閻王鼻子水庫安全監測自動化系統維修改造工程分析

李 巍

（朝陽市閻王鼻子水庫工程建設管理局，遼寧朝陽 122000）

閻王鼻子水庫安全監測自動化系統維修改造工程分析

李 巍

（朝陽市閻王鼻子水庫工程建設管理局，遼寧朝陽 122000）

閻王鼻子水庫位于朝陽市肖家店村，在大凌河干流中游，壩址距朝陽市25km，壩址以上流域面積9482km2，占全流域的41%。水庫為年調節水庫，水量利用系數為0.24。文章以朝陽市閻王鼻子水庫為例，分析了水庫安全監測自動化系統維修改造工程，從系統的配置、原理及功能入手，論述了系統內容，并強調了系統安裝與調試的過程及注意事項。

水庫；水情；自動測報；系統配置；目標；原則；功能

1 概 述

閻王鼻子水庫位于朝陽市肖家店村，在大凌河干流中游，壩址距朝陽市25km，壩址以上流域面積9482km2，占全流域的41%。水庫為年調節水庫，水量利用系數為0.24。壩址區地震基本烈度為7°。水庫是以滿足朝陽市近期工業和生活用水及朝陽市郊區部分的農業方面的灌溉用水。

水庫總庫容為2.17億m3，工程規模為大（2）型，工程等別為Ⅱ等，主要建筑物級別為2級，次要建筑級別為3級。按100a一遇洪水設計，1000a一遇洪水校核。

2 水庫水情自動測報系統

2.1 水情自動測報系統目標及原則

1）目標。

閻王鼻子水庫的水情測報系統是對該流域內的雨情、水情的自動化采集和傳輸的實時系統，提供洪水預報及調度所需的數據。

2）原則。

為保證遙測數據的準確性和及時性，考慮分層結構設置原則、系統可配置性原則、兼顧多網合一原則、自動檢測與人工觀測合一原則以及近期與長遠建設相統一的原則［1－2］。

2.2 自動測報系統方案內容

水情系統共設置25個遙測站，其中4個水位、21個雨量站，同時設3個中續和1個中心站。

3 系統配置、原理及主要功能

3.1 自動化系統配置

自動化系統配置包括傳感器部分、數據采集單元部分和檢測中心站部分。

3.1.1 傳感器部分

大壩現場本次安裝傳感器38套，具體是：揚壓力計20套；量水堰儀2套；靜力水準儀10套；基巖位移計3支；水位計1支；雨量計1套；氣溫計1套。

3.1.2 數據采集單元部分（DAU）

水庫大壩安全監測自動化系統共安裝7臺DAU2000數據采集單元，12個NDA系統智能采集模塊，分別是：3個振弦式采集模塊NDA1403，3個差阻式采集模塊 NDA1104，3個電容式采集模塊NDA1303，2個數字量信號采集模塊NDA1705，1個環境采集模塊NDA1700。接入自動化測點82個。具體配置見表1。

3.1.3 檢測中心站部分

閻王鼻子水庫大壩安全檢測自動化系統檢測中心站布置在大壩左岸2樓防汛中心內，現場設備有：NDA3100信號轉換器1臺；采集計算機研畢工控機1套，大壩安全信息管理網絡系統軟件（DSIMSV4.0版）1套。

表1 閻王鼻子工程DAU布置及配置表

4 現場安裝、調試

4.1 測量方向及單位約定

依據《混凝土壩安全監測技術規范》之要求測量單位及方向的約定為：

1）水平位移：上下游向，Y，mm；壩體向下游位移為正。

2）垂直位移：mm，沉降為正。

3）揚壓力：m，以以測壓管內水位高程計。

4）氣溫計：℃，以測量時的氣溫高程計。

5）雨量計：mm。

6）滲流量：1／s。

4.2 傳感器、DAU連接方法

揚壓力計、量水堰儀用4芯屏蔽電纜延長后接入相應的DAU中；原內視儀器延長電纜后接入相應的DAU中，各傳感器和數據采集模塊的接線方法詳見產品說明書。

DAU與DAU之間、DAU與機房之間采用2芯雙絞屏蔽電纜及2芯電源線相連接。廊道與壩頂個測站之間采用2芯電源線及2芯雙絞屏蔽電纜連接［3－4］。

4.3 檢測儀器的技術指標

NVP－2型揚壓力計、NVWG－200型量水堰儀的安裝方法詳見其廠家說明書。

4.4 自動化系統的安裝、調試

自動化系統的安裝和調試包括：數據采集單元安裝、揚壓力計及管口附件的安裝調試、量水堰儀安裝調試、靜力水準儀的安裝、雨量計、氣溫計的安裝、電纜、光纜的布設施工、機房設備安裝和系統防雷接地。

4.4.1 數據采集單元安裝

依據現場實際條件，先安裝保護箱，保護箱用膨脹螺栓固定，安裝時應保持保護箱水平，保護箱上邊緣離防浪墻頂部300mm左右。如果同一測站有幾個保護箱，應保證所有保護箱的上邊緣在同一水平線上。

安裝完保護箱后再在保護箱內將數據采集單元（DAU）固定在防浪墻上，為保證儀器接入數據采集單元方便及運行檢查、維護方便，數據采集單元的上邊緣應盡量貼近保護箱上邊緣，每個保護箱內最多裝2個數據采集單元箱，2個數據采集單元的上邊緣應保持在同一水平線上［5］。

DAU2000的電源線和通訊線應分別從箱體的右上方引線孔引入，在電源線編號2的導電芯線中，紅線接標有“L”的端子，藍色／黑色接 “N”的端子；通信線的接線端子設置在接線端子排的最左側，雙絞線屏蔽通信線的2芯線中，紅線接 “A”的端子，藍色／黑色芯線接 “B”的接線（一般在中間一排），屏蔽層接入箱體中標有“G”的接線端子（一般在最下一排）；電源線和通信線接入箱體后應做標示，即應標明導線由何處來，或往何處去［6］。

4.4.2 揚壓力計及管口附件的安裝調試

閻王鼻子工程安裝為揚壓力計，按無壓及有壓兩種狀況配備管口附件，無壓、有壓管管口裝置由南瑞公司專門制作，形狀、尺寸一致。安裝方法如下：

1）根據設計材料，確定滲壓計的接長電纜并做好固定。

2）電纜頭部標記應該清晰、不易壞。

3安裝根據滲壓計孔口情況加工好連接法蘭等孔口附件，對于常年有壓的測點，可根據設計的要求將滲壓計安裝在測壓管管口或測壓管內。對于無壓或時有壓時無壓的測點，滲壓計安裝在測壓管最低水位以下約1m處。

4）安裝過程中，安裝人員要仔細復核測壓管的變化情況，確保安裝正確無誤。

5）管口的附件與測壓管的結合處要處理得當，不能漏水。可采用焊接或攻絲套扣加生料帶連接。

6）揚壓力管需安裝壓力表，根據了解情況，現場測壓管已有壓力表接口，安裝時先用生料帶封口，然后將壓力表旋上即可。

7）進行一段時間的自動化與人工對比觀測。必須保證人工觀測設備的精度，所用的壓力表或測繩必須經過檢驗。如自動化與人工測值差別較大時，應查找原因并予以改正［7］。

4.4.3 量水堰儀安裝調試

量水堰安裝相對簡單，本工程采取壁掛安裝方式，現場共安裝8臺量水堰儀，剩余2臺由于現場不具備安裝條件，根據監理、業主要求暫未安裝。

儀器安裝前先根據現場情況對現場情況選擇合適的安裝地點，一般取堰板上游1～1.5m位置，選擇墻壁較為平整的地方，根據安裝附件尺寸打4個膨脹螺絲孔。安裝孔打好后即安裝儀器。

4.4.4 靜力水準儀的安裝

先將安裝附件按說明書要求在相應測點處預埋并調水平和同一高程，然后安裝儀器，用連通管連接密封，敷設電纜到DAU2000數據采集單元（內置NDA1705智能數據采集模塊）中，并做好電纜標記，最后加入適當容量的SG溶液，取初始測量值。

4.4.5 雨量計、氣溫計的安裝

雨量計按照廠家說明書進行安裝，位置選擇在左岸1號壩段氣溫計附近，底座安裝采用混凝土澆筑預埋安裝附近方式，等混凝土凝固后在預埋安裝附近上安裝雨量計，進行調平、接線、調試。溫度計安裝在百葉箱內，與原位置相近，選擇在空曠的1壩段位置安裝。

4.4.6 電纜、光纜的布設施工

電纜是傳送信號的載體，聯接好電纜是儀器觀測及自動化系統中的重要一環。現場共完成了2000m左右揚壓力傳感器4芯電纜的布設、600m靜力水準儀4芯屏蔽電纜。700m電源電纜，700m信號線的總線電纜的布設。

測站的數據采集單元DAU與DAU之間、測站與測站之間用2芯電源線、RS－485屏蔽雙絞線連接。傳感器（滲壓計、量水堰）用4芯屏蔽專用電纜連接。廊道部位的傳感器電纜、總線用PVC線槽保護布設。戶外的氣溫計、雨量計采用鋼管保護。

4.4.7 機房設備安裝

大壩監測管理中心計算機設置于廠房的中控室內，設有專用的供電電源。共安裝研畢工控機1臺，NDA3100信號轉換器1套；大壩安全信息管理網絡系統軟件（DSIMSV4.0版）1套。信號轉換器NDA3100與研畢采集計算機通過串口COM1進行通訊，波特率1200。

4.4.8 系統防雷接地

1）雨量計、氣溫計電纜用鍍鋅鋼管保護后與大壩接地網焊接。

2）從機房到DAU1測站及DAU1到DAU2測站的電源＝信號線電源本次進行了更換；機房到DAU1測站電源＝信號線用鍍鋅鋼管保護后與大壩接地網焊接；DAU1到DAU2測站的電源、信號線仍走原來的引張線電纜保護鋼管。

5 結 語

通過上面各個方面的檢查，整個系統測試數據采集等運行沒有問題，并且經過1年多的運行，整個系統運行良好。

［1］章四龍.中國洪水預報系統設計建設研究［J］.水文，2002，22（01）：32－34.

［2］崔玉蘭，郭治清.全國水文自動測報系統建設評價［J］.水文，2002，22（01）：58－60.

［3］周惠成，梁國華，王本德，殷峻暹.水庫洪水調度系統通用化模板設計與開發［J］.水科學進展，2002，13（01）：42－48.

［4］張培業，王建成.小坑水庫安全監測自動化系統［J］.人民珠江，2004（04）：64.

［5］彭濤.十三陵蓄能電站上水庫安全監測自動化系統運行情況［J］.大壩與安全，2005（01）：35－37.

［6］劉福林，魏鐵軍.清河水庫安全監測自動化系統防雷抗干擾的措施［J］.水利科技與經濟，2008，14（12）：974－975.

［7］李輝，張向紅.紅山水庫大壩自動化檢測系統［J］.內蒙古水利，2009（03）：23－24.

TV698.1

B

1007－7596（2014）08－0119－03

2014－03－24

李巍（1982－），女，滿族，遼寧朝陽人，工程師，從事水利水電工程管理工作。