淺議臨淮崗工程水閘安全監(jiān)測設(shè)施維修改造

李 松 ，劉傳如

（1.安徽省（水利部淮河水利委員會）水利科學(xué)研究院（安徽省水利工程質(zhì)量檢測中心站），安徽 合肥 233000；2.安徽省大禹水利工程科技有限公司，安徽 合肥 233000）

1 項(xiàng)目實(shí)施必要性

臨淮崗洪水控制工程位于淮河干流中游，是控制淮干洪水的戰(zhàn)略性骨干工程，集水面積4.22 萬km2，工程為Ⅰ等大（1）型，按100 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、1000 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核，是一座具有防洪、除澇、灌溉、航運(yùn)、生態(tài)等效益的綜合性樞紐工程。安全監(jiān)測設(shè)施是臨淮崗洪水控制工程的重要附屬設(shè)施，需定期開展安全監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集，并對監(jiān)測資料進(jìn)行整理分析，為樞紐工程安全運(yùn)用提供可靠的信息和依據(jù)。經(jīng)多年運(yùn)行，現(xiàn)有的安全監(jiān)測設(shè)施存在測壓管淤堵、設(shè)備損壞、儀器工作異常、數(shù)據(jù)異常等問題，已不能滿足監(jiān)測需求。為實(shí)現(xiàn)臨淮崗工程閘壩安全實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，恢復(fù)安全監(jiān)測設(shè)施原有設(shè)計(jì)功能，全面掌握工程運(yùn)行安全性態(tài)，確保工程安全運(yùn)行，充分發(fā)揮工程綜合效益，進(jìn)一步提高閘壩安全管理水平，實(shí)施臨淮崗工程安全監(jiān)測設(shè)施維修改造是十分必要的。

開展臨淮崗工程水閘安全監(jiān)測設(shè)施維修改造，對臨淮崗工程安全監(jiān)測進(jìn)行智能化改造，實(shí)現(xiàn)水閘、大壩、船閘等實(shí)時(shí)安全監(jiān)測，并將安全監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析研判，是臨淮崗智慧水利建設(shè)的重要內(nèi)容之一，可為后續(xù)數(shù)字孿生臨淮崗工程建設(shè)提供可靠重要的數(shù)據(jù)支撐。

2 原有安全監(jiān)測情況

為摸清已建滲壓監(jiān)測站點(diǎn)設(shè)施運(yùn)行現(xiàn)狀，對所有測壓管、采集儀器、采集設(shè)備進(jìn)行了檢測。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，人工觀測、儀器檢查，其滲流與揚(yáng)壓力自動監(jiān)測設(shè)施均在工程建設(shè)期或除險(xiǎn)加固時(shí)一并實(shí)施的，建設(shè)時(shí)間基本在2005 年以前，運(yùn)行時(shí)間已近20年，部分測壓管出現(xiàn)淤堵情況，大多設(shè)施出現(xiàn)不同程度的損壞，導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)不完整，無法完全展示水閘滲流和揚(yáng)壓力情況。

2.1 測壓管與儀器設(shè)施運(yùn)行現(xiàn)狀

經(jīng)過對所有已建滲壓監(jiān)測站點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)設(shè)備已經(jīng)損壞，無法正常工作。已建安全監(jiān)測設(shè)施具體情況如表1。

表1 臨淮崗已建滲壓監(jiān)測設(shè)施情況一覽表

2.2 水閘控制室網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

依托通信骨干網(wǎng)建設(shè)工程，臨淮崗6 座水閘均已接入市電并鋪設(shè)光纖線路，線路滿足本項(xiàng)目數(shù)據(jù)傳輸需要。

3 項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容

項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容為臨淮崗工程6 座水閘（城西湖退水閘、臨淮崗船閘、深孔閘、淺孔閘、姜唐湖進(jìn)洪閘、姜唐湖退水閘）安全監(jiān)測設(shè)施維修改造，包括已建淤堵測壓管的清洗疏通以及按需要增加鉆孔和測壓管，相關(guān)儀器設(shè)備的采購、安裝、埋設(shè)，軟件開發(fā)等，為確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定采集，數(shù)據(jù)首先在現(xiàn)地進(jìn)行分析、展示，并通過光纖匯集至局本級存儲，按省級要求交換至省平臺。通過數(shù)據(jù)比測及分析，率定各測點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)，保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

完成6 座水閘（城西湖退水閘、臨淮崗船閘、深孔閘、淺孔閘、姜唐湖進(jìn)洪閘、姜唐湖退水閘）89 個(gè)已建測壓管檢測與清洗，新增32 個(gè)鉆孔和測壓管安裝（船閘下游2 個(gè)因施工占用，暫時(shí)無法安裝），12 個(gè)新型數(shù)字硅壓式水位計(jì)安裝，116 個(gè)滲壓計(jì)，74 個(gè)孔口保護(hù)裝置，11 套MCU 站點(diǎn)集成，128個(gè)管口高程引測，現(xiàn)地采集分析軟件的開發(fā)，數(shù)據(jù)交換至省水庫安全監(jiān)測平臺，共享省廳已建水雨情和視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

3.1 站點(diǎn)集成與調(diào)試

站點(diǎn)集成包括將各測點(diǎn)的信號接入到相應(yīng)的自動采集單元設(shè)備中，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集測試，以觀測各站點(diǎn)的數(shù)據(jù)集成后是否工作正常。

由于各水閘的孔數(shù)和規(guī)模不同，所以各水閘站點(diǎn)集成的MCU 數(shù)和模塊數(shù)也不同，其中城西湖退水閘和船閘及深孔閘各用了一套MCU 數(shù)據(jù)采集單元。

3.2 總體架構(gòu)

臨淮崗工程安全監(jiān)測設(shè)施建設(shè)的核心是實(shí)現(xiàn)臨淮崗工程安全監(jiān)測信息的匯集、存儲、統(tǒng)計(jì)、分析和綜合應(yīng)用。

臨淮崗工程安全監(jiān)測設(shè)施建設(shè)總體架構(gòu)由五大層級與兩大保障體系共同構(gòu)成，五大層級包括信息采集層、傳輸網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)資源層、應(yīng)用支撐層、業(yè)務(wù)系統(tǒng)層，兩大保障體系為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系與安全保障體系。

（1）信息感知層

信息感知層主要為臨淮崗工程安全關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測的實(shí)時(shí)獲取。主要包括滲流壓力、變形等監(jiān)測。

（2）傳輸網(wǎng)絡(luò)層

安全監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸主要通過已建光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞健?/p>

（3）數(shù)據(jù)資源層

數(shù)據(jù)資源層基于對臨淮崗工程基礎(chǔ)信息、設(shè)計(jì)文件、安全鑒定報(bào)告、防汛應(yīng)急預(yù)案、簡易三維模型等數(shù)據(jù)的收集與整編，建立安全數(shù)據(jù)資源管理體系，匯集各類安全運(yùn)行管理相關(guān)信息，為安全數(shù)據(jù)存儲展示系統(tǒng)開發(fā)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源。

（4）應(yīng)用支撐層

應(yīng)用支撐體系建設(shè)主要由各類商用支撐軟件和開發(fā)類通用支撐軟件共同組成，為工程安全各項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用提供統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境，為上層應(yīng)用建設(shè)提供基礎(chǔ)框架和底層通用服務(wù)，為數(shù)據(jù)交換和共享提供運(yùn)行平臺。

（5）業(yè)務(wù)系統(tǒng)層

安全監(jiān)測數(shù)據(jù)是集中管理、安全規(guī)范、充分共享、全面服務(wù)的水利信息數(shù)據(jù)中心。為實(shí)現(xiàn)臨淮崗工程安全監(jiān)測信息資源的共建共享、改善互聯(lián)互通條件，克服數(shù)據(jù)資源建設(shè)按單一應(yīng)用視角組織建設(shè)所造成的信息資源重復(fù)采集、數(shù)據(jù)一致性差、數(shù)據(jù)資源持續(xù)更新難度大、數(shù)據(jù)資源更新維護(hù)與應(yīng)用效率低下的問題，本系統(tǒng)建成后數(shù)據(jù)共享至省大壩安全監(jiān)測平臺，且為開展智慧臨淮崗系統(tǒng)建設(shè)提供數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)軟件支撐。

（6）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系

臨淮崗工程安全監(jiān)測設(shè)施按照現(xiàn)有的信息分類、采集、存儲、處理、交換和服務(wù)等一系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范進(jìn)行建設(shè)，以滿足后期融入智慧臨淮崗系統(tǒng)以及與省級大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)的平滑對接需要。

（7）安全保障體系

配置安全設(shè)施、制定安全規(guī)章和策略，健全安全管理機(jī)制，為應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理提供數(shù)據(jù)安全和網(wǎng)絡(luò)安全保障。

4 試運(yùn)行結(jié)論

臨淮崗工程水閘安全監(jiān)測設(shè)施維修改造項(xiàng)目部署完成后，經(jīng)過試運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)相關(guān)各類軟硬件設(shè)備運(yùn)行正常、穩(wěn)定，各項(xiàng)性能參數(shù)均滿足規(guī)范、設(shè)計(jì)及招標(biāo)要求，可以較好地實(shí)現(xiàn)與省級大壩系統(tǒng)的安全的集成對接和貫通，數(shù)據(jù)交換穩(wěn)定，上線情況達(dá)到運(yùn)行要求。

通過安全監(jiān)測設(shè)施的維修改造，可以實(shí)現(xiàn)臨淮崗工程安全關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、信息展示、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)、安全預(yù)警，實(shí)現(xiàn)與省級大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)的互聯(lián)互通，達(dá)到提升臨淮崗工程安全運(yùn)行管理水平的建設(shè)目標(biāo)■