1、 圆山科技智能在线监测系统 之大坝在线监测系统 杭州圆山科技有限公司 地址：杭州市西湖区紫萱路 158 号西城博司 2-1604 电话：0571-87776980、 87786980 传真：057 1-87786980 邮箱：h 网址： 目 录 1、概述 1 2、监测内容 1 3、系统构成 2 3.1 系统功能 .3 3.2 系统特点 .4 4、监测系统主要设备介绍 4 5、圆山科技方案 11 5.1 主要案例列举 .14 5.2 圆山科技方案设计流程 .14 5.3 圆山科技项目运作设计流程 .15 圆山科技智能监测系统 大坝在线监测系统 1 1、概述 水电站大坝的安全， 不仅直接影响电
2、厂自身效益， 更与下游人民的生命财产、国民经济发展和生态环境密切相关。随着电子技术的发展、数字通讯技术的推广应用，为监测自动化提供了保障。目前，全国电力系统的大坝监测自动化已全面展开，并朝网络化、实用化方向发展。 2、监测内容 主要监测项目如下表所示: 表 1 大坝监测项目 综合表 1 情况，大坝监测总结起来可分以下几大部分。 1） 变形监测 大坝变形是水电站大坝的重要监测项目。又可分为水平位移和垂直位移 2 个子项。大坝变形监测设备可选择引张线、GPS、固定式测斜仪、静力水准仪等 2）渗流监测 大坝渗流也是水电站大坝的重要监测项目之一。 又可分为渗透压力和渗流量2 个子项。混凝土坝的观测设施
3、设在基础廊道, 扬压力每个坝段 1 个测点; 渗圆山科技智能监测系统 大坝在线监测系统 2 流量测点根据排水沟集水情况确定, 一般能测出分区流量和总量。 土石坝的渗流量都在坝趾渗水汇集处观测, 渗压测点则根据具体坝型布置在坝体浸润线下面或趾板后等部位。 此外, 大坝的左右两岸山坡还设置地下水位观测项目, 以便监测绕坝渗流情况。大坝渗流监测主要采用设备为渗压计。 3）裂缝监测 坝体表面裂缝的监测，主要采用裂缝计。 4）应力应变监测 大坝应力应变等内观项目是水电站大坝的一般性观测项目， 只有一些重要测点才纳入自动化监测, 很多中低坝都已停测或封存这类观测项目。 应力应变等内观项目在大坝施工阶段应用
4、较为普遍，常用的监测设备有埋入式应变计、钢筋计等。 3、系统构成 大坝在线监测系统主要有以下几部分组成： 1) 数据感知部分（各监测指标各类型传感器） ； 2) 数据采集部分（采集单元） ； 3) 数据传输部分（有线、无线） ； 4）控制分析部分（监控中心软件、显示） 。系统拓扑结构示意图见图 1. 圆山科技智能监测系统 大坝在线监测系统 3 图 1 大坝监测系统拓扑图 3.1 系统功能 1）实现对大坝重要运行数据的实时采集、传输、计算、分析。 2）直观显示各项监测数据，监测数据的历史变化过程及当前状态。 3）一旦出现紧急情况，系统能及时的发出预警信息。 4）可实现安全监测信息的多级共享。 感
5、知系统采集系统传输系统控制分析系统监测及采集单元 振弦采集仪 数字采集仪 集线器 WIFI3GGPRS无线传输有线传输打 印 机 管理服务器 数 据 库 监测系统软件 GPS 静力水准仪 固定式测斜仪 变形监测 渗流监测 裂缝监测 应力应变渗压计 裂缝计 应变计 钢筋计 锚索计 轴力计 圆山科技智能监测系统 大坝在线监测系统 4 5）可实现安全预警信息的发布。 3.2 系统特点 1）数据采集快 可根据客户的要求进行指定时间采集、按时间表采集等各种采集方式； 2）监测精度高 YS 大坝监测系统都采用长期应用证明稳 定的国内、国外传感器、保证了监测精度； 3）硬件层次少 系统组成简单、结构清晰、运
6、行稳定、维护方便； 4）分析手段多 能生成各种报表、曲线、图片 5）信息发布快 能对监测数据进行初步的分析和简单的评价， 并可根据事先设定的预警值进行报警，报警可实现手机短信、邮件、声光报警器等方式。 4、监测系统主要设备介绍 1、GPS N200 接收机内置 OEMStar 单频板卡， 该板卡是加拿大NovAtel 公司推出的一款高性能低成本的 GNSS 接收板卡，是目前市场上体积最小、功耗最低、可支持 GPS+GLONASS的高精度、高灵敏度、高稳定性的板卡。 N200型GPS主要技术参数如下： 功能 指标 位置精度 垂直： 5mm 1ppm；水平： 3mm 1ppm （基线 5km 之内
7、） 通讯接口 2 个 RS-232 通信口 首次定位时间 热启动： 35s ；冷启动： 65s 重捕获时间 L1： 1.0s （典型值） 输入电压 9 32 VDC 输入 时间精度 20ns 灵敏度 -80 -105dBm（天线输入电平） 工作温度 -40 +75 湿度 95% 无冷凝 圆山科技智能监测系统 大坝在线监测系统 5 2、静力水准仪 静力水准仪沉降监测系统是由静力水准仪、数据采集仪、数据通信电缆、数据采集软件等组成，通过监控室内监控主机控制数据的采集，并可进行数据的分析、整理等工作。 静力水准仪是由一系列智能液位传感器及储液罐组成，储液罐之间由连通管连通。基准罐置于一个稳定的水平基
8、点，其他储液罐置于标高大致相同的不同位置，当其他储液罐相对于基准罐发生升降时，将引起该罐内液面的上升或下降。通过测量液位的变化，了解被测点相对水平基点的升降变形。主要有以下配件组成：静力水准仪传感器、静力水准仪储液罐、静力水准仪支架、静力水准仪通液管、浮球。 1)YS-250 系列静力水准仪（国产） 主要技术参数 测 量 范 围(mm)： 50-400 分 辨 力(mm/F)： 0.25 温度测量范围（）： -2080 温度测量精度（）： 0.1 2）9675 连通管式沉降计（原装进口） 主要技术指标 量测范围：150mm, 300mm, 600mm, 1000mm(1m) 操作温度：-20
9、至 +80 精确度：0.1% F.S. 灵敏度： 0.025% F.S. 长度 x 外径：680mm x 100mm (300mm Type) 固定架尺寸：160mm x 140mm x 10mm 3、YS-420固定式测斜仪 YS-420 型硅微式固定倾斜仪用在常规便携式测斜仪难于现场测读的场合以及各种岩土体及钢结构的数据远传式变形监测， 广泛适用于长期埋设在水工建筑物或其他混凝土建筑物（如港口岸边） 、高层建筑、地下建筑物、隧道收敛、桥拱体收敛变形、岩土边坡内部或表面等，测量基础或结构物倾斜后垂直方向水平圆山科技智能监测系统 大坝在线监测系统 6 位移（变形）或水平方向沉降（隆起）变位等。
10、本型号产品具有多种结构形式，更辅以不同的安装附件可充分满足各种不同的安装需要。 性能特点 1.水平、垂直表面安装，钻孔分层安装，隧道收敛、桥拱变形监测，使用范围广； 2.长期稳定，高防水性能； 3.单轴、双轴测量，可任意选取。 4.采用硅微差分工作原理，灵敏度、精度高，不受温度影响。 5.传感器采用差分信号输出，提高了产品的灵敏度，并显著减小共模噪声。电路中采用 16 位精密的连续自校准的 A/D 转换器， 充分保证倾角传感器的精度。特别指出的是在 485 输出接口加有浪涌吸收电路，防止雷电感应、静电脉冲，同时对接口的热拔插起到了很好的保护作用，传感器更加稳定、可靠。 主要技术参数 功能 详细
11、指标 标准量程 15 测量精度 0.1%F.S 灵敏度 10 弧秒（ 0.005mm/m） 温度范围 -20+80 C 供电电压 12V 输出电压 3V 10 直径长度 32 187mm 耐冲击 2000g 4、渗压计 1)9500 振弦式渗压计（原装进口） 9500 系列 振弦式水压计由一组振弦式感应组件固定于不锈钢圆柱体内两端。一组电磁线圈用来激发钢弦的振动，透过测量钢弦的振动频率即可以用校正系数推算出作用于感应组件上的压力值，从而实现对水压力的的监测。本产品主要用于监测诸如水利设施、基础工程、挡土墙、水坝、堤防、深开挖基地、隧道与垃圾掩埋场等结构物的水压力。 本系列产品外壳使用不锈钢打造
12、，具有良好圆山科技智能监测系统 大坝在线监测系统 7 的坚硬度、韧性与耐蚀性(耐强酸、耐强碱、耐盐蚀)，可使用于堤防、鱼塭、海埔新生地等严苛环境。 详细规格 产品型号：9500A (标准型) / 9500B (低压型) / 9500C (细长型) / 9500D (尖头型) 量测范围 A ：175KPa / 350KPa / 700KPa / 1000KPa(1MPa) 量测范围 B ：70KPa / 175KPa 量测范围 C ：350KPa / 700KPa / 1000KPa(1MPa) 量测范围 D ：70KPa / 175KPa / 350KPa / 700KPa / 1000KPa
13、(1MPa) 最大量测范围：额定量测范围 x 2 倍 长度 x 外径：131.5 x 19mm (9500A 标准型) / 127 x 25.5mm (9500B 低压型) ：125 x 11.5mm (9500C 细长型) / 185 x 32.5mm (9500D 尖头型) 感应线长度材质：3m (24AWG - 4 芯) PE 外被覆 - 高压防水电缆线 操作温度：-20 至 +80 非线性：0.5% F.S. 灵敏度： 0.025% F.S. 精确度：0.1% F.S. 滤石孔径：5060m 感应频率范围：1200 3500Hz 测读仪档位：B (VW-403/404/405) 2)Y
14、S-320 系列孔隙水压力计(国产) YS-320 系列孔隙水压力计适用于长期埋设在水工结构物或其它混凝土结构物及土体内，测量结构物或土体内部的渗透(孔隙)水压力， 并可同步测量埋设点的温度。渗压计加装配套附件可在测压管道、地基钻孔中使用。振弦式渗压计全不锈钢结构，可方便的放置在需要测量的狭小部位。振弦式渗压计具有智能识别功能。 孔隙水压力计是一种感受压力并将其压力转换为与压力成一定关系的频率信号输出的装置。其典型结构由压力感应膜、振弦、电磁激振与信号拾取装置、密封外壳和屏蔽电缆等组成。其二次仪表是振弦频读数仪。 主要技术参数 圆山科技智能监测系统 大坝在线监测系统 8 5、表面应变计 1）Y
15、S-110 表面应变计（国产） YS-110 型振弦式应变计广泛适用于长期安装在水工建筑物或其它混凝土结构物（如梁、柱、桩基、挡土墙、衬砌、墩以及基岩等）表面，测量埋设点的线性变形（应变）与应力，同时可兼测埋设点的温度。加装配套附件可组成钢板计、无应力计等多种测量应变的仪器。 主要技术参数如下 规格 10 15 25 有效标距（mm） 100 150 250 有效直径（mm） 21 尺寸参数 端座直径（mm） 22 测量范围() 04000 最小读数 () 1 温度测量范围， -2560 温度测量精度， 0.5 温度修正系数 ()） 11.2 绝缘电阻, M 50 防渗水压力 MPa 0.5
16、2）9000 振弦式表面应变计（原装进口） 9000振弦式支撑应变计的观测应用是在水平支撑型钢的梁腹左右两侧装设振弦式应变计，当支撑型钢受力时，应变计随之产生应变，由此应变量工程人员可以计算出作用于支撑的应力。 本产品详细规格 量测范围：3000（微应变） 灵敏度：1（微应变） 非线性：0.5%F.S. 操作温度：-20至+80 圆山科技智能监测系统 大坝在线监测系统 9 热敏电阻：3K 应变计长度：170mm（9000） 265mm（9050） 感应线长度：2m（24AWG-4芯-PVC外被） 感应频率范围：4501000Hz 测读仪档位：C（VW-403/404/405） 6、裂缝计 1）
17、YS-2400 振弦式裂缝计（国产） YS-2400 型振弦式测缝计是长期埋设在水工建筑物或其他混凝土建筑物内或表面，用于测量结构物伸缩缝或周边缝的开合度（变形），并可同步测量埋设点的温度。加装配套附件可组成基岩变位计、表面裂缝计、多点变位计等测量线性变形的仪器。 主要技术参数 规 格 代 号 YS-2400 最大外径外形尺寸（mm） 20184 2021 8 20280 26580 测量范围（mm） 20 50 100 200 综合误差（%FS） 1 最小读数 K（mmF） 0.006 0.015 0.03 0.06 温度测量范围（） -2560 温度测量精度（） 0.5 温度修正系数 b（
18、% FS） 0.05 绝缘电阻（M） 50 纵向刚度 G（N/mm） 0.251.25 2）9420 振弦式裂缝计（原装进口） 振弦式裂缝计系用于监测裂缝的扩张与收缩，包括： 水坝混凝土结构结合处 岩石隧道表面裂缝 桥梁桥墩表面裂缝 圆山科技智能监测系统 大坝在线监测系统 10 混凝土结构物结合处 捷运高架桥梁柱表面裂缝 9420 裂缝计采用振弦式位移传感器测量裂缝，裂缝计内部包含一组振动钢弦敏感组件，钢弦一端被固定，另一端则连接到弹簧拉力棒，现场裂缝变形时带动了拉力棒的移动， 使弹簧改变了钢弦的振动频率，这个振动频率的大小与裂缝开合大小成比例关系。Model VW405 读数仪或自动化集录系
19、统可以测读裂缝计振动频率数据。 详细规格 量测范围：12，25，50，100，150，200mm (其他范围可定制) 非线性：0.5% F.S. 操作温度：-20 至 +80 灵敏度：0.025% F.S. 仪器长度：195mm (9420-12mm / 25mm / 50mm) ：250mm (9420-100mm) ：400mm (9420-150mm / 200mm) 对应测读仪：VW405 (B 档位) 7、钢筋应力计 1）9011振弦式钢筋应力计（进口） 工程监测仪器中的钢筋应力计称为“Sister Bar”，用于测量埋入混凝土中的钢筋的应变量以适时反映钢筋的受力情形，供现场工程人员
20、作为施工的参考。钢筋应力计通常用于监测基桩、 连续壁、 桥墩、 隧道内衬砌和沉箱等构件的应变。 本产品详细规格 产品名称：振弦式钢筋应力计 产品型号：9011 量测范围：3000kg/cm 非线性：0.5%F.S. 灵敏度：0.025%F.S. 操作温度：-20至+80 产品全长：750mm 圆山科技智能监测系统 大坝在线监测系统 11 钢筋外径：#4（12.7mm），#5（15.9mm），#6（19.1mm），#7（22.2mm） #8（25.4mm），#9（28.7mm），#10（32.2mm），#11（35.8mm） 对应测读仪：VW405（B档位） 2） YS-120 振弦式钢筋应力计
21、 YS-120 系列钢筋应力计，广 泛适用于各类建筑基础、桩、地下连续墙、隧道衬砌、桥梁、边坡、码头、船坞、闸门等混凝土工程及深基坑开挖安全监测中、测量混凝土内部的钢筋应力、拉拔力等。 主要技术参数 8、锚索计 1） 9900振弦式地锚索计 锚索计用于监测挡土墙或边坡上地锚或岩锚之预力变化，也可应用于下开挖、静力试桩、托底之支撑等。 【本产品详细规格】 量测范围：50T, 100T, 200T, 300T, 400T, 500T 过载荷重：150% F.S. 产品高度：100mm (100T) 产品外径：140mm (100T) 产品内径：90mm (100T) 非线性： 0.5% F.S.
22、操作温度：-20 至 +80 灵敏度： 0.025% F.S. 测读仪档位：B (VW405) 2） YS-130 振弦式锚索测力计 YS-130 系列型振弦式锚索测力计利用特制的应变计作为传感部件，用于长圆山科技智能监测系统 大坝在线监测系统 12 期监测预应力锚索对岩体或建 筑物施加压力的大小，无需温度修正，测值准确、性能 稳定。使用时，安装在岩石边坡或混凝土建筑物的预应力锚索上。 YS-130 系列型振弦式锚索测力计有二弦 .三弦 .四弦和六弦 .通过振弦频率读数仪读出测力计 A.B.C.D.E.F.各支应变传感器的实时测量值并利用仪器特性参数可算出锚索所施加的压力。 主要技术参数 9、
23、YS-640 振弦采集仪 YS-640 是结合多年的现场项目经验加上先进的设计与技术，制造的一台方便安装、稳定耐用、成本低廉的振弦采集仪。 YS-640 多通道振弦采集模块，专为振弦型传感器的数据采集设计，精确采集传感器的频率和温度数据。可方便的应用于各种土木安全监测项目中。例如：桥梁健康、隧道挖掘、水库大坝安全、滑坡防护、混凝土养护等。 为了适应现场复杂的安装环境，YS-640 的外形结构非常的轻便小巧。底部两端有固定螺丝孔，只需要四个螺丝就可以方便的将仪器固定到配电柜内。全铝制机壳，轻便耐用，可使用在极端的岩土工程环境中去。机壳还提供了全金属屏蔽层，使仪器在电磁环境恶略的条件下得到的数据同
24、样准确。 圆山科技智能监测系统 大坝在线监测系统 13 通信的连接和传感器的连接全部使用接线端子。 减少传感器安装过程中的接线步骤， 减轻现场人员的劳动强度， 节省人力物力。 有两个内部连接的通信端子，有多台仪器时，可直接通过通信端子串联使用。 技术指标： 内嵌高性能 ARM 控制器，反应快速，性能稳定。 频率采集范围 400Hz5000Hz，精度 0.1Hz。 2k、3k 热电偶温度采集，精度 0.5。 通道选择使用松下高端 MOSFET 继电器，具有无火花、寿命长的优点。 标准 RS-485 通信，方便系统集成。 IEEE 标准浮点型技术方式。 内置实时时钟，掉电后仍可正常计时。 内置 1
25、6Mbit 存储空间，自动采集时可存储 50000 条数据。 传感器接口和通信接口使用 5.08mm 接线端子，使用方便。 上下两排共 16 个振弦传感器连接通道，每通道都可采集温度信号。 防雷，防静电，防潮，防干扰。 10、YS-660 数字量采集仪 YS-660 型多通道数字量采集模块用于配套我公司或其他 RS485 接口传感器，它是一款专门为解决复杂电磁环境下RS485接口传感器大系统要求而设计的总线分割集线器，RS485 接口端采用光电隔离技术，能有效抑制电浪涌窜入，电源供电采用分离两级隔离，DC-DC隔离电压高达 2500V。 性能特点 1.模块化安装，方便集成，卡线端子，线头不用二
26、次处理。 2.RS485 电路高智能切换电路，四路主干线分割。 3.弱电电源输入输出独立，可以随意切换供电电压（930V）。 4. RS485 电路和电源电路都有完善的防护电路，相互独立，互不影响。 圆山科技智能监测系统 大坝在线监测系统 14 5、圆山科技方案 5.1 主要案例列举 江西抚州港河水库大坝在线监测 新疆巴楚卫星水库大坝在线监测 浙江宁海白溪水库大坝在线监测 甘肃文县碧口水电站在线监测 广西大化水电站在线监测 山西张峰水库大坝在线监测 河北黄壁庄水库大坝在线监测 贵州石板桥水库大坝在线监测 贵州鱼塘水电站大坝在线监测 贵州天门河水库在线监测 5.2 圆山科技方案设计流程 圆山科技
27、方案的设计流程采取循序渐进的方式， 这样形成的方案更加契合工程现有条件和实际需求，尽量实现“量体裁衣”的设计理念。 圆山科技智能监测系统 大坝在线监测系统 15 图 3 圆山科技方案设计流程 5.3 圆山科技项目运作设计流程 图 4 圆山科技项目运作流程 提出需求 方案审核 方案确认 工程验收 工程运营分析需求 方案设计实地测试方案优化项目实施综合调试技术培训 后期支持客 户 圆山科技 推广方案 推广方案 推广方案 推广方案 基本解决方案，具有通用性，适用于宣传推广阶段 设计方案，现场勘踏后提出，具有针对性，适用于洽谈阶段推荐方案，需在实地测试基础上提出，具有较强合理性 最终方案，具有较强的可操作性，适用于工程实施阶段 合理优化 详细具体 简单明了 因地制宜 逐步深入
