水口大坝液体静力水准检测系统改造及运行情况

1、工程概况

       水口水电站位于福建省闽清县境内闽江干流上，工程以发电为主，兼有防洪、航运等综合效益，电站装机7台，总装机容量1400MW，是华东地区最大的常规水电站。枢纽由混凝土重力坝、坝后式厂房、一线三级船闸、一线垂直升船机、220KV开关站、500kv升压站等组成。

       水口大坝安全监测系统原由设计单位以人工观测与自动化监测系统原由设计单位以人工观测与自动化监测相结合的方式设计。设计时将大坝应力应变和温度观测、扬压力观测、水平位移观测以及坝基静力水准观测作为自动化观测试点，分别采用了当时国内外较先进的自动化检测系统。其中静力水准系统由于受当时国内大坝监测技术水平的限制未达到预期的效果。1998年电厂对原静力水准系统进行了改造。

2、原液体静力水准检测系统简介

       水口大坝基础的倾斜和-4.8m基础廊道沉陷自动化观测采用的JSY-1型液体静力水准遥测系统，于1995年8月安装在大坝EL-4.8M高程基础廊道内，共计13个测点，其中1号-2号、12号-13号测点用于基础转动角的测量，3号-11号测点测量大坝基础的相对沉陷变化。JSY-1型液体静力水准遥测系统由主体、水管系统、目视测微器、位移换能器、数字位移测量仪、微机采集系统及记录器等部分组成。该系统能同时进行目视法和电测法观测。电测法是借助于固定在浮子上的位移换能器输出一个模拟电信号，经过有线传输到数字位移测量仪中进行数显读数，然后输入微机进行数据处理，还可输入记录其中进行模拟记录，它可长期不断地进行，以随时监测各测点的形变活动。目测法是专用的光学系统及测微机构组成的目视测微器，用人工读数读出液面变化。

       经过两年多运行发现，JSY-1型静力水准仪系统的传感器，换能器测量及人工采集测值还相对稳定；同时在维护过程中也发现，目视法可读出液面变化，可作为人工测量，以检测电测数据，并在检修电子遥测系统时，使观测资料不间断，可调高观测数据的可靠程度和工作的连续性。但系统在运行过程中，也经常出现一些问题，如连通管漏液、导管中产生气泡、测值不稳定、标定墩的标尺行走装置出问题等现场，特别是整个系统的采集装置工作一直不稳定，严重影响观测数据的可靠程度，且软件操作不便。故需对原系统进行改造。、

3、液体静力水准要测系统改造方案

       鉴于原静力水准系统的多路通用采集仪不能满足水口大坝安全自动监测的需要，而且不能有机的纳入整个水口大坝安全自动监测系统中，各监测子系统相互独立，不利于大坝安全信息的统一管理。且沉陷和倾斜观测作为检测大坝安全必不可少的观测项目。必须提高该系统的可靠性，确保测量数据的精确和连贯性，为水口大坝的安全稳定运行提供可靠依据。根据我厂对本次更新改造的具体要求，决定采用 DAMS-III型系统替代元DZC-2M型多路通用采集仪，静力水准仪仍采用磁致伸缩式静力水准仪，改造后系统采用的测量控制单元MCU-1016可与已有的DAMS-III型分布式数据采集系统中的MCU-1048(MCU1、MCU2、MCU3）及MCU-3016形成统一的分布式数据采集系统个，用同一台计算机的在线软件采集数据、管理监测数据，实现在线监测安全管理且可进行网络管理、远程通信等。

4、改造后系统的功能及运行情况

4.1改造后系统的功能

       DAMS-III是一种先进的分布式大坝监测数据采集系统，他由传感器、测量控制单元（MCU）、监控主机构成。其测量控制单元布置在监测仪器附近，对所辖部分一起按照监控主机的命令或设定的时间自动进行测量，并转换为数字量，暂存于MCU，并根据监控主机的命令向主机传送所测数据。MCU测控单元采用模板组合结构，它由CPU主控制模板、多路转换模块及各种测量模板组成。各测量模板是保证测量精度的主要部件。改造后系统可实现一下功能：

可对坝体的物理量进行自动监测，对传感器信号进行自动数据采集计数据处理和异常测值报警；测控单元MCU具有时钟、日历、掉电保护，数据存贮等功能，时钟设置间隔从10min到月可任选；测控单元MCU具备防雷电保护及抗干扰功能；测控单元MCU具有与便携式仪表的RS-485通信接口，在必要时可替代MCU的巡检功能，此外还配有人工比测接口；测控单元MCU的测控容量可根据需要利用遥控转换箱进行扩充；各MCU独自进行电源管理；可对大坝监测系统进行综合信息管理，包括监控仪器的数据库管理、报表制作、图形制作等；
4.2系统实施及运行情况
       磁致伸缩式静力水准遥测仪使用24V交流工作电源，由MCU-1016测控单元集中管理。根据现场具体情况，MCU-1016测控单元悬挂安装在灌浆廊道28号坝段墙壁上。磁致伸缩式静力水准仪也可由专用设备进行人工测量，同时DSIMS大坝安全管理信息系统中设有专用人工数据库。为了考核系统改造后的安装调试质量计测量精度，在现场进行了传感器灵敏度标定，先后对13台静力水准仪进行了标定和取初值及同步人工比测。经现场调试和人工比测的数据分析，表明自动化测值稳定性较好，自动化测值与理论值之差小于0.15mm。改造后系统运行正常，于1998年12月8日投入运行。运行至今尚未出现较大的问题。系统改造后较改造前无论在功能上还是在性能上均由较大的改善，主要体现在：

1）DAMS-III型分布式大坝安全自动检测系统具有Uzi东定时测量，掉电保护等功能，测量速度快，内存容量大，对所纳入的一起可进行单点检测、实时选测或自动定时巡检，在不测量时只有单片机模块工作，其它模块的电源全部切断，泽航既低功耗省电又安全可靠延长使用寿命。

2）基于Windows95/NT的DSIMS大坝安全管理信息系统，界面友好，“所见即所得”，操作简单易学；功能强大，主要有数据采集、测值维护、成果计算、图形绘制、报表只做、文档资料、系统维护等。

3）分布式采集系统为采用放置在现场的堕胎测量控制单元承担全部监测一起的信号采集任务，各测控单元之间采用数字通信方式，使长距离信号传输较为可靠。

4）由于各侧脸该控制单元所连接的一起数量较少，整个系统的数据采集时间较短。

5）由于采用多台测量控制单元使整个系统的失效危险就显得比较分散、比较小。

6）由于测控装置的运行环境差，对系统的防护（防潮、抗高低温）要求高，MCU采取了较好的密封防潮措施达到防潮的目的，MCU-1016运行至今仍很正常。