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1、大坝安全监测系统大坝安全全监测系系统解决方案案目录第1章 概论331.1 系统概概览31.2 历史回回望31.3 现状分分析41.4 目标阐阐述4第2章 总体设设计62.1 设计原原则及依依据62.2 系统体体系结构构72.3 信息流流程1002.4 系统组组成1112.5 系统功功能122第3章 信息采采集系统统143.1 需求分分析1443.2 技术解解决方案案14第4章 通信网网络系统统204.1 测控单单元和监监测中心心之间的的通信2204.2 监测中中心和监监测分中中心之间间的网络络25第5章 软件系系统2775.1 建设原原则2775.2 技术解解决方案案28第1章 概论1.1 系
2、统概览览大坝作为为特殊的的建筑，其其安全性性质与房房屋等建建筑物完完全不同同，大坝坝安全出出现问题题，将会会引发大大坝下游游一定范范围的人人员和财财产、环环境损失失。在加加强水利利建设的的大环境境下，提提高水工工建筑物物的安全全，特别别是提高高大坝安安全监测测水平，保保证水库库大坝的的安全，是是关系到到国家利利益和社社会稳定定的头等等大事。大坝安全监测系统主要由观测传感器、遥测数据采集模块、工业控制网络和自动监测管理软件系统组成，通过计算机的工作，能够实现大坝观测数据自动采集、处理和分析计算，对大坝的性态正常与否作出初步判断和分级报警为监测对象提供早期安全预警报告的自动化系统。建立大坝安全自动
3、监测系统，可以缩短数据采集周期，提高大坝观测的工作效率，减轻劳动强度；并能充分利用水库调蓄能力，使其在防洪和供水两方面发挥最大的效益，同时可提高水库管理水平，及时发现大坝隐患，为水库的安全运行提供有力的保障。1.2 历史回望望大坝安全全监测系系统在西西方发达达国家已已有300多年的的历史。如如法国要要求对高高于200的的大坝和和库容超超过15500万的水库库，均需需设置报报警系统统，并提提出垮坝坝后库水水的淹没没范围、冲冲击波到到达时间间、淹没没持续时时间和相相应的居居民疏散散计划等等。而葡葡萄牙大大坝安全全条例（1990）也要求大坝业主提交有关溃坝所引起洪水波传播的研究报告，编制下游预警系统
4、、应急计划和疏散计划。美国的联邦大坝安全导则和加拿大的大坝安全导则都强调要求采取险情预计、报警系统、撤退计划等应急措施，以便万一发生不测时，将损失减少到最小程度。1976年美国92.96高的堤堂坝（）失事前，大坝管理机构根据大坝安全监测系统监测到的事故的发展状况及时通过下游的行政司法当局向可能被淹的群众发出警报，有组织地进行人员疏散，尽管大坝失事后堤堂河和斯内克河下游130km，约780 km2的地区遭洪水肆虐，造成25000人无家可归、损失牲畜约万头的巨大物质损失，但人员死亡只有11人，初步体现了大坝安全监测系统的重要意义。1.3 现状分析析中国已建建成近88.5万万座水库库，数量量居世界界
5、首位。但但是，由由于历史史原因，这这些水库库大部分分防洪标标准偏低低，且大大都存在在不同程程度的质质量问题题。一些些水库大大坝的病病险情况况较为严严重，影影响了水水库综合合效益的的发挥，也也严重威威胁着人人民生命命财产安安全。为为了确保保水库大大坝的安安全运行行，充分分发挥水水利工程程的预期期效益，对对水库大大坝实施施安全监监测和科科学管理理，已成成为中国国各级水水行政主主管部门门所面临临的一个个迫切需需要解决决的重大大问题。大坝监测测自动化化经历了了从单台台仪器遥遥测、专专用测量量装置、集集中式数数据采集集系统到到分布式式数据采采集系统统的发展展过程，其其发展与与基于仪仪器设备备的监测测系统
6、的的发展和和进步密密切相关关，而监监测系统统的发展展是以所所有监测测元件的的迅猛发发展为标标志的，包包括从相相关的传传感器、测测量仪器器到转换换、处理理、存储储、打印印和分析析设备的的发展。目前，全全国的大部分分的水库库大坝监监测报手手段落后后，测验验设施设设备老化化，信息息的采集集精度低低，甚至至很多水水库没有有对大坝坝的监测测手段。大坝带带病运行行，一旦旦遇大洪洪水来临临严重威威胁大坝坝及下游游人员和和财产安安全。因因此，迫迫切需要要建设一一套自动动化程度度高、有有先进的的大坝监监测系统统，以提提高防洪洪减灾能能力，保保障人民民生命财财产的安安全。1.4 目标阐述述大坝安全全监控系系统是一
7、一个庞大大的系统统工程，并并且具有有涉及信信息量大大、覆盖盖的知识识面广等等特点。众所周知知，大坝坝安全监监测仪器器是人们们了解大大坝运行行状态的的耳目，它它要能够够在恶劣劣环境下下长期稳稳定可靠靠的检测测出大坝坝微小的的物理量量变化，所所以在某某些方面面（如在在测量精精度、长长期稳定定性方面面）与其其它工业业监测行行业相比比，其要要求更高高、难度度更大。从从外部观观测的静静力水准准、正倒倒锤、激激光准直直到内部部观测的的渗压计计、沉降降计、测测斜仪、土土体应变变计、土土压计，其其自动化化遥测都都是建立立在高可可靠性的的传感器器的基础础上。近近年来，随随着大型型水坝建建筑的增增多和高高科技的的
8、应用，大大坝安全全监测正正向一体体化、自自动化、数数字化、智智能化的的方向发发展。大坝安全全监测系系统建设设的总的的目的是是以国家家对大坝坝安全监监测工程程建设的的标准和要要求为依依据，以以实时采采集监测测信息并并传输到到大坝安安全监测测中心进进行分析析、处理理为目的的，将现现代化工工业自动动化控制制、现代代通信技技术、计计算机网网络技术术、数据据库技术术、地理理信息技技术和信信息分析析预测技技术与大坝安安全监测测业务需需求紧密密结合，建成一个先进实用、高效可靠、自动化程度高的大坝安全监测系统，达到监测数据采集自动化、传输网络化、处理标准化、分析科学化，有效地提高水情信息采集、传输、处理、分析
9、、预报的准确性、可靠性，更好地为各级大坝管理部门的决策和指挥抢险救灾提供科学依据。第2章 总体设计计2.1 设计原则则及依据据2.1.1 设计原则则1. 实用性适应施工工期、蓄蓄水期、运运行期及及已建工工程更新新改造的的不同需需要，便便于维护护和扩充充，每次次扩充时时不影响响已建系系统的正正常运行行，并能能针对工工程的实实际情况况兼容各各类传感感器。能能在温度度300660、湿度度95以上及及规定水水压条件件下正常常工作，能能防雷和和抗电磁磁干扰，系系统中各各测值宜宜变换为为标准数数字量输输出。操操作简单单，安装装、埋设设方便，易易于维护护。2. 准确性对于大坝坝安全监监测系统统而言，信信息的
10、准准确性直直接关系系到决策策的成败败。因此此该系统统在监测测数据自自动采集集、传输输、处理理等工作作环节的的设备选选型和技技术处理理上要充充分考虑虑误差控控制和误误差处理理，确保保提高系系统整体体的准确确性。3. 可靠性为保证系系统长期期稳定运运行，观观测数据据具有可可靠的精精度和准准确度。系系统设备备能自检检自校及及显示故故障诊断断结果并并具有断断电保护护功能，同同时具有有独立于于自动监监测量仪仪器的人人工观测测接口。4. 先进性力求高起起点，既既满足现现实需求求，又适适应长远远发展的的需要，确确保系统统所采用用的技术术与当前前技术发发展趋势势保持一一致，并并便于系系统的扩扩展、升升级和优优
11、化。5. 开放性坚持统一一标准，采采用行业业标准和和规范进进行统一一设计，按按开放式式系统的的要求选选择设备备，组建建系统，以以利于调调整和扩扩展，便便于信息息的共享享。6. 经济性系统设计计时坚持持经济性性原则，在在功能和和采集范范围上可可多可少少，可大大可小，以以满足不不同投资资规模和和不同建建设规模模的需要要，在追追加投资资后系统统能方便便的扩充充功能和和扩大监监测范围围。系统统采用为为分布式式结构，设设备间连连线简单单，施工工费用极极低。整整体优化化设计，强强化软件件，简化化硬件，降降低了设设备造价价。2.1.2 设计依据据混凝土土大坝安安全监测测技术规规范（DDL/TT51778-2
12、20033）；土石坝坝安全监监测技术术规范（SSL/660-994）；水利水水电工程程测量规规范（DLJ202-81）；水利水水电工程程施工测测量规范范（SSL522-933）；国家一一、二等等水准测测量规范范（GGB5000266-933）；国家水水电工程程测量规规范（DDLJ2202-81）；水位观观测标准准（GGBJ1138-90）；水工建建筑物岩岩石基础础开挖工工程施工工技术规规范（SL47）；砌体工工程施工工及验收收规范（GB 50203）；水利水水电工程程钻探规规程（DL 5013）；大坝安安全自动动化监测测系统设设备基本本技术条条件（SSL2668-220011）；土石坝坝安全监
13、监测资料料整编规规程（SSL1669-996）；混凝土土拱坝设设计规范范（SSL2882-220033）。2.2 系统体系系结构根据业务务需求的的分析，确确定系统统的体系系结构由由采集层层、通信信层、网网络层、数数据层、应应用层55部分组组成。系系统体系系结构如如图1所示。图1 系系统体系系结构图图2.2.1 采集层采集层是是信息来来源的基基础，通通过不同同的监测测方法和和技术来来完成，主主要监测测项目为为:1. 变形监测测变形监测测包括水水平位移移（横向向和纵向向）、垂垂直位移移（竖向向位移）坝坝体及坝坝基倾斜斜、表面面接缝和和裂缝监监测。对对于土石石坝除设设有上述述变形（称称之为表表面变形
14、形）监测测项目外外，还设设有内部部变形监监测。内内部变形形包括分分层竖向向位移、分分层水平平位移、界界面位移移及深层层应变观观测。对对于混凝凝土面板板坝还有有混凝土土面板变变形监测测，具体体包括表表面位移移、挠度度、应变变及接缝缝开度监监测。另另外岸坡坡及基岩岩表面和和深层位位移监测测也属变变形监测测。2. 渗流监测测混凝土坝坝渗流监监测包括括坝基和和坝体扬扬压力、坝坝基和坝坝体渗漏漏量、绕绕坝渗流流和地下下水位监监测。土石坝渗渗流监测测包括坝坝体渗流流压力、坝坝基渗流流压力、绕绕坝渗流流、渗流流量监测测。3. 应力、应应变及温温度监测测或压力力（应力力）监测测混凝土坝坝的应力力、应变变及温度
15、度监测包包括混土土的应力力和应变变、无应应力、钢钢筋应力力、钢板板应力、坝坝体和坝坝基温度度、接缝缝和裂缝缝开度监监测。土石坝的的压力（应应力）监监测包括括孔隙水水压力、土土压力、接接触土压压力、混混凝土面面板应力力监测。4. 环境量监监测或水水文、气气象监测测大坝所在在位置的的环境对对大坝和和坝基工工作性态态有重大大影响，需需予以监监测。监监测项目目有大坝坝上下游游水位、水水温、气气温、库库区雨量量等。以上四大大类监测测项目涉涉及几十十种物理理量的监监测，每每一种物物理量监监测都需需要在设设计时布布置必要要的测点点、选择择适当的的监测仪仪器。监测项目目的选择择和测点点的设计计布置在在两部规规
16、范中按按照工程程等级、建建筑物等等级、坝坝型、坝坝基和基基岩地质质条件以以及大坝坝设计施施工的特特点作了了规定。监监测项目目和测点点布置既既不能太太多，也也不太少少，力求求保持在在合理水水平，可可参照前前面述叙叙的国际际上的相相应指标标，即监监测设施施和实施施费用相相当于工工程总造造价的11%来确确定。大大中型工工程或大大坝安全全特别重重要的小小型工程程均应考考虑到现现代化管管理的需需要，即即实现主主要监测测项目的的自动化化。2.2.2 通信层通信层是是监测数数据传输输交流的的基础，是是数据传传输的介介质。系系统现场场采集的的数据可可以通过过有线数数据通信信（现场场总线）或或无线数数据通信信的
17、方式式传输到到监测中中心，其其中有线线数据通通信最远远距离可可以达到到十几公公里，无无线数据据通信距距离可以以达到数数十公里里。在采采用有线线数据通通信子网网和无线线数据通通信混合合结构时时，系统统数据传传输具有有路由自自动判断断机制，可可以提高高数据传传输可靠靠性。2.2.3 网络层网络层主主要指是是监测中中心或者者分中心心的计算算机网络络，主要要是为应应用软件件系统运运行的基基础环境境，是日日常行政政办公、内内部信息息交流、信信息共享享的网络络基础。2.2.4 数据层数据层是是整个业业务综合合数据的的平台，是是业务应应用软件件系统运运行的基基础，由由多个相相对独立立又互有有关系的的数据库库
18、组成，该该数据层层主要是是监测数数据库部部分。主主要包括括基本数数据库、监监测数据据库、实实时数据据库、历历史数据据库、空空间地理理数据库库等。2.2.5 应用层应用层是是以大坝坝安全监监测管理理软件为为核心，主主要进行行监测数数据的接接收、检检测、计算处处理、存存储、分分析、安安全评价价预警、统统计、整整编、查查询等过过程。大大坝安全全监测管管理软件件包括信信息采集集处理系系统、资资料整编编系统、统统计分析析预警系系统、WWEB查查询系统统、数据据库管理理系统。2.3 信息流程程该系统的的总体信信息流程程如图2所示。图2 系系统信息息流程图图主要的信信息流程程包括信信息采集集、信息息存储、信
19、信息查询询、信息息统计分分析预警警、数据据库管理理系统、信信息展示示。信息采集集：主要要对所有有接入系系统中的的各类监监测仪器器进行一一定方式式的自动动化测量量，采集集所测数数据，并并传送到到中央控控制装置置集中储储存或处处理。 信息存储储：主要要通过信信息采集集系统对对接收的的数据进进行解码码、校验验、入库库、存储储。信息查询询：主要要对入库库的自动动化测量量数据根根据任意意时段和和各点的的数据进进行查询询。信息统计计分析预预警：主主要对根根据采集集值和时时间为轴轴，显示示信号的的时间变变化过程程，时间间轴可以以定义，如如秒、分分、小时时、天；数据库库可以随随时调出出查看、编编辑、另另行存储
20、储。对大坝坝监测数数据进行行离线分分析处理理、为大大坝安全全评判和和运行管管理提供供监控模模型、监监控数据据图表。如自动采集的孔隙水压力过程线的显示页面形式等等。数据库管管理：主主要对根根据监测测数据进进行数据据转贮、数数据库查查询/修修改、人人工插补补等。信息展示示：主要要对客户户提供报报表显示示、图形形形式、电电子地图图显示、报报警、视视频图像像等方式式展示。2.4 系统组成成大坝安全全监测系系统由信信息采集集系统、通通信系统统、网络络系统、综综合数据据库系统统、应用用软件系系统，包包括自动动采集或或人工观观测埋入入坝体或或安装的的传感器器 (大大坝的变变形、渗渗流、应应力应变变、温度、降
21、雨、水水位、气气温和地地震等)等、测测控单元元（MCCU）上上位机、监监测中心心、监测测分中心心组成，系系统组成成如图3所示。系系统结构构采用分分布式体体系结构构，数据据采集工工作分散散到靠近近较多传传感器的的测控单单元来完完成，然然后将所所测数据据传送到到主机。系系统每个个观测现现场的测测控单元元都是多多功能智智能型仪仪器，能能对各种种类型的的传感器器进行控控制测量量。图3 系系统组成成结构图图2.5 系统功能能1. 传感器感应大坝坝变形、渗渗流、压压力（应应力）、应应变、温温度、环环境量、水水文、气气象等各各种物理理量，将将模拟量量、数字字量、脉脉冲量、状状态量等等信号输输入到测测控单元元
22、。传感感器种类类可分为为：电阻阻式、电电感式、电电容式、振振弦式、光光纤式、调调频式、压压阻式、变变压器式式、电位位式等。2. 测控单元元根据确定定的观测测参数、计计划和顺顺序进行行实际测测量、计计算和存存储，并并有自检检、自动动诊断功功能和人人工观测测接口。根据确定定的记录录条件，将将观测结结果及出出错信息息与指定定的监测测中心或或其他测测控单元元进行通通信。能能选配不不同的测测量模块块或板卡卡，以实实现对各各种类型型传感器器的信号号采集。检测指点点的报警警条件，一一旦报警警状态或或条件改改变则通通知指定定的监测测中心。将所有观观测结果果保存在在存储单单元中，直直到这些些数据被被监测中中心准
23、确确接收完完。管理电能能消耗，在在断电、过过电流引引起重启启动或正正常关机机时保留留所有配配置设定定的信息息。并具具有防雷雷、抗干干扰、防防尘、防防腐，适适用于恶恶劣温湿湿环境。采集系统统的运行行方式有有应答式式和自报报式两种种，必要要时也可可采用任任意控制制。3. 通信系统统通信系统统根据站站点情况况采用有有线或无无线方式式。且可可以采用用两种通通信方式式互为备备用信道道，建立立一套双双信道互互为备份份的通信信系统。4. 业务应用用系统业务应用用系统主主要为大大坝安全全管理软软件系统统；可以以在监测测中心、分分中心进进行数据据接收、处理、存贮、分分析、预预警等功功能。对接收的的数据进进行容错
24、错校验、数数据可靠靠性和准准确度检检查及数数学模型型检查，数数据存储储、删除除、插入入、记录录、显示示、换算算、打印印、查询询及仪器器位置、参参数工作作状态的的显示，建建立、标标定安全全监控数数学模型型、并进进行影响响因素分分解及综综合性的的分析、预预报报警警及安全全性评价价，以满满足对大大坝安全全监测的的需要。综合数据据库系统统：可以以对水文文信息建建立统一一数据平平台，统统一数据据格式，规规范数据据标准，可可以有效效地进行行数据共共享，数数据分析析，为业业务应用用系统提提供可靠靠基础。也也可以对对其它相相关系统统的数据据接入提提供接口口。第3章 信息采集集系统3.1 需求分析析信息采集集系
25、统的的主要任任务是监监测大坝坝变形、渗渗流、压压力（应应力）、应应变、温温度、环环境量、水水文、气气象等要要素自然然变化情情况，它它是一项项基础和和前期工工作，是是大坝安安全监测测的耳目目和参谋谋，是各各大坝管管理部门门做出正正确判断断，发布布正确指指令的理理论依据据。其质质量和精精度将直直接影响响大坝安安全监测测准确性性，影响响决策的的科学性性。加强信息息采集系系统基础础设施的的建设，强强化信息息采集工工作，提提高观测测自动化化程度成成为当务务之急。水情信息息采集系系统需要要完成以以下任务务：l 实现大坝坝变形、渗渗流、压压力（应应力）、应应变、温温度、环环境量、水水文、气气象等观观测量数数
26、据自动动采集、存存储，并并满足实实时自动动传输的的要求。l 采用实用用的观测测设备，实实现流观观测量数数据信息息的人工工及自动动观测相相结合，实实现人工工采集及及输入及及自动计计算和实实时自动动传输。l 采集设备备采用先先进技术术，使观观测信息息标准达达到部颁颁建设标标准。3.2 技术解决决方案信息采集集系统主主要是由由测控单单元（MMCU）、监测仪器组成。测控单元是分布式系统的关键设备，是一种智能化、模块化的多功能装置，体积小巧，结构紧凑，具有控制、测量、数据存储、防潮、防雷、抗干扰等各种功能，可安装在监测仪器附近，实现监测仪器的自动巡测和选测。系统中的测控装置由通讯总线连接到中央控制装置或
27、微机，组成数据采集网络。中央控制装置或微机对网络进行控制，可用不同的运行方式实现数据采集的自动化。1. 测控单元元测控单元元系统组组成如图4所示。图4 测测控单元元系统组组成图l 测控单元元的主要要技术指指标如下下时基精度度：0.01%，分辩辩率：00.0011us；温度精度度：0.5，分辩辩率：00.1；测量时间间：23s/poiint；通信接口口：EIIA-RRS4885，EEIA-RS2232，CCAN buss；存储容量量：1228kBB；工作电源源：122VDCC；充电电源源：2220VAAC/550Hzz；功耗：掉掉电：2200uA，休休眠：110mAA，待机机：200mA，测测量
28、3300mmA；工作温度度：225+600；储藏温度度：445+700。l 测控单元元的主要要主要优优点功能强：测量控控制单元元（以下下简称MMCU）可可支持多多达800个通道道空间，多多种供电电方式、多多种通信信方式可可供选择择，灵活活的传感感器接入入方式，模模块化的的结构，先先进的参参数设置置能力，容容易安装装调试。可靠性高高、长期期稳定性性好：MMCU可可以长期期在无人人值守的的情况下下可靠工工作，按按照设定定的工作作方式，源源源不断断的将采采集的数数据发送送到监控控计算机机数据库库内。容易构建建系统：系统组组网方便便，提供供了多种种通信方方式，有有RS2232、RRS4885、直直接电
29、缆缆连接和和无线通通信。测测控单元元的布置置不受环环境限制制，系统统规模可可大可小小。同一一接口模模块一般般都可以以接不同同类型的的仪器，而而且开发发了功能能集于一一体的测测量模块块，这为为系统中中测量少少量的但但不可缺缺少的参参数提供供了方便便，可以以减少系系统的投投资费用用。通道配置置能力强强：接口口模块中中的同一一个通道道，既可可以配置置为测量量振弦式式仪器，又又可以配配置为测测量电阻阻、电压压、电流流、频率率、Caarlsson类类型的传传感器，其其中ASSM模块块的第十十个通道道还可以以配置为为脉冲类类型的仪仪器，使使仪器的的配置提提供了极极为方便便，不会会造成资资源的浪浪费，可可以
30、减少少系统的的投资。智能化：系统是是一个通通用监控控系统，可可以根据据不同的的现场环环境，不不同的监监测要求求，可以以方便的的在控制制面板或或监控计计算机上上进行参参数设置置、修改改等各种种要求，系系统能自自主稳定定的进行行工作，而而不必要要针对具具体系统统改动MMCU内内部监控控软件。对对采集仪仪器的配配置数据据，直接接下载到到MCUU中去，而而不是存存储在监监控主机机上。分布式的的智能节节点网络络控制技技术：每每个节点点具有智智能性，MMCU能能够独立立工作，也也能够在在多节点点的网络络环境中中工作，可可以脱离离网络而而自主运运行，进进行测量量、控制制、数据据处理和和通信。具有较好好的适应
31、应性和兼兼容性：可以应应用在水水利工程程各个领领域的数数据监测测；网络络通信可可以采用用多种传传输介质质；能与与国际上上著名的的土工、大大坝和环环境监测测仪器供供应商生生产的传传感器接接口，可可直接接接入振弦弦式、差差动电阻阻型、电电流型、热热电偶、脉脉冲型和和数值型型传感器器；部件件标准化化，具有有互换性性。易于安装装调试和和维护：机箱内内带有键键盘和显显示，可可以在现现场直接接配置，调调试，显显示内部部信息；各个终终端有信信号灯指指示可作作为运行行诊断，机机箱可迅迅速打开开，检查查各个开开关接线线插头等等部件。防雷性能能强：系系统的电电源入口口、通信信入口和和传感器器入口都都有很好好的防雷
32、雷措施，可可以保证证系统能能可靠的的工作。2. 变形监测测变形监测测包括水水平位移移、竖向向位移、挠挠度、倾倾斜及接接缝和裂裂缝监测测，对于于土石坝坝根据测测点布置置在坝面面或是坝坝体内部部分表面面变形及及内部变变形监测测。人工监测测：水平平位移监监测方法法有视准准线（针针对直线线性坝）、三三角网前前方交会会法等，采采用经纬纬仪进行行监测；垂直位位移监测测一般采采用水准准仪进行行监测；土石坝坝内部变变形可用用水管式式沉降仪仪、引张张线式水水平位移移计等进进行监测测；裂缝缝及接缝缝监测一一般采用用于测缝缝计（测测缝标点点）监测测。随着科技技的发展展，变形形监测已已逐步采采用自动动化，可可实现自自
33、动化监监测的有有垂线、引引张线、静静力水准准、真空空激光准准直、TTS移计计差阻式式（振弦弦式）测测缝计等等方法。其中引张张线主要要布置在在直线性性坝上（或或廊道内内）用于于实现坝坝顶或坝坝基水平平位移监监测，目目前一种种采用自自动加水水装置的的双向引引张线也也正在试试验中，引引张线法法观测水水平位移移监测自自动化必必须首先先保证引引张线安安装，满满足规范范要求，即即线体张张力和自自由度必必须得到到保证，为为此安装装时应进进行精度度和复位位试验，其其次就是是选择实实用可靠靠的引张张线仪。垂线法是是实现坝坝体水平平位移及及挠度监监测自动动化的较较好方法法，垂线线有正倒倒垂之分分，其测测点的测测值
34、都是是相对锚锚固点（或或是悬挂挂点）的的相对值值，在垂垂线设计计时首先先要使垂垂线满足足规范要要求，同同时要选选择量好好的监测测仪器，同同时要注注意如下下几点：选用人工工观测设设备时应应尽量选选择简单单可靠、最最好是固固定安装装在测点点上的设设备，这这种设备备免去了了每次安安装对中中的误差差，也不不易产生生系统误误差。如如梅山大大坝在垂垂线测点点的X，YY方向各各安装了了一台固固定式坐坐标读数数仪，其其测量精精度可达达0.22mm以以上；读读数盘瞄瞄准器也也是一种种固定式式测量装装置，可可以达到到0.225mmm以上的的精度；陈村及及纪村大大坝由于于采取了了相似类类型的仪仪器，加加上管理理得力
35、，从从而使垂垂线测值值的准确确度有了了保证。采采用携带带式光学学垂线坐坐标仪时时，必须须要确保保仪器定定期检验验和校准准，以确确保在整整个测量量期间其其精度不不变，并并在每次次安装施施测时严严格按规规程操作作。采用自动动化监测测精度通通常都高高于人工工监测，目目前各类类遥测垂垂线坐标标仪的精精度均在在0.115mmm以上。但但为了确确保监测测数据不不致漏失失，以及及必要时时进行校校测，通通常与自自动化监监测设备备并行布布置一套套人工观观测设备备。裂缝及接接缝监测测主要采采用差阻阻式测缝缝计实现现自动化化，由于于国内南南京自动动化设备备厂生产产的差阻阻式仪器器在防潮潮、长期期稳定性性、性能能价格
36、比比等方面面具有较较一定的的优势，因因此在国国内工程程中得到到广泛的的应用。3. 渗流监测测渗流监测测是大坝坝安全监监测的重重要项目目，对于于混凝土土坝，渗渗流监测测有：扬扬压力（坝坝体、坝坝基扬压压力）、渗渗漏量（包包括坝基基渗漏量量和坝体体渗漏量量）、绕绕坝渗流流、地下下水位、水水质分析析几个部部分。土土石坝渗渗流监测测项目包包括：坝坝体渗流流压力、坝坝基渗流流压力、绕绕坝渗流流，渗流流量监测测。渗压（或或浸润线线）观测测可采用用测压管管法和埋埋设渗压压计法，测测压管法法具有可可进行人人工比测测、仪器器更换方方便等优优点，但但是也有有容易出出现泥沙沙淤积、孔孔口破坏坏和测值值滞后等等缺点,
37、因此在在进行具具体设计计时要根根据渗流流特征和和仪器情情况进行行确定。渗流量监监测一般般采用容容积法、量量水堰法法和流速速法进行行测量。容容积法主主要针对对单管渗渗流量进进行监测测（流量量小于11L/SS）时，当当流量在在13300LL/S之之间时宜宜采用量量水堰法法，当流流量大于于3000L/SS或受落落差限制制不能设设量水堰堰时，可可以将漏漏流水引引入排水水沟，采采用测流流速法进进行测量量。目前测水水位的仪仪器较多多，通过过我们的的应用经经验认为为，用于于渗压监监测效果果较好的的是振弦弦式仪器器。4. 应力（压压力）、应应变及温温度监测测由于目前前的设计计规范均均将强度度校检作作为设计计坝
38、体结结构的标标准之一一，而温温度是坝坝体（特特别是在在混凝土土坝中）应应力及裂裂缝产生生的重要要因素，因因此必须须注意监监测，特特别是对对拉应力力区、应应力和温温度梯度度大地方方。应力、应应变及温温度监测测目前大大多采用用差阻式式仪器。5. 环境量（水水文气象象）监测测环境量是是大坝运运行性态态发展的的外因，对对环境量量（水位位、气温温、雨量量等）进进行监测测是资料料分析的的需要，因因此必须须加以重重视。上下游水水位是大大坝承受受的主要要荷载，是是形成坝坝体及坝坝基渗流流场的主主要原因因，因此此必须进进行监测测。水位位测点要要布置在在水流平平稳、水水面平缓缓的地方方，以确确保观测测精度，监监测
39、仪器器有浮子子式水位位计、压力式式水位计计、超声声波水位位计等。气温及库库水温是是影响坝坝体温度度场的重重要因素素，其监监测测点点布置要要根据库库区气温温及库水水温分布布特点确确定，监监测仪器器对于气气温可选选铂电阻阻温度计计，当温温度变化化不太剧剧烈时可可选用铜铜电阻温温度计，一一般库水水温监测测可选用用DW-1型铜铜电阻温温度计。降雨量是是影响大大坝（特特别是土土石坝）及及坝体周周围渗流流场的主主要原因因之一，降降雨还有有可能导导致坝外外测压管管水位升升高，同同时高强强度降雨雨将会形形成地表表径流，破破坏坝面面结构，造造成（土土石坝）坝坝体局部部失稳，因因此必须须加以监监测，降降雨量监监测
40、可选选翻斗式式雨量计计进行监监测。第4章 通信网络络系统根据总体体设计：大坝安安全监测测系统组组网采用用两级传传输的方方式，第第一级由由测控单单元到监监测中心心负责采采集各监监测项目目的数据据，第二二级由监监测分中中心及监监测中心心组成的的计算机机网络实实现监测测分中心心与监测测中心之之间的所所有信息息共享。4.1 测控单元元和监测测中心之之间的通通信4.1.1 需求分析析l 监测中心心能够实实时接收收全部监监测项目目的所有有数据。l 工作方式式：自报报、应答答两种工工作模式式。l 能长期地地、特别别是在暴暴雨洪水水等恶劣劣天气条条件下可可靠地工工作。l 通信畅通通率应98，系统统误码率率小于
41、66 10-55。l 具有可靠靠的防雷雷措施。4.1.2 通信方案案设计原原则l 可靠性 尽量选择择可靠性性高的信信道，一一般以有有线信道道为主； 在条件允允许的条条件下，根根据需要要可以设设置相应应的备用用信道。能能实现自自动切换换； 通信系统统的误码码率要符符合要求求；l 及时性 系统要能能按照时时间要求求完成信信息传递递； 监测点太太多的情情况下，要要通过增增加通道道等技术术手段保保证时效效性。l 经济性 要综合考考虑经济济性，包包括系统统建设费费和运行行费； 要综合分分析可用用的通信信资源，公公网系统统能够满满足要求求的，尽尽量利用用公网，都都能满足足要求的的，考虑虑费用比比较低的的。
42、l 低功耗 要选用低低功耗的的通讯方方式和通通讯设备备； 要选择合合理的通通讯方式式实现召召测。l 先进性 要考虑以以后业务务的发展展； 选择公网网信道时时，要考考虑该信信道是否否有发展展前景，能能否长期期使用。4.1.3 技术解决决方案目前根据据大坝安安全监测测的特点点选用的的通信信信道有：电缆通通信方式式、光纤纤通信方方式、GGPRSS、CDDMA11X、PPSTNN、卫星星、超短短波等。根根据系统统的设计计要求，结结合各地地地域特特性和目目前的通通信条件件，提出出以下六六种通信信系统解解决方案案供选择择。1. 解决方案案一-（电缆通信方式RS485总线）根据现场场的情况况当监控控点到监监
43、测中心心的距离离少于110000米时采采用敷设设4855总线的的方式连连接。结结构连接接示意图图如图5所示。图5 RS4485总总线方式式接示意意图l 解决方案案特点 采用有线线方式电电缆连接接可靠性性高。 信道响应应速度快快，传输输时效好好，信道道稳定可可靠,畅畅通率高高。 采用工业业总线传传输速度度和质量量高，技技术成熟熟，价格格低廉，可可实现各各种通信信工作方方式。 信道都属属于双向向信道。可可以方便便的实施施远程控控制和维维护。l 设备配置置 RS4558通信信转换模模块。 上位计算算机。2. 解决方案案二-（电电缆通信信方式CCAN总总线）根据现场场的情况况当监控控点到监监测中心心的
44、距离离大于110000米时根根据实际际情况采采用敷设设CANN总线的的方式连连接。结结构连接接示意图图如图6所示。图6 CCAN总总线结构构连接示示意图l 解决方案案特点 采用有线线方式电电缆连接接可靠性性高。 信道响应应速度快快速率可可达1MMbpss，传输输时效好好，信道道稳定可可靠,畅畅通率高高。 先进的CCAN总总线技术术提高了了监测通通讯的稳稳定性和和可靠性性，最长长传输距距离可达达到100公里，符符合水库库实情，安安装方便便。 信道都属属于双向向信道。可可以方便便的实施施远程控控制和维维护。l 设备配置置 CAN控控制器 上位计算算机。3. 解决方案案三-（光光纤通信信方式）根据现
45、场场的情况况当监控控点到监监测中心心的距离离大于110000米时根根据实际际情况采采用敷设设光纤的的方式连连接。结结构连接接示意图图如图7所示。图7 光光纤通信信方式结结构连接接示意图图l 解决方案案特点 采用光纤纤电缆连连接可靠靠性高，具具有很强强的抗电电磁干扰扰和防雷雷电袭击击能力。 信道响应应速度快快速率可可达1000Mbbps，传传输时效效好，信信道稳定定可靠,畅通率率高。 传输距离离可达到到15公公里，符符合水库库实情，安安装方便便。 信道都属属于双向向信道。可可以方便便的实施施远程控控制和维维护。l 设备配置置 光纤转换换器 上位计算算机。4. 解决方案案三-（GGPRSS（CDD
46、MA11X）方方式）以GPRRS（CCDMAA1X）方方式为主主信道，配配置通信信模块。如如图8所示：图8 GGPRSS、CDDMA11X方式式结构连连接示意意图l 解决方案案特点 采用无线线方式为为通信信信道，可可靠性高高。 GPRSS/CDDMA11X信道道响应速速度快，传传输时效效好，信信道稳定定可靠,畅通率率高。 两种信道道都属于于公网，无无需考虑虑中继，建建设方便便。 两种信道道都属于于双向信信道。可可以方便便的实施施远程控控制和维维护。 在部分地地区，GGPRSS/CDDMA11X网络络不稳定定，因此此一定要要认真进进行电测测。 监测中心心可以利利用别的的方式与与Intternne
47、t连连接。 如果有更更高的要要求，可可以由运运营商提提供专用用信道，不不必经过过Intternnet。l 设备配置置 GPRSS/CDDMA11X通信信模块 GPRSS/CDDMA11X服务务器（具具有真实实IP地地址） 上位机5. 解决方案案三-（卫卫星方式式）以卫星（结结合国内内的现状状，建议议选择北北斗卫星星）方式式为通信信方式，如如图9所示：图9 卫卫星方式式结构连连接示意意图l 解决方案案特点 根据我们们的应用用经验：卫星信信道响应应速度快快，传输输时效好好，信道道稳定可可靠,畅畅通率高高。 卫星信道道特别适适合于山山区等传传统通讯讯条件难难以达到到的区域域。 北斗卫星星通信频频率低，气气象条件件对通信信影响小小。 信道都属属于公网网，无需需考虑中中继，建建设方便便。 信道都属属于双向向信道。可可以方便便的实施施远程控控制和维维护。l 设备配置