遼寧省水庫大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)技術研究

1、遼寧省水庫大壩平安監(jiān)測自動化系統(tǒng)技術研究摘要介紹了遼寧省水庫大壩平安監(jiān)測自動化系統(tǒng)技術研究成果,并重點討論了實現(xiàn)土石壩平安監(jiān)測自動化的關鍵技術。關鍵詞水庫大壩;平安監(jiān)測;自動化;分析評價系統(tǒng);遼寧大壩是水庫的主要水工建筑物,其類型按建筑材料可分為土石壩和混凝土壩2類。其中土石壩占水庫總數(shù)的95%以上,由于土石壩是散粒體構造,壩體的分析具有一定難度。壩體滲流和壩基、壩體浸透壓力等重要參數(shù)是進展大壩平安穩(wěn)定性分析的根底信息,及時獲取尤為重要1-2。大壩平安自動監(jiān)測是保證大壩平安的重要措施,是壩工設計、建立和運行管理中必不可缺的工作。1研究目的調(diào)查統(tǒng)計結果說明,造成病險水庫的主要原因之一,是大壩平安

2、監(jiān)測方法落后,人工監(jiān)測不及時,監(jiān)測數(shù)據(jù)不準確,不能及時發(fā)現(xiàn)壩體隱患,大壩長期帶病超限運行,在遇暴雨洪水高水位運行時,容易引起壩體滑坡或垮壩事故。因此,有必要研究合適于水庫工作環(huán)境的、可以長期穩(wěn)定運行的新型總線構造自動采集技術,以解決分散式構造采集形式在水庫實際應用中存在的問題。并結合當前世界先進的水庫土石壩自動化監(jiān)測設備,綜合運用水利、計算機信息及通訊技術,結合實際土石壩工程,設計與開發(fā)土石壩自動化平安監(jiān)測與分析評價預報系統(tǒng),最終總結、研究水庫大壩平安監(jiān)測自動化系統(tǒng)解決方案。2研究內(nèi)容針對水庫實際工作發(fā)現(xiàn)的問題與需求,圍繞研究目的,完成了如下研究。2.1大壩外部變形監(jiān)測技術詳細研究內(nèi)容包括:壩

3、體外部變形的測點布設、應用全站儀進展外部變形自動化監(jiān)測、外部變形數(shù)據(jù)分析模型理論及通用程序模塊的設計與開發(fā)等。2.2總線式構造自動化觀測技術詳細研究內(nèi)容包括:prfibus、dbus總線構造式智能化(大壩)滲流、浸潤線監(jiān)測技術研究,并根據(jù)水利工程特點設計全新的防雷系統(tǒng)等。2.3大壩平安自動監(jiān)測技術詳細研究內(nèi)容包括:監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集、傳輸與入庫、采集數(shù)據(jù)庫的設計、數(shù)據(jù)庫優(yōu)化技術、數(shù)據(jù)異常報警技術等。2.4水庫大壩平安分析評價預報系統(tǒng)詳細研究內(nèi)容包括:基于實時采集數(shù)據(jù)庫、水庫工情數(shù)據(jù)庫、參數(shù)庫的大壩平安分析評價預報系統(tǒng)軟件設計開發(fā)的研究,系統(tǒng)通用性、可靠性、可移植性研究,大壩平安分析、評價與預報

4、模型理論研究與通用程序模塊的設計與開發(fā)等。3解決問題該工程的研究采用現(xiàn)場調(diào)查、理論研究與工程理論相結合的方式展開,研究過程中如下關鍵性問題的解決為工程研究的順利完成奠定了基矗3.1總線式構造自動化觀測技術研究通過理論研究,結合實際工程監(jiān)測施工設計,應用現(xiàn)代電子理論方法對監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)構造、計算機監(jiān)測軟件、傳感器等方面進展了優(yōu)選研究,根據(jù)水庫大壩環(huán)境和不同水庫大壩參數(shù)的差異,先后選用了2種構造系統(tǒng):prfibus總線構造式智能化(大壩)滲流監(jiān)測系統(tǒng);dbus總線構造式智能化(大壩)滲流監(jiān)測系統(tǒng)3。理論證明,2種構造系統(tǒng)具有接線量孝線路短、結點少、故障率低等優(yōu)點,徹底解決了大壩監(jiān)測中存在的電源波動

5、、干擾、潮濕、高溫嚴寒和人為破壞等難題,為水庫大壩監(jiān)測提供了現(xiàn)代化的方法手段。3.2系統(tǒng)防避雷技術研究由于監(jiān)測系統(tǒng)設備在壩面安裝,無廊道屏蔽、系統(tǒng)分布范圍大,導致土石壩平安自動監(jiān)測系統(tǒng)易遭雷擊。專業(yè)統(tǒng)計分析說明,有90%的雷害是由感應雷電流沿通訊電纜、電源電纜進入系統(tǒng)損毀設備4,因此,研究工程防雷措施應同時從構建覆蓋整套系統(tǒng)的屏蔽防護體系、切斷雷電流傳輸通道、建造良好下瀉通道最大限度輸導雷電流等方面入手,詳細工程措施包括:數(shù)據(jù)傳輸主干路采用光纜通訊;所有電纜采用鍍鋅鋼管保護并地埋敷設,使系統(tǒng)設備和通訊線路完全置于全屏蔽法拉第籠的保護之下;合理利用測壓管體系構建接地系統(tǒng),使系統(tǒng)接地電阻在1以下;

6、所有設備采用單端接地方式,防止由于地電位差引入干擾;在各信號電纜、電源電纜兩端加裝浪涌識別防雷設備,切斷雷電流傳輸通道;為整個系統(tǒng)加裝避雷針,最大限度降低直擊雷危害等。同時,研究設計了串聯(lián)式浪涌識別電源防雷、串聯(lián)式信號線避雷、分散式結合接地系統(tǒng)形式和電源穩(wěn)壓系統(tǒng),有效防止了直擊雷、感應雷和電壓浪涌波動對系統(tǒng)的破壞和影響。3.3水庫大壩平安分析評價預報系統(tǒng)為開發(fā)建立具有通用性、可移植性水庫大壩平安分析評價預報系統(tǒng),該研究將系統(tǒng)劃分為數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理信息子系統(tǒng)和分析評價預報子系統(tǒng)。對采集數(shù)據(jù)庫的效率優(yōu)化、監(jiān)測數(shù)據(jù)動態(tài)維護管理、壩體變形平安分析模型理論、滲流平安分析模型理論進展了深化研究。建

7、立集壩體裂縫分析、過程線分析、浸潤線分析、位勢分析、相關分析及壩體平安綜合評價(包括壩體平安評價體系與評價準那么的建立、模糊綜合評價模型、灰色關聯(lián)度評價模型與人工神經(jīng)網(wǎng)絡評價模型的開發(fā))等功能的大壩平安分析評價預報系統(tǒng)。4小結通過對大壩平安監(jiān)測自動化技術研究,目前已形成一套成熟穩(wěn)定的開發(fā)建立形式,工程研究成果對水庫大壩平安監(jiān)測自動化建立與除險加固改造具有全面的指導作用。該成果的施行可以極大地進步水庫大壩的平安監(jiān)測程度,進步水庫防洪和供蓄水才能,發(fā)揮水庫的宏大作用。對水庫流域的可持續(xù)開展具有重大促進作用和應用價值。此項成果具有重要的推廣價值,目前該技術已在省內(nèi)外多座水庫應用,應用效果良好。5參考文獻1劉奇,高永超,何維民.論棋盤山水庫大壩平安監(jiān)測自動化系統(tǒng)技術研究j.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2022(7):280,282.2朱盟.大伙房水庫大壩平安監(jiān)測自動化系統(tǒng)技術研究j.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2022(23):220,222