，遙測(cè)終端即自動(dòng)采集，并將實(shí)時(shí)水位值發(fā)送出去；為防止水位波動(dòng)太大造成遙測(cè)終端發(fā)射過于頻繁，遙測(cè)水位具有限時(shí)發(fā)送功能；具有人工置數(shù)功能，可將流量、蒸發(fā)量、流速等參數(shù)人

22、工置入遙測(cè)終端發(fā)送出去； 具有定時(shí)自報(bào)功能，當(dāng)長時(shí)間（時(shí)間間隔可設(shè)置）沒有參數(shù)變化時(shí)，遙測(cè)站將自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)數(shù)一次（參數(shù)可設(shè)置）；本地實(shí)時(shí)水文參數(shù)顯示、修改及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置本站站號(hào)、雨量初值等參數(shù)；具有輔助通話功能和完善的看門狗功能； 具有簡化的接口電路，標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制波形，極高的調(diào)制頻率穩(wěn)定性；根據(jù)需求，可以擴(kuò)展模擬量輸入接口，采用定時(shí)采集發(fā)送的方式（或自報(bào)方式），發(fā)送大氣壓力、溫度、風(fēng)速風(fēng)向等氣象參數(shù)。5 大壩安全監(jiān)測(cè)安全和效益是水利工程管理的基本目的，確保水庫大壩安全是發(fā)揮工程效益的重要前提。國務(wù)院91年頒發(fā)的水庫大壩安全管理?xiàng)l例明確規(guī)定：壩高15m以上或庫容100萬m3以上的水庫大壩必須進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)

23、，及時(shí)整理分析監(jiān)測(cè)資料，掌握水庫大壩運(yùn)行狀況，建立定期安全檢查鑒定制度。結(jié)合水庫除險(xiǎn)加固，建立較為完善的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)掌握水庫大壩運(yùn)行狀況，盡早發(fā)現(xiàn)不安全的先兆，及時(shí)采取防范措施，防患于未然；確保水庫和下游地區(qū)安全，提高現(xiàn)代化管理水平和發(fā)揮工程效益均有重要現(xiàn)實(shí)意義。蛉渠石水庫原設(shè)計(jì)無監(jiān)測(cè)設(shè)施，在水庫的運(yùn)行中增加了雨量觀測(cè)，但仍不能滿足水庫的安全運(yùn)行需要。根據(jù)土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（SL6094）和小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則（SL18996）要求，對(duì)于小型土石壩的觀測(cè)，一般以肉眼檢查和外部觀測(cè)為主，結(jié)合本工程具體情況，適當(dāng)簡化，設(shè)置以下變形、滲流、水位、水文及氣象等觀測(cè)項(xiàng)目，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布

24、設(shè)示意參看附錄觀測(cè)設(shè)施布置圖5.1變形觀測(cè)大壩變形觀測(cè)主要是表面沉降及位移監(jiān)測(cè)。蛉渠石水庫大壩為?。?）型，根據(jù)要求，只需按三等精密水準(zhǔn)進(jìn)行觀測(cè)。觀測(cè)網(wǎng)須布置水準(zhǔn)基點(diǎn)、工作基點(diǎn)和觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)。5.1.1 水準(zhǔn)基點(diǎn)水準(zhǔn)基點(diǎn)是觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)建筑物規(guī)模、受力區(qū)范圍、地形地質(zhì)條件及觀測(cè)精度要求等綜合考慮，原則上要求該點(diǎn)長期穩(wěn)定，且變形值小于觀測(cè)誤差?？紤]工程實(shí)際情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)，對(duì)于中型以下的水庫，一般布置12個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)即可，因此考慮蛉渠石水庫實(shí)際情況，在大壩下游布設(shè)兩個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)（兩岸各一個(gè)）。由于蛉渠石大壩壩基為花崗巖，地表為大壩回填花崗巖殘積砂質(zhì)粘性土，水準(zhǔn)基點(diǎn)結(jié)構(gòu)形式可以采用土基標(biāo)（如圖5-1

25、所示）或巖基標(biāo)（如圖5-2），具體結(jié)構(gòu)布置按施工時(shí)現(xiàn)場(chǎng)考察情況確定。 圖 5-1 土基中的水準(zhǔn)標(biāo)石 圖5-2 巖基中的水準(zhǔn)標(biāo)石1-地面 2-主點(diǎn) 3-副點(diǎn)4-最大凍土深度線 1-砼蓋板 2-主點(diǎn) 3-副點(diǎn)4-混凝土5-新鮮巖石5.1.2 工作基點(diǎn)工作基點(diǎn)是觀測(cè)位移標(biāo)點(diǎn)的起始點(diǎn)或終結(jié)點(diǎn)，應(yīng)力求布設(shè)在與所測(cè)標(biāo)點(diǎn)處于大致相同的高程上，如壩頂、廊道或壩基兩岸的山坡上，對(duì)于土壩可在每一縱排標(biāo)點(diǎn)兩端岸坡上各布設(shè)一個(gè)。采用如圖5-3所示的結(jié)構(gòu)型式：圖5-3 土質(zhì)上的工作基點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖1-蓋板 2-標(biāo)點(diǎn) 3-填砂 4-混凝土 5-冰凍線在兩岸岸坡上共設(shè)置6個(gè)工作基點(diǎn)，即上游壩坡左右岸各1個(gè)、下游壩坡左右岸各2

26、個(gè)。左右岸工作基點(diǎn)連線均平行于壩軸線。5.1.3 觀測(cè)標(biāo)點(diǎn) 在壩面共設(shè)置6個(gè)變形觀測(cè)點(diǎn)，布置兩個(gè)斷面上，每個(gè)斷面分別在上游壩坡設(shè)1個(gè)、下游壩坡設(shè)2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。5.2滲流觀測(cè)通過滲流監(jiān)測(cè)和分析，可以判定大壩穩(wěn)定性以及防滲、排水和反濾設(shè)施的運(yùn)行狀況。積累監(jiān)測(cè)資料建立安全監(jiān)控模型后，結(jié)合水情監(jiān)測(cè)進(jìn)行實(shí)時(shí)安全監(jiān)控。當(dāng)監(jiān)測(cè)值超出安全監(jiān)控指標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出警報(bào)，此時(shí)需要結(jié)合壩面位移監(jiān)測(cè)資料，分析壩坡穩(wěn)定性。判定有異?，F(xiàn)象時(shí)，要加強(qiáng)巡視，注意滲流出逸點(diǎn)狀況。蛉渠石水庫大壩滲流觀測(cè)主要反映壩體浸潤線。通過浸潤線監(jiān)測(cè)，可判斷大壩滲流是否正常，壩坡是否穩(wěn)定，防滲設(shè)施是否有效，壩體內(nèi)是否出現(xiàn)裂縫，并可驗(yàn)證大壩加固工程

27、施工后的效果。5.2.1 測(cè)點(diǎn)布置蛉渠石水庫大壩長520m左右，進(jìn)行滲流監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置時(shí)，建議設(shè)四個(gè)斷面，每個(gè)斷面分別在上游壩坡設(shè)1個(gè)、下游壩坡設(shè)2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，共12個(gè)滲流觀測(cè)點(diǎn)。采用自動(dòng)收纜編碼式傳感器測(cè)量測(cè)壓管內(nèi)的滲壓水頭。其量測(cè)精度為1cm，測(cè)壓管管徑為2寸鍍鋅管，管與管連接處用2條8厘鋼筋焊接，管內(nèi)壁不能有毛刺。5.2.2 技術(shù)要求測(cè)壓管鉆孔和埋管技術(shù)要求:（1）鉆孔測(cè)壓孔鉆孔孔徑130mm，開孔直徑可用150mm。浸潤線測(cè)孔必須以干鉆鉆進(jìn)，不得用泥漿護(hù)孔壁。鉆孔過程中須檢測(cè)孔的垂直度，要求孔底中心與孔口中心垂直偏差130mm。（2）測(cè)壓管測(cè)壓管用2寸管徑鍍鋅鋼管。繞壩滲流測(cè)壓管的進(jìn)水管段

28、自壩體與岸坡接觸面以下，下端應(yīng)伸入至岸坡弱透水層內(nèi)。浸潤線測(cè)壓管的進(jìn)水段自設(shè)計(jì)最高浸潤線以上0.5米至最低浸潤線以下約1米。進(jìn)水段以上為導(dǎo)管段，管底部留0.51.0米長沉淀段。在進(jìn)水管段縱向鉆四排孔徑為8mm的進(jìn)水孔，縱向孔距約50mm。進(jìn)水段管壁外包裹3層尼龍絲布后,包裹一層不銹鋼篩網(wǎng), 纏繞14#鉛絲，外面包2層土工布。（3）測(cè)壓管埋設(shè)埋設(shè)測(cè)壓管前用水準(zhǔn)測(cè)量方法連測(cè)各孔孔口高程，并在各孔口設(shè)臨時(shí)高程點(diǎn)。鉆孔底倒入20cm厚的干凈砂作墊層。逐段用接箍連接已事先加工好的測(cè)壓管并置入鉆孔中。測(cè)壓管全部放入鉆孔后，管頂部高出地面約20cm。在測(cè)壓管外壁與鉆孔壁之間填入粒徑約0.2mm的干凈砂加約2

29、0%米粒石作反濾料，填至略高于進(jìn)水管段上端之后，再填入粘土并層層夯實(shí)，以防雨水和地表水滲入影響滲壓水位量測(cè)精度。管口外面為水泥（或鋼板）保護(hù)井，上有蓋板，蓋板加鎖。埋管后，根據(jù)孔口臨時(shí)高程點(diǎn)標(biāo)定測(cè)壓管管口高程。管口、管底、進(jìn)水段高、低端以及以后埋設(shè)的傳感器壓感位置的高程等，均須作好記錄，并繪制測(cè)孔埋設(shè)示意圖，作為工程資料歸檔保存。（4）注水試驗(yàn)埋設(shè)測(cè)壓管后，須及時(shí)做注水試驗(yàn)，以確定造孔是否成功。先量測(cè)并記錄測(cè)壓管內(nèi)水位。然后注入清水。事先準(zhǔn)備好注入水量相當(dāng)于當(dāng)前水位到進(jìn)水段上端以上的容積。注水后即記錄管內(nèi)水位。以后在2小時(shí)內(nèi)每隔15分鐘記錄一次；2小時(shí)4小時(shí)內(nèi)每隔30分鐘記錄一次水位；以后每小

30、時(shí)記錄一次。對(duì)于壤土，若測(cè)壓管內(nèi)水位在2晝夜之內(nèi)降至注水前水位，則認(rèn)為造孔合乎要求。對(duì)于砂礫較多的填筑料，降至原水位歷時(shí)應(yīng)少于2晝夜。按照傳感器、通信管線和防雷設(shè)施的要求埋設(shè)管口保護(hù)裝置。5.3庫水位觀測(cè)上游岸坡處設(shè)置水位尺和踏步。5.4 水文、氣象觀測(cè)自動(dòng)水位計(jì)設(shè)于放水塔內(nèi)，自計(jì)式雨量計(jì)設(shè)于管理站內(nèi)，量水堰設(shè)于壩后河槽處。量水堰滲漏的監(jiān)測(cè)采用編碼式傳感器，其量測(cè)精度為0.1cm。6 閘門控制系統(tǒng)閘門監(jiān)控子系統(tǒng)由閘位計(jì)、現(xiàn)地監(jiān)控單元(LCU)、通信單元及管理室監(jiān)控主機(jī)組成。本系統(tǒng)在放水塔、分水閘各設(shè)置1套現(xiàn)地監(jiān)控單元(LCU)及閘位計(jì)等輔助設(shè)備；現(xiàn)地監(jiān)控單元(LCU)安裝于閘門啟閉機(jī)室內(nèi),閘位

31、計(jì)安裝于放水塔閘門、分水閘閘門上；。閘門監(jiān)控子系統(tǒng)具備以下功能：（1）閘門監(jiān)控主機(jī)功能： 自動(dòng)檢測(cè)放水塔、分水閘閘門的開/關(guān)、運(yùn)行狀態(tài)； 提供直觀的操作界面，操作員可方便的實(shí)施閘門的啟、閉操作； 具有現(xiàn)地控制、遠(yuǎn)方控制選擇和互鎖功能及定高度自動(dòng)控制和定流量自動(dòng)控制功能； 據(jù)有故障告警、越限告警和高經(jīng)自動(dòng)記錄功能； 泄流量自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)操作紀(jì)錄和單門開啟時(shí)間、累計(jì)時(shí)間統(tǒng)計(jì)； 打印日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表； 動(dòng)態(tài)圖形顯示閘門啟閉過程和各類操作； 建立當(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫； 提供分級(jí)操作員安全等級(jí)設(shè)置，具有操作員自動(dòng)登記功能； 具有自檢和系統(tǒng)故障提示功能，提供查詢服務(wù)。（2）現(xiàn)地監(jiān)控單元(LCU

32、)功能：現(xiàn)地監(jiān)控單元(LCU)是閘門監(jiān)控子系統(tǒng)中最主要的自動(dòng)化控制設(shè)備，由于采用分層分布結(jié)構(gòu)，要求現(xiàn)地監(jiān)控單元任務(wù)獨(dú)立，功能獨(dú)立，在系統(tǒng)故障時(shí)仍能獨(dú)立自動(dòng)完成各項(xiàng)控制任務(wù)。本工程選用施耐德公司MICRO系列PLC集成現(xiàn)地監(jiān)控單元，放水塔、分水閘現(xiàn)地監(jiān)控單元(LCU)采集量及通信口配置見表6-1。表6-1 現(xiàn)地監(jiān)控單元(LCU)的采集量及通信口配置表序號(hào)采集類型采集點(diǎn)數(shù)設(shè)備配置數(shù)量1電氣模擬量輸入8PLC 8 AI模塊12開關(guān)量輸入(DI)64PLC 64DI模塊13開關(guān)量輸出(DO)32PLC 32DO模塊14RS485串行口1通信模塊15TCP/IP口1通信模塊1系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)/自動(dòng)操作功能，

33、其它主要功能如下： 自動(dòng)采集現(xiàn)地閘門的開度、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)； 向上位機(jī)(監(jiān)控主機(jī))發(fā)送實(shí)時(shí)信息； 接收上位機(jī)操作指令，自動(dòng)完成操作任務(wù)； 具有閘門運(yùn)行卡滯、失速等故障判斷和保護(hù)功能； 接收控制箱、限位等保護(hù)信息，構(gòu)成硬件、軟件互鎖，提供設(shè)備安全保護(hù)； 據(jù)有故障告警功能； 具有自檢功能；7 圖像監(jiān)控子系統(tǒng)圖像監(jiān)視子系統(tǒng)設(shè)置監(jiān)視點(diǎn)設(shè)置見表7-1。表7-1 監(jiān)視點(diǎn)設(shè)置表序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量監(jiān)控范圍1室外彩色一體化攝像機(jī)SD53TC-PG-E1-X1壩頂左側(cè)周邊2室外彩色一體化攝像機(jī)SD53TC-PG-E1-X1壩頂右側(cè)周邊3室外彩色一體化攝像機(jī)SD53TC-PG-E1-X1管理處入口4室外彩色一體化攝像機(jī)SD53TC-PG-E1-X1分水閘周邊5室外定焦彩色攝像機(jī)VCM78881分水閘閘門建議在分水閘閘門的攝像機(jī)：室外定焦彩色攝像機(jī)VCM7888改為室外彩色一體化攝像機(jī)SD53TC-PG-E1-X，這主要考慮到設(shè)備備份，好統(tǒng)一管理，同時(shí)可以通過云臺(tái)的控制，從不同方位確保開閘時(shí)的安全問題。圖像監(jiān)視子系統(tǒng)功能圖像自動(dòng)切換和自動(dòng)掃描；圖像可根據(jù)系統(tǒng)預(yù)定的時(shí)間在顯示終端上顯示并能進(jìn)行自動(dòng)切