陈村水电站大坝安全自动化监测

四、自动化系统的运行与管理
陈村大坝自动化监测系统正式投入运行至今已三年多，在此期间陈村电站水工科运行维护人员不断总结和积累经验，摸索出一套自动化运行维护管理措施，正是由于这些措施使得陈村大坝自动化监测系统一期工程能够长期稳定运行。这些措施有：
（一） 成立自动化维护小组
实现自动化监测后要求运行维护人员理论水平相应提高，现场操作能力比较强。水工科通过命题考试择优选拔一部分理论与实践能力较强的骨干成立一个自动化维护小组。
（二）制定自动化维护管理制度
为了保证人身和设备的安全，维护时必须两人一组，一人操作，另一人监护；发现故障立即派人到现场排除，确保监测资料的连续性；定期进行人工、自动化比测检验自动化监测资料的准确性；设备及时送维修部维修，保证有足够的备品备件并且严把设备质量关。
（三）加强自动化维护人员的培训工作
水工科先后两次派自动化维护人员到南京大坝所去参加自动化监测有关知识培训班并取得合格证书，经常请大坝所的专业人员到现场讲解有关知识，另外小组每月组织一次业务交流讨论会。
（四）建立宝贵的自动化运行档案
一套完善的自动化运行档案记录着自动化系统从年轻——成熟——老化所经历的风风雨雨，为以后的维护管理积累经验，吸取教训，为其他水电厂建立自动化系统提供依据。针对DG-97型数据采集系统和陈村电站的特点，我们建立了以下档案：
监测现场
（1） MCU设备清单：贴在各MCU门上，清单上登记了该MCU的各种设备及测点的编号、名称、维护更换记录，便于现场核对。见表3
（2） 现场设备编号：现场所有设备（坐标仪、光电探头、步进电动机、MCU、电源板、CPU板、垂线通道板、内观通道板等）按统一规定编号便于设备管理。
中央控制室
（1） 运行维护记录：每次CCU进行中央控制方式操作及现场设备更换必须登记运行记录。见表4
（2） 自动化设备台帐：各种设备都建立各自的维护更换台帐，便于统计设备故障率及维修情况。见表5
水工科数据终端：日常办公地点，为了方便检查、翻阅、参观运行情况，这里建立了一套完善的运行维护档案。
（1） 运行维护记录：每天提取数据后若有故障，排除故障后详细填写故障类型、排除方法、设备更换记录及基准值修正情况。
（2） MCU设备清单
（3） 自动化设备台帐
（4） 自动化考证资料：垂线光电探头a、b管常差，小键盘、小仪表、计算机测值差，垂线基准值修正登记录。
（5） 垂线坐标仪维护记录：每半年一次对所有垂线坐标仪进行维护，用汽油清洗干净后，上变压器油。清洗前后人工、自动化测值记录。

三、大坝自动化监测系统的建立
1．系统的建立
陈村大坝自动化监测系统为DG-97型分布式数据采集系统，由南京水利水文自动化研究所大坝分所设计。数据采集网络由中央控制装置进行管理，通过远距离通讯将监测数据传送到设置于纪村的大坝安全信息管理中心。另外，在陈村水电站水工科配置一台微机作为数据终端，同时接收中央控制装置的监测数据和其它信息。
中央控制装置和信息管理系统主机之间通过一对调制解调器和电站现有微波实现通讯。中央控制装置和水工科数据终端之间距离约1200米，采用RS-422总线，并采用4芯通讯电缆连接，实现全双工通讯，同时水工科数据终端加一总线驱动器跳过中央控制装置直接控制现场的数据采集。
系统有三种操作方式：（1）直接中央控制装置操作运行；（2）由水工科数据终端操作运行；（3）由纪村信息管理中心主机操作运行。
DG-97型分布式数据采集系统由CCU型中央控制装置和MCU-30A型通用测控装置构成数据采集网络。网络的中央节点为CCU中央控制装置，安装在副厂房二楼中央监室。MCU-30A型通用测控装置分别安装在监测仪器比较集中的部位。数据采集网络用RS-422数据总线连接，网络的拓朴结构采用总线拓扑。
陈村大坝自动化监测系统采取“总体设计，分布实施”的原则，一期工程实现了110个测点的自动化，二期工程将实现渗流和垂直位移的自动化。一期工程由一个CCU和9个MCU组成，其中1#-7#MCU为MCU-30A型测控装置，8#、9#MCU为智能模块化测控装置，一期工程测点项目及数目统计见表1。
陈村大坝自动化监测系统于1998年3-4月进行设备安装与调试，9月投入考核试运行阶段，1999年9月通过专家组验收。各监测项目传感器的类型及技术参数见表2。
表1 陈、纪大坝自动化监测项目和测点数一览表
序
号 陈村大坝 纪村大坝
监 测 项 目 测点数 监 测 项 目 测点数
1 环境量 4 环境量 4
2 垂 线 19 垂 线 5
3 裂缝、接缝 20 引张线 5
4 库水温、混凝土温度 67 库水温 4
5 渗 压 3
合计 110 21

表2 陈、纪村大坝自动化一期工程传感器一览表
序号 监测项目 传感器类型 测量范围 测量精度 分辨率
1 水位 浮子式水位计 0-40m 2cm 1cm
2 气温、砼温度计、水温计 差动电阻式仪器 电阻值10-120Ω 2*0.01Ω 0.01Ω
3 砼测缝计 差动电阻式仪器 电阻值10-120Ω
电阻比0.8000-1.2000 2*0.01Ω
2*0.01% 0.01Ω0.01%
4 垂线、引张线 步进电机式仪器 X50mm Y30mm ≤0.1mm 0.01mm
5 渗压计 GEOKON钢弦式仪器 400-6000Hz 0.05%F.S 0.01Hz
在陈村大坝一期工程成功建立的基础上，纪村大坝自动化监测Ⅰ期工程于2001年9月份安装调试，目前正在考核试运行阶段，将与2002年11月份验收。一期工程监测项目及数目见表1。纪村采用MCU-M型智能模块化测控装置，光纤通讯。

2．系统的主要功能
CCU型中央控制装置的主要功能有：控制功能、应答运行方式和自报方式测量功能、通讯功能、数据存储功能、数据管理功能、系统自检功能、供电功能。
MCU测控装置的主要功能有：测量功能、存储功能、定时功能、通讯功能、自检自校功能、雷电保护功能、供电功能。

3、系统的特点
陈村自动化监测系统的特点有：
①断电时的测量功能
DG—97型数据采集系统不但具备中央控制测量方式（应答式）和自动控制测量方式（自报式）这两种常规测量方式，而且具备系统断电时的测量功能。当厂用电消失或系统出现断电时，由UPS提供的电源可维持系统二十次以上的测量，而且由于测控装置MCU自备蓄电池，使MCU可自动进行二十次测量，并存储数据，这就避免断电造成缺测和漏测，确保大坝遭遇特殊运行工况时大坝安全监测系统能够正常运行的难题；
②远程控制功能
本系统具备远程控制功能，可在40KM以外的纪村厂区管理中心进行遥控，实现各项测量功能和数据传输功能。为水电厂大坝运行管理真正实现“无人值班、少人值守”提供了可靠的保证。
③多级备用功能
为了适应现场各种复杂的条件和环境以及避免系统故障造成的数据丢失，系统具备多级备用功能。当CCU出现故障时，可通过专用接口由水工科数据终端取代CCU，完成中央控制功能；当MCU与CCU出现通讯故障时，可由MCU自主测量，数据由笔记本电脑采集；当MCU出现故障时，可使用PSM型便携式小仪表直接现场采集数据。正是由于本系统具有多级备用，才能够充分保证观测资料的完整性和连续性。
④兼容性、通用性较好
MCU—30A型通用测控装置可接入十大类传感器，基本兼容了我国目前混凝土坝、土坝和岩土工程所使用的各类国内外监测传感器，使兼容性和通用性极大提高，有利于Ⅱ期工程的扩充。
纪村自动化监测系统除了具备陈村自动化监测系统的特点外，它采用光纤通讯，抗干扰能力强，通讯速度快。采用智能模块化测控装置便于维护，故障率低。增加了故障异地报警功能。