西藏滿拉水利樞紐監測自動化設計

阿旺次仁

摘要：滿拉水利樞紐位于西藏自治區的大（2）型水利樞紐，樞紐建筑物安全監控自動化狀況直接關系到樞紐建筑物的安全運行性態。由于舊安全監測自動化系統年久失修，因此對舊系統進行升級改造，詳細闡述安全自動化系統更新改造的內容，包括監測系統的優化布置、修復損壞的系統軟硬件、開發自動化系統軟件等措施，可為此類工程安全監測自動化改造提供經驗。

關鍵詞：滿拉水利樞紐;安全監測自動化;布置;安裝;調試;

1引言

滿拉水利樞紐工程位于西藏自治區日喀則地區江孜縣龍馬鄉境內的年楚河支流龍馬河上，下游距江孜縣城28km，距日喀則市118km。滿拉水利樞紐工程是“八五”期間國家六十二項援藏項目中投資規模最大、綜合效益最為顯著的工程，也是年楚河流域農業綜合開發的骨干大型水利工程。本工程主要建筑物由大壩、泄洪洞、引水隧洞及地面式發電廠房等四部分組成。

滿拉水利樞紐安全監測自動化系統于2001年8月竣工并移交滿拉水利樞紐管理局，部分埋設的傳感器已損壞或失效，并且在系統投入運行后，國家頒布或修改了一些與安全監測相關的遠程操控的規范。針對以上問題，本文充分利用當前先進的儀器設備重新依據現行國家規范標準對滿拉水利樞紐進行改造、設計。

2安全監測系統的基本情況

2.1安全監測現狀

滿拉水利樞紐工程安全監測自動化原系統主要由8臺數據采集裝置及1臺數據采集工作站組成。通過現場試驗勘測，結合管理工作人員描述及有關資料確認，監測設備出現一定的故障率，有些基本癱瘓，無法正常的工作。

2.2改造的必要性

（1）安全監測系統設計于上世紀90年代，其儀器設備選型指標已遠遠落后于當前監測儀器發展水平，部分埋設的傳感器已損壞或失效，損壞率約為24%，大壩強震監測系統及安全監測自動化系統均已全部癱瘓。

（2）系統改造是監測技術發展的需要。通過改造現有的大壩安全監測系統，建立一套功能齊全、穩定可靠、使用方便的大壩安全監測自動化系統，以滿足大壩安全監測的需要，促進滿拉水利樞紐工程安全監測技術的持續發展。

（3）系統改造是生產運行管理的需要。歷年汛期，大壩監測頻次加密，現場監測工作緊張，勞動強度大，人工監測的數據入庫緩慢，監測數據得不到及時分析處理，嚴重影響樞紐防汛指揮部的調度與決策。

3安全監測系統設計改造

安全監測改造項目為大壩壩體內部位移監測項目、大壩滲流監測項目、大壩強震監測項目和工程安全監測自動化系統，工程安全監測自動化系統是優化改造的重點。

3.1庫區環境監測項目

根據國家規范規定，滿拉水利樞紐建筑物級別為Ⅱ級，對降雨量、氣溫等小型氣象項目應該進行監測來滿足后期環境整編分析的要求。

設計擬在滿拉水利樞紐壩上設置1套一體式小型自動氣象站，測量要素有降水、風速、風向、溫度、濕度。小型氣象站設計安裝在#1監測站屋頂（左壩頭），數據采集軟件安裝在監測管理站內的數據采集工作站上，通過采集網絡的通訊光纜實現環境量監測數據的實時采集與存儲。

3.2大壩內部位移監測項目優化

監測設置在樁號0+150.00m，在壩軸線下游側，距壩軸線7m處，布設1條測斜管，監測粘土心墻內部分層水平位移分布的大小與分布規律。人工監測采用活動測斜儀，自動監測采用在測斜管內安裝固定測斜儀的方式實現，固定測斜儀間距6m，共安裝13臺。

3.3大壩滲流監測項目優化

（1）壩體浸潤線監測

為了解壩體內浸潤線的位置變化以掌握壩體在運行期的滲流情況，在壩體內設測壓管進行浸潤線監測。沿壩軸線選擇二個監測斷面，樁號分別為：0+088.00m、0+146.00m，主要監測斷面選在最大剖面處。人工監測選用平尺水位計。

（2）繞壩滲流和滲流量監測

滿拉水利樞紐工程繞壩滲流和滲流量監測共計12個孔，為實現自動監測，在孔內安裝滲壓計，計12支。

3.4大壩強震監測項目優化

滿拉水利樞紐工程大壩的地震設防烈度為8度，屬地震高烈度區。為了監測本區域發生地震時，壩體的地震反映、水庫誘發地震的活動情況，需要監測大壩的強震動反應，設置強震監測臺陣。

4工程安全監測自動化系統項目優化

4.1工程安全自動化實施

（1）工程安全自動化大致分為兩步，一共三級，兩部為自動化采集網絡和自動化管理網絡，三級是監測站、監測管理站、監測管理中心。

（2）工程安全自動化監測系統的監測管理站通過數據采集工作站完成現場實時自動化數據采集，并通過電廠控制光纜將數據傳到監測管理中心，管理中心站將對于遠程采集數據進行分析。工程系統的結構功能圖如圖1所示。

（3）自動化監測系統通訊控制采用RS-485通訊總線，通訊波特率要求2400～9600bps可調。為保證系統通訊的可靠性，系統RS-485通訊總線采用“主干”型布設，監測站之間采用光纜作為通訊介質。每個監測站及現場監測管理站均安裝一臺雙環自愈型RS-485光端機，構成一個雙環自愈型采集網絡通。

4.2安全監測自動化系統軟件

“滿拉水利樞紐工程安全監測自動化軟件系統”（簡稱系統）是一個基于自動化數據采集網絡、計算機管理網絡系統、分布式關系數據庫、數學物理模型方法為基礎的，為滿拉水利樞紐工程安全運行服務的工程安全監測系統。系統主要三個子系統組成：

1）數據庫子系統——主要由原始數據庫、整編數據庫、分析數據庫、系統配置庫、模型庫、方法庫、工程資料庫等組成;

2）數據采集子系統——人工監測數據輸入模塊、自動化數據采集模塊、遠程控制數據采集模塊;

3）數據管理分析子系統——綜合信息管理及分析程序;

數據庫子系統是整個軟件系統的核心，它為其它子系統提供底層數據服務支持。

5結語

經過全面改造后，滿拉水利樞紐安全監測自動化系統運行狀態良好，可以更好地對樞紐建筑物性態進行監控。整個滿拉水利樞紐監測系統自動化系統改造達到了預期的效果，其監測項目及自動化系統改造工作所取得的成果可以為類似工作提供借鑒。

參考文獻：

[1]姜彥作，鄧榮歡，李運良.索風營水電站安全監測自動化系統更新改造[J].陜西水利，2021（4）：144-146，150.