宋玉波，鞏維屏

（松遼委察爾森水庫管理局，內(nèi)蒙古 烏蘭浩特市 137400）

1 工程概況

察爾森水利樞紐位于嫩江支流洮兒河中游，壩址在內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟科爾沁右翼前旗察爾森鎮(zhèn)北1.7 km處，壩長1 712 m，最大壩高40 m，壩址以上流域面積為7 780 km2，水庫總庫容12.53億m3，水庫以防洪、灌溉為主，結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的大型水利樞紐工程，是洮兒河干流上唯一的控制性骨干工程。

2 大壩安全監(jiān)測

察爾森水庫大壩變形觀測埋設了壩體表面豎向位移、橫向位移，共用工作點29個，分別采用水準、視準線法測量；土壩滲流監(jiān)測于1991年在壩體上共布設65個觀測孔，分布在11個斷面。2000年4月又增設了一個觀測斷面5個觀測孔。目前壩體滲流監(jiān)測點共70個并且設有上游水位、下游水位、電站尾水位等。

大壩滲流觀測原有監(jiān)測采集設備和計算機設備均已落后，不能滿足長期監(jiān)測要求，針對系統(tǒng)存在上述問題，經(jīng)過調(diào)研，了解到南京水利科學研究院開發(fā)了一套功能強大、界面友好，操作簡單，適應土石壩安全監(jiān)測特點的監(jiān)測系統(tǒng)，此系統(tǒng)與分析系統(tǒng)聯(lián)合運行，建立一個包括數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸、管理、分析處理和評判等一系列水平先進、真實有效的自動監(jiān)測系統(tǒng)，2010年5月察爾森水庫大膽引進新技術(shù)、新設備對水庫落后的監(jiān)測設備進行更新改造，通過合理設計，科學管理，選擇可靠性高、穩(wěn)定性好、自動化程度高、抗雷擊能力強的SWN-01分布式智能采集系統(tǒng)，以滿足大壩安全監(jiān)測的需要。

3 系統(tǒng)改造方案

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

針對原有系統(tǒng)中的缺陷，將原有系統(tǒng)中的有線通信改為無線電臺通信，可有效地防止了通信線路上的雷電干擾。系統(tǒng)供電電源改為太陽能供電，可有效地防止供電線路上的雷電干擾；系統(tǒng)改造后原有數(shù)據(jù)庫不變。

全壩共設有6個MCU測控裝置，每個MCU都由太陽能供電，每個測控裝置分別控制附近相應的測點，并通過MCU里的電臺把存貯器里的電測量，發(fā)送到中心機房采集軟件進行計算，把最終工程物理量傳送給大壩分析系統(tǒng)進行分析處理。

測控單元（MCU）選用南京水利科學研究院研制生產(chǎn)的SWN-01型智能分布式水利工程安全監(jiān)測控制單元，該監(jiān)測單元是通過中國和加拿大合作研制開發(fā)的，具有無線、GSM短信、衛(wèi)星和光纜連接四種通信方式，在察爾森水庫使用無線信號傳輸，由中央控制裝置（CCU）、通用測控裝置（MCU）以及相應的監(jiān)測傳感器組成。

3.2 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)具有模塊設置、系統(tǒng)參數(shù)設置、功能設置、系統(tǒng)自檢、系統(tǒng)報警等項功能。

由于察爾森水庫在中央控制裝置CCU與MCU通訊方式上采用無線介質(zhì)通訊，CCU數(shù)據(jù)庫中設置電測量到工程物理量的轉(zhuǎn)換公式，數(shù)據(jù)采集軟件在得到來自MCU的電測量時，可同時進行計算，得出工程物理量。

3.2.1 MCU自檢功能

MCU自檢是在測控裝置內(nèi)完成，自檢后顯示出自檢結(jié)果給操作人員，自檢的內(nèi)容包括：

1）MCU內(nèi)部溫度。通過檢測MCU內(nèi)部溫度，檢查MCU是否異常。

2）MCU工作電壓。通過檢測MCU工作電壓，檢查充電電路、蓄電池是否正常。

3）MCU充電電壓。通過檢測MCU充電電壓，檢查太陽能供電是否正常。

4）MCU測量模塊和通道。通過檢測MCU測量模塊和通道，識別模塊和通道類型，確定其與所接傳感器類型是否相符，保證測量正常。

3.2.2 參數(shù)設置

在MCU能夠正常工作之前，根據(jù)工程的具體情況，對MCU的參數(shù)和數(shù)據(jù)庫中各測點進行設置，設置的內(nèi)容有：

1）通訊速率。根據(jù)計算機與MCU的通訊方式、通訊介質(zhì)，設置適當?shù)膫鬏斔俾?，這樣在保證傳輸?shù)目煽啃韵驴墒箶?shù)據(jù)傳輸達到最快。

2）系統(tǒng)時間。設置MCU內(nèi)部時間使其與計算機時間同步。

3）通道配置。對MCU中各通道進行設置，主要設置的內(nèi)容包括儀器類型、儀器指標、測量范圍等，這樣MCU可采取正確的測量方式對通道進行測量。

4）定時測量時間。設置定時測量開始時間，測量間隔時間MCU據(jù)此進行定時測量。

3.2.3 單點測量

單點測量是對MCU中某一支儀器單獨進行測量，當某支儀器測量結(jié)果出現(xiàn)異常時，用于檢查與維修，并保存測量結(jié)果。

3.2.4 巡回測量

巡回測量用于測量某一個MCU或者全部MCU內(nèi)所有測點，能夠?qū)y量數(shù)據(jù)進行檢查，當測量數(shù)據(jù)超出量程范圍或事先設置的安全警戒，將給出提示或警告。得到數(shù)據(jù)后可以保存數(shù)據(jù)到中央數(shù)據(jù)庫中。

3.2.5 定時測量

定時測量主要用來測取定時測量數(shù)據(jù)，也是自動化測量的關(guān)鍵所在，MCU按設置測量開始時間和測量時間間隔進行測量，并把測量所得到的數(shù)據(jù)發(fā)送到中央數(shù)據(jù)庫中。

察爾森水庫大壩測壓管水位自動化監(jiān)測采用自動測量方式，為了避免缺測數(shù)據(jù)情況，每天測量兩次，早8點和晚8點各測量一次，中央數(shù)據(jù)庫接收到MCU發(fā)來的電測量后進行計算，得出工程物理量后通過專用光纖遠程發(fā)送到調(diào)度樓分析數(shù)據(jù)庫中進行分析處理。

4 結(jié)語

SWN-01監(jiān)測系統(tǒng)在察爾森水庫的應用大大減少了人為因素及雷擊對觀測結(jié)果的影響，提高了觀測精度，增強了成果的可靠性和連續(xù)性，目前系統(tǒng)運行可靠，監(jiān)測數(shù)據(jù)變化比較穩(wěn)定，系統(tǒng)測量和軟件分析快捷，具有很高的時效性、準確性和直觀性，保證了水庫大壩的安全運行，為水庫的防洪、興利調(diào)度提供了重要決策依據(jù)，保證了水庫綜合效益的發(fā)揮。