西藏满拉水利枢纽监测自动化设计

阿旺次仁

摘要：满拉水利枢纽位于西藏自治区的大（2）型水利枢纽，枢纽建筑物安全监控自动化状况直接关系到枢纽建筑物的安全运行性态。由于旧安全监测自动化系统年久失修，因此对旧系统进行升级改造，详细阐述安全自动化系统更新改造的内容，包括监测系统的优化布置、修复损坏的系统软硬件、开发自动化系统软件等措施，可为此类工程安全监测自动化改造提供经验。

关键词：满拉水利枢纽;安全监测自动化;布置;安装;调试;

1引言

满拉水利枢纽工程位于西藏自治区日喀则地区江孜县龙马乡境内的年楚河支流龙马河上，下游距江孜县城28km，距日喀则市118km。满拉水利枢纽工程是“八五”期间国家六十二项援藏项目中投资规模最大、综合效益最为显著的工程，也是年楚河流域農业综合开发的骨干大型水利工程。本工程主要建筑物由大坝、泄洪洞、引水隧洞及地面式发电厂房等四部分组成。

满拉水利枢纽安全监测自动化系统于2001年8月竣工并移交满拉水利枢纽管理局，部分埋设的传感器已损坏或失效，并且在系统投入运行后，国家颁布或修改了一些与安全监测相关的远程操控的规范。针对以上问题，本文充分利用当前先进的仪器设备重新依据现行国家规范标准对满拉水利枢纽进行改造、设计。

2安全监测系统的基本情况

2.1安全监测现状

满拉水利枢纽工程安全监测自动化原系统主要由8台数据采集装置及1台数据采集工作站组成。通过现场试验勘测，结合管理工作人员描述及有关资料确认，监测设备出现一定的故障率，有些基本瘫痪，无法正常的工作。

2.2改造的必要性

（1）安全监测系统设计于上世纪90年代，其仪器设备选型指标已远远落后于当前监测仪器发展水平，部分埋设的传感器已损坏或失效，损坏率约为24%，大坝强震监测系统及安全监测自动化系统均已全部瘫痪。

（2）系统改造是监测技术发展的需要。通过改造现有的大坝安全监测系统，建立一套功能齐全、稳定可靠、使用方便的大坝安全监测自动化系统，以满足大坝安全监测的需要，促进满拉水利枢纽工程安全监测技术的持续发展。

（3）系统改造是生产运行管理的需要。历年汛期，大坝监测频次加密，现场监测工作紧张，劳动强度大，人工监测的数据入库缓慢，监测数据得不到及时分析处理，严重影响枢纽防汛指挥部的调度与决策。

3安全监测系统设计改造

安全监测改造项目为大坝坝体内部位移监测项目、大坝渗流监测项目、大坝强震监测项目和工程安全监测自动化系统，工程安全监测自动化系统是优化改造的重点。

3.1库区环境监测项目

根据国家规范规定，满拉水利枢纽建筑物级别为Ⅱ级，对降雨量、气温等小型气象项目应该进行监测来满足后期环境整编分析的要求。

设计拟在满拉水利枢纽坝上设置1套一体式小型自动气象站，测量要素有降水、风速、风向、温度、湿度。小型气象站设计安装在#1监测站屋顶（左坝头），数据采集软件安装在监测管理站内的数据采集工作站上，通过采集网络的通讯光缆实现环境量监测数据的实时采集与存储。

3.2大坝内部位移监测项目优化

监测设置在桩号0+150.00m，在坝轴线下游侧，距坝轴线7m处，布设1条测斜管，监测粘土心墙内部分层水平位移分布的大小与分布规律。人工监测采用活动测斜仪，自动监测采用在测斜管内安装固定测斜仪的方式实现，固定测斜仪间距6m，共安装13台。

3.3大坝渗流监测项目优化

（1）坝体浸润线监测

为了解坝体内浸润线的位置变化以掌握坝体在运行期的渗流情况，在坝体内设测压管进行浸润线监测。沿坝轴线选择二个监测断面，桩号分别为：0+088.00m、0+146.00m，主要监测断面选在最大剖面处。人工监测选用平尺水位计。

（2）绕坝渗流和渗流量监测

满拉水利枢纽工程绕坝渗流和渗流量监测共计12个孔，为实现自动监测，在孔内安装渗压计，计12支。

3.4大坝强震监测项目优化

满拉水利枢纽工程大坝的地震设防烈度为8度，属地震高烈度区。为了监测本区域发生地震时，坝体的地震反映、水库诱发地震的活动情况，需要监测大坝的强震动反应，设置强震监测台阵。

4工程安全监测自动化系统项目优化

4.1工程安全自动化实施

（1）工程安全自动化大致分为两步，一共三级，两部为自动化采集网络和自动化管理网络，三级是监测站、监测管理站、监测管理中心。

（2）工程安全自动化监测系统的监测管理站通过数据采集工作站完成现场实时自动化数据采集，并通过电厂控制光缆将数据传到监测管理中心，管理中心站将对于远程采集数据进行分析。工程系统的结构功能图如图1所示。

（3）自动化监测系统通讯控制采用RS-485通讯总线，通讯波特率要求2400～9600bps可调。为保证系统通讯的可靠性，系统RS-485通讯总线采用“主干”型布设，监测站之间采用光缆作为通讯介质。每个监测站及现场监测管理站均安装一台双环自愈型RS-485光端机，构成一个双环自愈型采集网络通。

4.2安全监测自动化系统软件

“满拉水利枢纽工程安全监测自动化软件系统”（简称系统）是一个基于自动化数据采集网络、计算机管理网络系统、分布式关系数据库、数学物理模型方法为基础的，为满拉水利枢纽工程安全运行服务的工程安全监测系统。系统主要三个子系统组成：

1）数据库子系统——主要由原始数据库、整编数据库、分析数据库、系统配置库、模型库、方法库、工程资料库等组成;

2）数据采集子系统——人工监测数据输入模块、自动化数据采集模块、远程控制数据采集模块;

3）数据管理分析子系统——综合信息管理及分析程序;

数据库子系统是整个软件系统的核心，它为其它子系统提供底层数据服务支持。

5结语

经过全面改造后，满拉水利枢纽安全监测自动化系统运行状态良好，可以更好地对枢纽建筑物性态进行监控。整个满拉水利枢纽监测系统自动化系统改造达到了预期的效果，其监测项目及自动化系统改造工作所取得的成果可以为类似工作提供借鉴。

参考文献：

[1]姜彦作，邓荣欢，李运良.索风营水电站安全监测自动化系统更新改造[J].陕西水利，2021（4）：144-146，150.