齊 偉
（丹江口水力發(fā)電廠監(jiān)測(cè)分場(chǎng)，湖北 丹江口 442700）
摘 要：簡(jiǎn)要介紹了丹江口水利樞紐工程，分析了丹江口實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化工作的必要性和可行性，詳細(xì)敘述了丹江口大壩的自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程，對(duì)丹江口大壩引進(jìn)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了介紹和運(yùn)行分析，并對(duì)丹江口大壩今后監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)作出了展望。
關(guān)鍵詞：丹江口大壩 監(jiān)測(cè)自動(dòng)化 監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 傳感器
一、引言
漢江丹江口水利樞紐工程是我國(guó)自行設(shè)計(jì)和自行建造的一座具有防洪、發(fā)電、灌溉、航運(yùn)、養(yǎng)殖效率的大型水利工程。已建成的樞紐初期工程，設(shè)計(jì)蓄水位157米，校核洪水位161.4米，混凝土壩壩頂高程162米，最大壩高97米，混凝土壩為寬縫重力壩。工程從1958年開(kāi)始施工，1968年第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電，1973年以后樞紐開(kāi)始進(jìn)入運(yùn)行維護(hù)期。
丹江口水庫(kù)屬特大型水庫(kù)，庫(kù)容大，經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益顯著。水庫(kù)一旦失事，將危及漢江中下游及武漢市千百萬(wàn)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，后果不堪設(shè)想。因此，大壩的安全監(jiān)測(cè)工作顯得尤為重要。為保證大壩安全，便于正常運(yùn)行管理，并為設(shè)計(jì)、科研工作提供實(shí)際資料，在混凝土壩和土石壩內(nèi)外布置安裝了各種觀測(cè)設(shè)備，用于量測(cè)大壩安全運(yùn)行情況。觀測(cè)項(xiàng)目包括大壩變形觀測(cè)、壩基揚(yáng)壓力及滲流量監(jiān)測(cè)、壩體應(yīng)力應(yīng)變及溫度監(jiān)測(cè)、地震監(jiān)測(cè)。在大壩運(yùn)行前期，觀測(cè)方法都是人工觀測(cè)。當(dāng)初期工程運(yùn)行了20多年以后，不少監(jiān)測(cè)設(shè)施開(kāi)始陳舊老化和損壞。由于當(dāng)時(shí)條件的限制，有些（如變形系統(tǒng)）觀測(cè)方式和手段也顯得落后，使得部分項(xiàng)目的測(cè)值精度不能滿(mǎn)足部頒《混凝土壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》的要求。同時(shí)，人工觀測(cè)還存在工作周期長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，觀測(cè)數(shù)據(jù)難以及時(shí)整理分析，特別是在大洪水高庫(kù)水位等緊急情況下，難以及時(shí)提供資料等問(wèn)題，因而不適應(yīng)現(xiàn)代管理的需要。為此，需對(duì)照《規(guī)范》要求對(duì)丹江口大壩監(jiān)測(cè)設(shè)施和監(jiān)測(cè)手段結(jié)合后期工程進(jìn)行改進(jìn)。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種新科技、新技術(shù)也不斷地進(jìn)入大壩監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，自上世紀(jì)70年代以來(lái)，各國(guó)均致力于大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究，各類(lèi)先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)和新型的監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備大量涌現(xiàn)，大壩安全監(jiān)控的理論和方法得到不斷的完善和提高。
我國(guó)的混凝土大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化工作始于70年代末，至今經(jīng)過(guò)“六五”、 “七五”、“八五”、科技攻關(guān)，成功地研制了大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化所需的傳感器和自動(dòng)化系統(tǒng)，在數(shù)十個(gè)工程應(yīng)用中取得了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。廣泛采用的傳感器和儀器（如差動(dòng)電阻式儀器、差動(dòng)電容式儀器等）精度高、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好并能適應(yīng)惡劣環(huán)境。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外又開(kāi)展了集散式及分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，并且取得了很大的成功。并且隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)際測(cè)控界出現(xiàn)了模塊化技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)，其主要思想是硬件上實(shí)現(xiàn)低功耗、高速度、高集成度，整個(gè)測(cè)量單元安裝在一個(gè)模塊內(nèi)，取消了所有的開(kāi)關(guān)、旋鈕、顯示等環(huán)節(jié)而其功能由計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)操作計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)和鍵盤(pán)完成一切功能。這樣，使系統(tǒng)配置更加靈活、可靠，功能更加強(qiáng)大。以國(guó)家電力公司電力自動(dòng)化研究院大壩監(jiān)測(cè)技術(shù)研究所為代表的研究生產(chǎn)單位利用測(cè)控技術(shù)的最新成果，研制成功了各類(lèi)新型數(shù)據(jù)采集智能模塊，具有可編程功能、可接入多種傳感器、支持多種通信方式、強(qiáng)大的自診斷功能、功耗低并能適應(yīng)惡劣環(huán)境，可方便地應(yīng)用于分布式大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
同時(shí)，大壩安全監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件平臺(tái)已從DOS升級(jí)到WINDOWS98、WINDOWS NT、WINDOWS XP，具有在線監(jiān)控、離線分析、大壩安全管理、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、遠(yuǎn)程輔助服務(wù)等部分，包括數(shù)據(jù)的人工/自動(dòng)采集、在線快速安全評(píng)估、大壩性態(tài)的離線性態(tài)分析、監(jiān)控模型/分析模型/預(yù)報(bào)模型管理、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、工程文檔資料、測(cè)值及圖形圖象管理、報(bào)表制作、圖形制作、輔助工具、幫助系統(tǒng)、遠(yuǎn)程輔助服務(wù)、演示學(xué)習(xí)系統(tǒng)等功能。這些情況表明，國(guó)內(nèi)研制的混凝土大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)成熟。并且自動(dòng)化監(jiān)測(cè)以其精度高、速度快、省工省力，并能任意加密測(cè)次，資料的連續(xù)性、實(shí)時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)，使其越來(lái)越受到人們的歡迎。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)在漫灣、新安江、龍羊峽等工程均有成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)。所以，丹江口工程作為國(guó)內(nèi)大型水利水電工程之一，其大壩安全監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化是必要的，在技術(shù)上也是可行的。從85年至今二十多年的時(shí)間里，丹江口大壩的管理者也循序漸進(jìn)地把一些新型的監(jiān)測(cè)技術(shù)引入到丹江口大壩的監(jiān)測(cè)工作中來(lái)，在混凝土壩監(jiān)測(cè)中引進(jìn)了多套自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為丹江口大壩的技術(shù)引進(jìn)、設(shè)備改造積累了經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也提高了管理手段。現(xiàn)將丹江口大壩監(jiān)測(cè)工作向自動(dòng)化方向的發(fā)展經(jīng)歷作一概述，為以后向自動(dòng)化方向的發(fā)展提供一些經(jīng)驗(yàn)和啟示。
二、丹江口大壩引進(jìn)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
㈠、青島揚(yáng)壓力自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
1985年原水工廠首次將青島海洋儀器研究所研制的震弦式滲壓傳感器引入到丹江口大壩的測(cè)壓管觀測(cè)中，共引進(jìn)了138支，安裝在丹江口大壩基礎(chǔ)廊道內(nèi)的測(cè)壓管中，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)和工藝上的局限性，傳感器在安裝后一段時(shí)間出現(xiàn)了傳感器密封不嚴(yán)，內(nèi)部滲水、弦絲銹蝕等質(zhì)量問(wèn)題，后又專(zhuān)門(mén)改進(jìn)了十二支傳感器，但是也沒(méi)有從根本上改變傳感器耐久性的問(wèn)題。并且當(dāng)時(shí)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為單板機(jī)結(jié)構(gòu)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的年代，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)很快處于技術(shù)落后狀態(tài)，運(yùn)行一段時(shí)間后，系統(tǒng)即被淘汰。該套系統(tǒng)的引進(jìn)為當(dāng)時(shí)的監(jiān)測(cè)自動(dòng)化改造工作吸取了教訓(xùn)，但也積累了經(jīng)驗(yàn)，為以后的自動(dòng)化改造工作也奠定了一定的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。
㈡、引進(jìn)Sens-Log自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
⑴系統(tǒng)安裝情況
丹江口于1989年率先在全國(guó)水電系統(tǒng)中引進(jìn)法國(guó)Telemac公司的全套大壩安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備和技術(shù)，對(duì)27、31二個(gè)重點(diǎn)壩段實(shí)施在線監(jiān)控。該系統(tǒng)為我國(guó)首次引進(jìn)。水利部水管司、南京自動(dòng)化研究所、丹江口水利樞紐管理局三家共同考察國(guó)外的設(shè)備情況后，認(rèn)為法國(guó)監(jiān)測(cè)儀器具有當(dāng)時(shí)較先進(jìn)水平，監(jiān)控模型軟件亦有國(guó)內(nèi)研究參考的作用，結(jié)合有限的外匯額，決定引進(jìn)法國(guó)大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。1995年又引進(jìn)了加拿大Roctest公司的Sens-log監(jiān)測(cè)設(shè)備，將該公司的分布式測(cè)控裝置取代Telemac公司的落后的摸擬傳輸測(cè)控裝置，保留Telemac公司的全部傳感器。Sens-log系統(tǒng)于1995年12月投入運(yùn)行，1996年6月該系統(tǒng)通過(guò)漢江集團(tuán)驗(yàn)收。該系統(tǒng)共6種類(lèi)型的儀器，53套傳感器，計(jì)69個(gè)測(cè)點(diǎn)，傳感器分為感應(yīng)式和振弦式兩大類(lèi)型。其中感應(yīng)式傳感器包括：垂線坐標(biāo)儀10臺(tái)、基巖多點(diǎn)變位計(jì)6套、水管式傾斜儀2套、量水堰1臺(tái)。振弦式傳感器包括：水位計(jì)2支、揚(yáng)壓力計(jì)11支、氣壓計(jì)1支、溫度計(jì)8支。引進(jìn)傳感器一覽表見(jiàn)表一。
表一 引進(jìn)傳感器一覽表
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儀器類(lèi)型
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儀器型式
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儀器數(shù)量
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傳感器數(shù)量
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量程
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最小讀數(shù)
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精度
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長(zhǎng)期穩(wěn)定性
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滲
壓
儀
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揚(yáng)壓力儀
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振弦式
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11支
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11
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0～2bar
0～5bar
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1cm
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0.2%F.S
0.1%F.S
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0.1%F.S/年
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上下游水位儀
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振弦式
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各1支
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2
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5bar
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1cm
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0.1%F.S
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0.1%F.S/年
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氣壓儀
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振弦式
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1支
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1
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0.8～1.3bar
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0.1%F.S
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0.1%F.S/年
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溫度儀
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振弦式
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18支
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18
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-20～50℃
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0.1℃
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0.3℃
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垂線座標(biāo)儀
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感應(yīng)式
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10臺(tái)
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20
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±15mm
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0.01mm
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0.1mm
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0.05%F.S/年
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基巖多點(diǎn)變位儀
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感應(yīng)式
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6套
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12
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±80mm
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0.01mm
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0.1mm
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0.1%F.S/年
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水管式傾斜儀
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感應(yīng)式
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2套
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4
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±10mm
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0.01mm
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0.05mm
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0.05%F.S/年
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量水堰儀
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感應(yīng)式
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1套
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1
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0～100mm
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0.01mm
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0.1mm
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0.1mm/年
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合計(jì)
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51
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69
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系統(tǒng)分為兩個(gè)子站，1號(hào)子站安裝在31壩段寬縫內(nèi)，負(fù)責(zé)采集安裝在31壩段的傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)，傳感器布置示意圖見(jiàn)圖1。
兩個(gè)子站通過(guò)通訊電纜和位于辦公樓機(jī)房?jī)?nèi)的總站相聯(lián)，由測(cè)量人員在機(jī)房?jī)?nèi)對(duì)總站操作來(lái)完成測(cè)量數(shù)據(jù)的采集。
該套系統(tǒng)具有采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、制作報(bào)表、繪制過(guò)程曲線圖形，還能完成設(shè)置巡檢時(shí)鐘、巡測(cè)等功能。在當(dāng)時(shí)是一套具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的大壩自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)大壩監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有著較高的知名度，一度引來(lái)了很多的國(guó)內(nèi)同行來(lái)丹考察、 學(xué)習(xí)。
該套系統(tǒng)運(yùn)行到壽命期后，二次系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)一些故障，部分傳感器出現(xiàn)較大的“零點(diǎn)漂移”等現(xiàn)象，但還是有一部分傳感器可以正常工作，如部分揚(yáng)壓力計(jì)、量水堰計(jì)現(xiàn)在仍在使用中。該套系統(tǒng)可以說(shuō)是完成了它的歷史使命。
該套系統(tǒng)運(yùn)行到壽命期后，二次系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)一些故障，部分傳感器出現(xiàn)較大的“零點(diǎn)漂移”等現(xiàn)象，但還是有一部分傳感器可以正常工作，如部分揚(yáng)壓力計(jì)、量水堰計(jì)現(xiàn)在仍在使用中。該套系統(tǒng)可以說(shuō)是完成了它的歷史使命。
⑵存在的不足及改進(jìn)措施
原TeleMac自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自1989年安裝完成后，系統(tǒng)的二次部分總是存在著一些問(wèn)題，使系統(tǒng)不能持久的運(yùn)行。為使系統(tǒng)充分發(fā)揮其作用，于1996年將其二次系統(tǒng)改造成加拿大Sens-Log系統(tǒng)，傳感器仍然使用原TeleMac傳感器。改造后的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在其壽命期內(nèi)能夠正常工作，在壽命期過(guò)后，其二次部分的核心模塊CR10開(kāi)始出現(xiàn)故障，部分傳感器也出現(xiàn)老化現(xiàn)象。仍使用國(guó)外公司的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成本很高，同時(shí)國(guó)內(nèi)的監(jiān)測(cè)自動(dòng)化技術(shù)也有了很大的提高，能夠滿(mǎn)足工程運(yùn)行的需要，在比較國(guó)內(nèi)和國(guó)外監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比后，決定采用南京水文研究所研制的達(dá)捷自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)取代原系統(tǒng)，具體內(nèi)容見(jiàn)本節(jié)㈥。
㈢、建立靜力水準(zhǔn)網(wǎng)觀測(cè)壩基垂直位移
⑴儀器安裝情況
由武漢地震研究所和長(zhǎng)江勘測(cè)技術(shù)研究所共同研制的JSY-1型液體靜力水準(zhǔn)遙測(cè)儀是依據(jù)液體的連通管原理設(shè)計(jì)的。于1995年安裝在丹江口大壩基礎(chǔ)廊道的31～25壩段和防滲板廊道的31～19壩段。其中基礎(chǔ)廊道每個(gè)壩段安裝一臺(tái)，防滲板廊道每?jī)蓚�(gè)壩段安裝一臺(tái)，標(biāo)定裝置安裝在防滲板廊道25壩段。儀器布置圖見(jiàn)圖3。
⑵儀器工作原理
在需要量測(cè)垂直位移的壩塊上設(shè)置缽體，缽體之間用管道相連，里面充滿(mǎn)蒸餾水，由于連通管原理，各缽體內(nèi)液面高程是一致的，缽體的蓋板上裝置固定的檢測(cè)頭，在缽體內(nèi)的液面上設(shè)置浮子。當(dāng)缽體隨所在壩塊發(fā)生垂直位移時(shí)，浮子與檢測(cè)頭之間的相對(duì)位置發(fā)生變化，于是便可以測(cè)出缽體相對(duì)液面的高程變化，即可測(cè)出相對(duì)垂直位移量。
電測(cè)法是將浮子與檢測(cè)頭之間的相對(duì)位置變化成為一個(gè)電訊號(hào)輸出，經(jīng)A/D模塊轉(zhuǎn)換后趨勢(shì)輸入微型計(jì)算機(jī)，完成自動(dòng)采集監(jiān)測(cè)資料的任務(wù)。系統(tǒng)還設(shè)置了目測(cè)裝置。這樣，不僅在檢修電子元器件時(shí)可以用目測(cè)法采集監(jiān)測(cè)資料，以確保監(jiān)測(cè)資料的連續(xù)性，而且在使用電測(cè)法時(shí)還可以定期使用目測(cè)法，以檢測(cè)電測(cè)法所采集的資料有沒(méi)有因電子元件的原因而產(chǎn)生“漂移”現(xiàn)象。這對(duì)于確保監(jiān)測(cè)資料的可靠性有很大的意義。這種設(shè)置思想，在當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化儀表中是不多的。
⑶存在的不足及改進(jìn)措施
因沒(méi)有形成規(guī)模化生產(chǎn)，系統(tǒng)的備品、備件較少，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，維修時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，和研制單位取得聯(lián)系，一次備夠備品備件，保證了系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。
㈣、應(yīng)用EMD-S型遙測(cè)垂線坐標(biāo)儀觀測(cè)大壩變形
⑴儀器安裝情況
由國(guó)家地震局地震研究所和長(zhǎng)委會(huì)勘測(cè)局聯(lián)合研制的EMD-S型遙測(cè)垂線坐標(biāo)儀，是一種新型的電磁感應(yīng)式儀器。分別安裝于丹江口大壩36壩段倒垂線和21壩段正垂線。36壩段倒垂線安裝了四臺(tái)，分別安裝于▽110、▽125、▽140、▽159高程。21壩段的正垂線上安裝了3臺(tái)遙測(cè)儀，分別安裝在▽119、▽104、▽90高程。EMD-S型垂線坐標(biāo)儀結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖4。
設(shè)備在運(yùn)行期內(nèi)，曾對(duì)該型垂線坐標(biāo)儀進(jìn)行了人工、電測(cè)測(cè)值對(duì)比，從對(duì)比
的過(guò)程曲線上看，兩條曲線基本重合，可以說(shuō)明EMD-S垂線坐標(biāo)儀是完全符合丹江口大壩監(jiān)測(cè)需要的一種自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器。
⑵存在的不足和改進(jìn)措施
該系統(tǒng)因其工作原理的原因，儀器要有一根很細(xì)的銅弦絲和垂線線體相連，在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，弦絲會(huì)慢慢變硬，會(huì)對(duì)垂線線體的自由運(yùn)動(dòng)有一定的影響，
且在人工監(jiān)測(cè)過(guò)程中對(duì)垂線線體的誤碰更容易引起弦絲的斷裂，從而影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性。在發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的不足之處后，在管理上給予了加強(qiáng)，定期對(duì)引線弦絲進(jìn)行更換，比而使該問(wèn)題得以解決。
㈤、引進(jìn)DAMS-4型分布式子系統(tǒng)，用于觀測(cè)丹江口大壩101引張線
⑴儀器安裝情況
1997年底引進(jìn)了南瑞大壩公司的DAMS-4型分布式系統(tǒng)，對(duì)Ñ101m廊道25～31壩段引張線（乙線全長(zhǎng)150m）實(shí)施在線監(jiān)測(cè)。1998年1月現(xiàn)場(chǎng)安裝，3月投入運(yùn)行，1999年3月該線通過(guò)漢江集團(tuán)驗(yàn)收。1999年10～12月在乙線自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)成功的基礎(chǔ)上，又對(duì)Ñ101m廊道7～24壩段引張線（甲線全長(zhǎng)408m）實(shí)施在線監(jiān)測(cè)建設(shè)，1999年底甲線投入運(yùn)行。該系統(tǒng)2條引張線共計(jì)安裝電容式單
該套系統(tǒng)是南瑞公司（原南京自動(dòng)化研究院）利用電容原理研制的電容式傳感器，利用電容比將壩體的位移量轉(zhuǎn)換成電量來(lái)達(dá)到自動(dòng)監(jiān)測(cè)的目的，系統(tǒng)運(yùn)行至今，中間雖然也有一些小的故障，但在運(yùn)行管理人員和研制單位的共同努力下，故障都得以排出，該系統(tǒng)仍為大壩監(jiān)測(cè)發(fā)揮其應(yīng)有的作用。
⑵存在的不足和改進(jìn)措施
系統(tǒng)安裝初期，由研究所配制的水箱混合液在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)細(xì)菌衍生的情況，液面出現(xiàn)長(zhǎng)毛、結(jié)殼現(xiàn)象，影響浮船的自由運(yùn)行，進(jìn)而影響引張線線體的靈敏度。在發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象后，將研究所配制的水箱混合液進(jìn)行了更換，用粘稠度較小的變壓油去替代原混合液，即保證了線體的靈敏度，又能保證水箱液面不會(huì)降低而導(dǎo)致線體的擱淺，取得了較好的效果，保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
㈥、引進(jìn)達(dá)捷自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行大壩垂線監(jiān)測(cè)
⑴儀器安裝情況
2005年底，隨著以前安裝的系統(tǒng)壽命期的到期及傳感器的老化，原水利樞紐管理處對(duì)部分老化的系統(tǒng)及傳感器進(jìn)行了更新?lián)Q代，多方案比較后決定引進(jìn)了南京水文所研制的達(dá)捷自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將原法國(guó)系統(tǒng)部分尚能工作的傳感器引入該套系統(tǒng)，并對(duì)法國(guó)系統(tǒng)、靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)不能工作的垂線坐標(biāo)儀進(jìn)行了更新，安裝上了由水文所研制的步進(jìn)電機(jī)式垂線坐標(biāo)儀。現(xiàn)階段在丹江口大壩的31、27、21壩段共安裝了十三臺(tái)二維垂線坐標(biāo)儀。在大壩加高完成后還將在加高部分補(bǔ)裝四臺(tái)垂線坐標(biāo)儀。三個(gè)壩段的儀器布置圖大同小異，其中21壩段步進(jìn)電機(jī)式垂線坐標(biāo)儀布置圖見(jiàn)圖6。
DG型分布式大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備包括監(jiān)測(cè)儀器、測(cè)量控制裝置（MCU）、中央控制裝置（CCU）、電源通訊總線、檢測(cè)儀表等組成，系統(tǒng)投入運(yùn)行后，需要進(jìn)行必要的日常運(yùn)行、維修和維護(hù)管理。目前該系統(tǒng)運(yùn)行正常。
⑵存在的不足和改進(jìn)措施
該類(lèi)型傳感器有部分精密機(jī)械部件，在大壩廊道內(nèi)長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，特別是加高施工過(guò)程中，會(huì)有少量異物進(jìn)入傳感器內(nèi)部，從而影響機(jī)械部件的正常運(yùn)行。
為減少這種情況的發(fā)生，運(yùn)行管理人員對(duì)每臺(tái)傳感器加裝了保護(hù)設(shè)施，并加強(qiáng)管理，定期對(duì)傳感器進(jìn)行清冼，從而保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
三、自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行情況分析評(píng)價(jià)
我廠于1985～2007年先后引進(jìn)了國(guó)、內(nèi)外的大壩自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的設(shè)備和技術(shù)，現(xiàn)已完建了多套自動(dòng)化監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)并投入正常運(yùn)行。建立的監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)大多運(yùn)行情況良好，且均已通過(guò)驗(yàn)收，滿(mǎn)足工程運(yùn)用的要求。多套自動(dòng)化監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)在壽命期內(nèi)都能正常運(yùn)行，從資料上顯示，其測(cè)值穩(wěn)定，符合變化規(guī)律。為了檢驗(yàn)電測(cè)值的可靠性，還作了相應(yīng)人工對(duì)比測(cè)測(cè)量及分析。對(duì)自開(kāi)始運(yùn)行的所有電測(cè)成果進(jìn)行整理，每個(gè)項(xiàng)目的儀器繪制出過(guò)程曲線，同時(shí)也將人工測(cè)值繪上進(jìn)行比較，對(duì)各儀器測(cè)值的變形規(guī)律進(jìn)行分析。對(duì)符合規(guī)范要求的儀器，其相應(yīng)的人工測(cè)點(diǎn)可停測(cè)，逐漸地用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)手段取代人工測(cè)量手段。
多套自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)若干年的運(yùn)行，并經(jīng)過(guò)廊道長(zhǎng)期高濕復(fù)雜的環(huán)境考驗(yàn)，監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行良好，較少出現(xiàn)故障。儀器測(cè)值穩(wěn)定，監(jiān)測(cè)精度達(dá)到規(guī)范要求，測(cè)值符合壩體變形規(guī)律，取得了較好的監(jiān)測(cè)成果，滿(mǎn)足工程運(yùn)用要求。而且各儀器有較高的合格率，特別是Telemac公司的振弦式和感應(yīng)式儀器已在現(xiàn)場(chǎng)安裝運(yùn)行20多年，有部分傳感器仍在使用當(dāng)中，其測(cè)值一直穩(wěn)定可靠，這在全國(guó)水電行業(yè)是較為少見(jiàn)。電容式引張線儀、靜力水準(zhǔn)儀、步進(jìn)式垂線坐標(biāo)儀目前運(yùn)行3～10年不等，其儀器工作均正常。對(duì)多套自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可總結(jié)如下：
⑴丹江口引進(jìn)的多套自動(dòng)化監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的儀器、設(shè)備能在廊道高濕惡劣環(huán)境下運(yùn)行，特別是Sens-log系統(tǒng)的傳感器、引線線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都已在廊道運(yùn)行十多年，其電測(cè)測(cè)值穩(wěn)定、連續(xù)，并同人工有相一致的變化規(guī)律，滿(mǎn)足工程運(yùn)用的要求。
⑵自動(dòng)化監(jiān)測(cè)有測(cè)量速度快、精度高、資料連續(xù)等優(yōu)點(diǎn)，并在高庫(kù)水位緊急情下能及時(shí)提供壩的性態(tài)資料，還可減少了觀測(cè)人員，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，是我們監(jiān)測(cè)工作今后的發(fā)展方向。
⑶從引進(jìn)的多套自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器運(yùn)行情況來(lái)看，各種類(lèi)型的傳感器各有長(zhǎng)短。國(guó)內(nèi)的傳感器性?xún)r(jià)比較好，從國(guó)外引進(jìn)的傳感器質(zhì)量較好，但運(yùn)行期內(nèi)的正常維護(hù)卻要比國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的儀器要麻煩很多，備品備件的獲取不如國(guó)產(chǎn)的儀器。
四、結(jié)束語(yǔ)
丹江口在監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的發(fā)展之路上歷經(jīng)二十多年，但引進(jìn)的這幾套自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)僅控制了全壩觀測(cè)點(diǎn)的較少部位，還不能構(gòu)成對(duì)整個(gè)大壩的控制，未形成完整的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。2000年，原水利樞紐管理處曾請(qǐng)國(guó)電南京自動(dòng)化研究院結(jié)合二期工程對(duì)丹江口大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，并將在用的幾套自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)納入丹江口大壩總的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中去，最終構(gòu)成一套丹江口大壩完整的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。由于某些原因這步工作暫時(shí)未納入設(shè)計(jì)當(dāng)中去。但相信隨著丹江口大壩二期工程施工的完成和科技的不斷進(jìn)步，丹江口大壩自動(dòng)監(jiān)測(cè)工作必將進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期，形成覆蓋整個(gè)丹江口大壩的自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，為丹江口大壩的安全運(yùn)行發(fā)揮其最大的作用。
