大伙房水库输水（二期）工程安全监测系统的设计与应用.doc

大伙房水库输水（二期）工程安全监测系统的设计与应用水利建设与管理?2008年第5期67大伙房库输(二期)Z翟宴金纛蘧斡焉宋放周林虎贺杰(辽宁润中供水有限责任公司沈阳110179)【摘要】本文介绍了大伙房水库输水(二期)工程安全监测系统的设计与应用.该系统利用通信,测控等技术手段,可使工程安全监测人员在远方接收有关工程安全的数据信息,根据这些信息对工程的运行状态有所把握,及时排除隐患,有效提高工程的安全性.【关键词】安全监测数据采集遥测1引言大伙房水库输水工程作为国内最大的区域性输水工程是辽宁中部六个城市居民用水的重要保障.为保证工程安全,有必要建设一套安全监测系统对工程建设期,运行期的工作性态进行有效监控,对工程重要部位及具潜在危险的部位进行预测,预报,从而降低事故发生几率,减少事故造成的损失.2系统的结构及组成安全监测系统采用分层分布式的网络结构,包括测站层的现场网络和监测中心站层的计算机网络.测站由各测点传感器和数据测量控制装置(DAU)组成,系统的监测管理中心设在沈阳输水调度中心.输水(二期)工程260km沿线布置49个测站,在120多个施工断面埋设位移计,压力计,测缝计等监测设备,通过通讯电缆将监测信息传至DAU,每个测站均配置1个GPRS模块DTU,通过RS232/422/485与GPRSDTU相连,且各测站分配一张SIM卡,在监测中心站安装中心服务器,通过GPRS通讯模块与各测站建立链接,进行数据转发.见图1.竺一j竺一一竺曼图1大伙房水库输水(二期)工程安全监测系统网络结构图宋放等/大伙房水库输水(二期)工程安全监测系统的设计与应用监测管理中心的服务器是整个网络的核心,它负责局域网络的内部连接.访问路由器是监测中心站与外部的连接设备,支持远程服务功能,在远程的单机节点可以通过拨号方式使用联网信息资源.监测中心的计算机系统安装有DSIMS工程安全管理信息系统软件,负责对前方数据采集装置的联网通信,监测信息的存储,处理及向上级有关部门发送工程安全方面的信息,系统留有与管理单位的MIS系统实现联网的接口,管理单位在自己的计算机终端上通过浏览器即可了解和掌握工程安全监测的重要信息.监测中心任何一台装有标准软件的便携式计算机都可以连到中心局域网上作为临时网络监控站;在现场,每个DAU都备有便携机接口,便携机可以直接连入DAU,这种临时连接允许操作人员进行现场检查,率定,诊断和系统的重新设置.3监测项目及监测仪器的布置大伙房水库输水(二期)工程包括取水头部,输水隧洞,隧洞连接段及输水管线四部分,安全监测项目分布在这四部分之中.表1是监测项目和监测仪器的汇总,图2是监测设备布置情况.许通钢筋混凝士衬砌断面预应力钢筋混凝衬砌断面图例一单向应变计测缝it一钢筋计渗计土土压力计ElJJit点位移计_皿I应力计图2输水隧洞安全监测设备布置由表1可以看出,围岩的变形,镇墩的位移,管道的沉降等跟安全生产密切相关的参数都可以由传感器收集并发送至监测中心,超过一定的范围将自动产生报警.因此,安全监测系统的建立对事故的防范以及降低事故引发的破坏具有重要意义.表1监测项目和监测仪器汇总位置监测项目监测仪器取水岩石边坡围岩变形,锚杆应力,渗流压力多点位移计,测缝计,锚杆应力计,渗压计头部取水口钢筋应力,混凝土应力,伸缩缝变形,温度,水位钢筋计,应力计,无应力计,测缝计,温度计,水位计围岩收敛变形,围岩荷载,外水压力,衬砌的应力,应变,钢三点位移计,土压力计,渗压计,钢筋计,应变计,锚输水隧洞绞线应力,伸缩缝变形,锚杆应力索应力计,测缝计,锚杆应力计镇墩,支墩沉降,位移位移计,测缝计隧洞连钢管内水压力,管壁应力,上覆荷载渗压计,土压力计接段现浇预应力混凝土涵伸缩缝,钢筋应力,混凝土应力,钢绞线应力测缝计,钢筋计,应变计,锚索测力计输水镇墩,支墩沉降,位移三点位移计,测缝计管线PCCP管道接口缝,内水压力,管壁应力,上覆荷载,典型断面的沉降测缝计,水压计,钢板计,三点位移计4系统功能大伙房水库输水(二期)工程安全监测系统是网络,仪表,自动化等多项技术应用的结果,具有很多先进而又实用的功能,下面对系统的主要功能逐一介绍.4.1监测,数据采集功能系统功能包括对各类传感器的实测数据进行自动采集和对实测信号作出越限报警.为满足工程水工建筑物安全监测的各种不同的管理要求,本次设计的系统提供了五种不同的监测数据采集方式.a.DAU定时测量方式(无人值班方式).根据监控主机所设定的测量时间,DAU能自动定时地进行选测和巡测.该方式主要用于日常常规测量.b.人工干预测量方式.必要时,安全管理人员可通过监控主机任意进行测量.该测量方式的优先权高于其他任何方式.主要用于在特殊情况下任意加密测次及对重点监测部位实施任意频次的测量.c.网络化测量方式.本系统具有网络化的管理功能,当管理单位需要时,在增添一些计算机终端等设备后,有关领导和专家可在主管局长室,总工室,水工管理部等一切相关部门的计算机终端上实施数据采集,资料查询等.d.人工测量方式.作为一种后备方式,当监控主机或通信线路发生故障时,在恢复通信之前采用便携式计算机实施人工数据采集.DAU由于采用全模块化结构,更换模块非常方便,DAU不会因为模块故障而长期停测.e.远程控制测量方式.当上级管理部门希望经常了解工宋放等,大伙房水库输水(二期)工程安全监测系统的设计与应用程的安全状况时,本系统提供了远程控制测量功能,通过远方办公室的计算机,上级领导可在办公室自如地实现数据采集和通信.4.2显示,操作功能显示建筑物及监测系统的总貌,各监测子系统概貌,监测布置图,过程曲线,监控图,分布图,相关图及报警状态显示窗口等.在监控主机或管理微机或网络终端上可实现多种操作功能:a.监视操作,输入腧出,显示打印,报告现在测值状态,调用历史数据,评估运行状态等.b-对全系统的运行管理,包括系统调度,过程信息文件自报的形成,进库,通讯等.C.利用键盘调度各级显示画面及修改相应的参数等.d.修改系统配置,进行系统测试,系统维护等.4.3数据存储和通信功能各采集单元(DAu)具有存储器和掉电保护模块,能暂存DAU采集来的数据,并在断电的情况下不丢失数据.数据通信包括现场级和管理级两级.现场级通信是指采集单元(DAu)与数据采集机之间的双向数据通信;管理级通信是指数据采集机与服务器,上级主管部门微机之间的双向数据通讯.4.4系统自检功能系统可对数据存储器,程序存储器,中央处理器,实时时数据管理系统塑II测值编辑ll数据备份Il数据杏洵l广西厂丙图3数据管理系统框图在线监测系统数据采集lI在线;平估计算整编运行方式设置lINDAlI测量Il告警处理ll数据查洵ll图形界面应答图4在线监测系统框图在线帮助监测数据相关信息自动化系统信息监测仪器信息过程线图系统配置仪器布置图单点值查淘时段测值查询H测值查淘数据恢复数据导出换算入库拷,粘帖删除插入重新计算单点输入成批输入从文件入库计算整编服务最新测值指定条件公式查询公式编辑计算分析服务评判结果保存评判对象设置评判标准设置评判标准编辑在线帮助数据显示界而定制系统配置图仪器布置图单点测值查询时段测值查询日测值查询报警值打印报警值显示,声音报警值入库报警值处理粗差校验工复测换算入库选测取定时测值查询定时测次复位自诊断设置,查淘测点群设置,查淘周舰设置,查淘时钟70宋放等/大伙房水库输水(二期)工程安全监测系统的设计与应用图5离线分析子系统框图钟电路,供电状况,电池电压,测量电路及传感器线路等进行自检查,能在监控主机和管理主机上显示故障部位及类型,为及时维修提供方便.5安全监测系统的软件前面所述各项功能大部分均在测站内实现,数据被采集后通过GPRS网络传送至监测中心,监控中心将完成数据的计算,处理,管理等,这就要求系统有一整套软件来支持上述工作.本工程采用的软件是DSIMS4.0,它是一套基于Windows2000/XP网络环境下研制开发出来的新型工程安全监测管理系统软件,采用开放式数据库,支持多窗口操作.该软件直接服务于基层管理单位,完成工程安全监测管理的全部职能,并实现管理的自动化,以提高工程安全管理的效率和质量.DSIMS主要由在线监控,图形报表制作,离线分析,数据管理,网络系统管理几方面内容组成.在线监控包括对采集系统配置的管理,人工和自动采集等内容;离线分析主要是对各类监测数据进行误差处理,整编计算,应用各种类型方法进行定量解析,测值预报;图形报表包括各种报表制作,图形制作等内容;数据管理主要有在线监测数据库,原始测值数据库,应用数据库和文件库的生成,增补和维护,以及异种数据库文件的共享和转换等;网络系统管理主要有系统安装,系统初始化,监测系统配置,帮助系统,演示系统,监测子网管理,系统与局域网,广域网联网管理等.图3图5是几个重要系统的框图,可供参考.6结语在信息化技术飞速发展的今天,人们应该充分利用信息化技术带来的成果,把这项新技术应用到水利工程中去,让它来推动工程的质量和自动化管理水平,从而产生更大的经济效益.安全监测就是最好的例子,目前已在很多大型水利工程中得到了广泛的应用.(上接第32页)起爆前对起爆网络进行检查,严格控制主爆孔最大一段起爆药量,炮孔采用编织袋内装黄土逐孔覆盖,并在其上面加盖一层湿草袋,同时设置安全防范区域,禁止外人进人.爆破前严密制定爆破施工组织方案,严格控制放炮时间,并通知相关部门,配置足够专职人员在规定