1、 蛉渠石水库大坝安全监控与管理系统初步设计11 系统建设的目的1.1 工程概况由于工程运行多年，存在诸多安全隐患，一旦出险将造成严重后果。按照国务院颁布的水库大坝安全管理条例规定：坝高 15m 以上或库容 100 万m3 以上的大坝水库必须进行安全监测，及时分析处理安全监测资料，随时掌握大坝运行状况。在广东省水库大坝安全管理实施细则中也明确规定：对大坝安全监测设施不完善的已建大坝，应在扩建、改建或者加固的设计中补充完善。由此可见，为提供水库大坝和下游地区的安全保障，尤其是防范灾难性突发事故，建立蚙渠石水库大坝安全监控与管理系统已势在必行。当前，水安全水资源和水环境已经成为制约我国社会和经济发展
2、的突出因素，建立有利于水安全、水资源和水环境可持续发展的现代水利保障体系也成为社会共识。蚙渠石水库大坝安全监控与管理系统作为保障体系的一部分，将为工程提供现代化管理手段，对提高工程管理水平，保障工程和地区的安全，最大限度发挥管理效益，促进传统水利向现代水利和可持续发展水利转变具有重要意义。1.2 设计原则为适应传统水利向现代水利和可持续发展水利转变，系统设计立足高起点并具有适度超前性；优化集成现代测控、计算机、通讯网络、智能信息、水利、统筹优化等专业前沿科技。按照可靠、实用、高效、功能全面、自动化程度高、面向用户开放、操作简单、易维护、可扩展、性价比高、技术先进、满足水利工程现代管理需求的原则
3、进行设计；整体可靠性、实用性和先进性是蛉渠石水库大坝安全监控与管理系统从设计、设备选型、集成、运行、维护到售后服务与技术支持全过程始终坚持的原则。（1）系统风格设计针对大坝安全监测资料管理的特点，整体结构和每一个环节的设计，都要充分体现监控、运行、管理一体化、自动化、网络信息化、广州市水利科学研究所2信息资源与设备资源共享的水利工程现代化管理趋势。操作界面以 Windows 界面风格为主，并充分吸收其他管理系统软件的主体风格，参考国内已有的大坝安全监测资料管理软件的基本风格。（2）数据库体系设计针对蛉渠石水库大坝安全监测设计特点，力求做到思路清晰、层次分别、使用明确、操作简便。（3）系统功能针
4、对于运行期监测资料管理的特点，以管理好监测资料为基本目的，以具有分析功能为辅助目的，为水库运行期及非常运用期安全决策提供资料依据，为主要建筑物安全评价提供资料支持。因此系统功能设置主要做到突出重点，兼顾全面。本系统将包括 10 大基本功能，即：数据录入、数据检验、数据管理、图形生成、报表生成、模型建立、模型分析、文档管理、系统管理、帮助等。其中，以数据录入、数据检验、数据管理、图形生成和报表生成等为重点。（4）系统界面设计以界面友好、操作方便、纠错提示和人机交互为原则，力求简单、明确、直观、方便，易维护、易扩展，便于应用和推广。管理人员经过短期培训就能掌握系统的操作和使用；故障易查、易排除是系
5、统易维护的重要标志之一；借助上位机故障诊断系统，维护人员可以很快地确定系统发生故障位置和故障类型，在短时间内排除故障；。（5）在兼顾防洪安全与水资源可持续利用基础上，实现水资源优化调度以及泄洪闸优化调控，充分发挥工程效益。吸纳水利工程管理、计算机、自动控制、通信等各专业的前沿科学技术，高起点进行系统设计，保证系统输出的可靠性，有效性， 。（6）系统具有优越的性价比。在保证系统功能完善、可靠性和先进性基础上，降低系统成本，减少建设、运行与维护经费。1.3 建设目标结合工程实际和现代水利需求，建立蛉渠石水库大坝安全监控与理系统目标是：有效保障大坝和被保护地区安全；掌握水库大坝安全运行规律，提高管理
6、水平；在保证水库大坝安全基础上，兼顾防灾、兴利和水资源可持序利用，实行水资源优化调度，发挥工程最大效益。具体目标及主要内容：蛉渠石水库大坝安全监控与管理系统初步设计31）立足防患于未然，建立水库大坝实时安全监控系统。国内外水库大坝事故、特别是土坝突发事故表明，如何保证大坝的安全是十分重要的实际问题。通过大坝安全监测，可以及时获取第一手的资料来了解大坝的工作形态，合理评价大坝状况，发现大坝异常迹象并预警，制订适当的水库的控制运用及大坝的维护维修措施。为此建立具有实时安全监控功能的监测系统，涵盖大坝安全与水雨情同步监测，实时预报，自动反馈分析，在线安全度评判，预警，全过程提供防洪与大坝安全实时决策
7、支持，对蛉渠石水库的安全运行管理而言十分必要。系统建立后，将改变以往大坝安全监测系统只注重监测，管理薄弱，迟后分析，不能现场做出安全度评判的状况；对水情以及水库大坝安全与运行状况及时、有效地进行监控；具备有效的安全监控预警与在线决策支持体系，能及时发现事故先兆，并实时给出安全度评判和决策支持，为采取安全防范措施提供依据。当系统预报超洪水警戒水位时，系统根据水、雨情和实时水情预报，自动调洪演算，准确实施防洪与泄洪闸调控；兼顾防灾、兴利和水资源可持续利用的的水资优化调度管理。2）建立基于现代信息技术的信息管理系统信息管理系统不仅提供资料管理、处理分析、统计报表、查询、发布等常规功能，还要求在信息智
8、能应用层次上，及时分析和发现监测系统以及安全与管理上的问题，并给出决策支持；系统长期无故障连续可靠运行。局部故障不影响系统整体运行并能迅速维修恢复。3）优化集成水安全、水资源管理功能水安全、水资源是现代水利必需兼顾的内容，它们在防灾与兴利管理调度上，彼此关联，相互约制。须要统筹监控管理。为此，充分利用系统的信息与设备共享性，高度优化集成水安全、水资源监控管理功能，系统将具备兼顾安全、防灾、兴利和水资源可持续利用的水安全、水资源联合优化调度功能，以充分发挥蛉渠石水库防灾、安全、兴利与水资源可持续用综合效益。4）提高工程管理水平系统建立以后，对水情和工程运行状况进行有效监控。通过监测和预报，可及时
9、发现事故先兆，判定险情部位，为采取防范措施提供依据。通过监测资广州市水利科学研究所4料的积累和分析，掌握水库大坝运行规律，验证设计和工程质量，进一步提高工程的设计、施工和运行管理水平。1.4 建设依据 有关国家法规的要求国务院颁布的水库大坝安全管理条例规定：坝高 15m 以上或库容 100万 m3 以上的大坝水库必须进行安全监测，及时分析处理安全监测资料，随时掌握大坝运行状况。国家颁布实施的水库大坝安全评价导则 、 土石坝安全监测技术规范 、 土坝观测资料整编办法 、 堤防工程设计规范等规范，对大坝安全监测、观测资料处理分析和安全评价都有明确规定。 构造水安全、水资源和水环境保障体系的迫切需要
10、建立水安全、水资源和水环境保障体系，促进水利可持续发展，是现代水利的重要任务，建立兼顾防灾与水资源管理的蛉渠石水库大坝安全监测与管理系统，将成为该体系的重要组成部份。 建设水利工程达标管理单位的重要考核条件：水利部为实现水利现代化而制定的水利中长期科技发展规划中提出：要重点开展水利工程自动化管理系统的研究。本项目要建立的基于现代水利、测控技术与信息技术的安全监测与管理系统，是实现水利信息化和水利现代化的必由途径，是水利工程管理单位达标的重要考核条件。 系统建设依据以下法规：水库大坝安全管理条例 国务院 1991 年颁发土石坝安全监测技术规范 SL 60-94混凝土大坝安全监测技术规范 DL/T
11、5178水利水电工程施工测量规范 SL 52 土石坝安全监测资料整编规程 SL169-96大坝安全监测自动化技术规范 DL/T5211电子设备雷击保护导则 GB7450-87电力装置的继电保护和自动装置设计规范 GB 50062电力装置的电测量仪表装置设计规范 GBJ63蛉渠石水库大坝安全监控与管理系统初步设计5安全防范工程程序与要求 GA/T75数据通信基本型控制规程 GB3453数据终端(DTE)和数据电路终端设备(DCE)之间的接口定义GE3454网络技术标准 IEEE802.3操作系统标准 GB23128电力系统实时数据通信应用协议 DL476国家一、二等水准角测量规范 GB12897
12、国家三、四等水准角测量规范 GB12897工程测量规范 GB50026水位观测标准 GB1382 系统组成系统由以下各部分组成：1 监控中心、2 计算机网络、3 水雨情遥测系统、4 大坝安全监测系统、5 闸门控制系统、6 图像监控系统、7 防雷系统。整体结构由测控网络、计算机局域网和远程互联网连接现场测控层、水库管理层和上级管理层。2.1 测控网络现场测控网络为分层分布式。设置 2 台 RTU（远程终端单元） 。其中 1 台RTU 连接渗压液位计、水位计、雨量计和温度计等；另 1 台 RTU 用于引水涵闸门控制。为了使测控系统具备开放性，易维护和可拓展，所有传感器的输出信号为标准信号或变换为标
13、准信号。中控室、RTU 和测控网络节点之间通信采用 TCP/IP 以太网网络总线。以太网网络总线适用于大坝与闸站分散分布、恶劣的环境条件。采用全双工通信协议和侦测数据并自动切换传输方向的 I/O 电路。采用接口自屏蔽技术，自动屏蔽、切换测控网络中的故障节点，以保证网络系统安全运行。广州市水利科学研究所62.2 水库管理所计算机局域网以水库管理处中控室为中心建立计算机局域网。局域网中连接数据库服务器（兼用于信息管理系统） 、在线安全监控计算机、视频监控计算机以及其它工作站。采用快速以太网技术和 TCP/IP 网络协议，实现底层测控网络与局域网之间以及网络中各计算机之间的信息交互。服务器上配置 w
14、indows 2003 server 网络操作系统、SQL 数据库管理系统和远程查询系统。通过网络和数据库管理系统，实现数据资源共享。服务器上还配置信息管理系统。各工作站运行于 Windows XP 平台。在线安全监控计算机配置监控软件系统。视频监控计算机运行视频管理软件系统。大屏幕显示器动态显示实时水、雨、工情和监控画面。监控中心主要设备包括：网络服务器兼离线管理计算机、在线监控计算机、视频监控计算机、水雨情显示屏、集线器、大屏监视器、打印机、数传电台、调制解调器、无线通信终端、控制柜和控制台等。2.3 远程互联网通过网络实现信息交互是水利工程现代化管理和水利信息化的必然趋势，也是蛉渠石水库
15、大坝安全监控与管理系统的一个环节。在水库管理处局域网服务器上建立远程查询系统和动态网页（采用 ASP 技术） ，实现远程/ 异地信息交互与信息应用。上级管理部门以及远在外地的领导与管理人员，通过互联网和浏览器远程访问水库管理处服务器。服务器端按照客户浏览器端的要求，将本地水雨工情、大坝实时安全度评判和有关分析处理结果返回给远端，为领导和管理人员提供管理调度远程决策支持。3 监控中心和监控与管理软件3.1 监控中心监控中心的设备包括：网络服务器兼用于离线管理计算机、监控计算机蛉渠石水库大坝安全监控与管理系统初步设计7（值班机） 、水雨情显示大屏幕、闭路电视硬盘录像机、打印机、交换机、调制解调器、
16、控制柜和控制台等。监控中心是整个系统的核心。以 Windows 2003 Server 为网络操作系统构成星形局域网，实现信息资源、软硬件资源共享。网络服务器内置数据库服务器 SQL Server2000，Web 服务器、文件与打印服务器，连接调制解调器，通过互联网实现远程查询功能。采用 TCPIP 通信协议，传输速率 100M，可以与外界如 Internet 互联。各计算机统一分配 IP 地址。Web 服务器上有供远程查询的实时动态主页和其他静态页。选用多媒体微机作为离线管理计算机，运行离线管理软件和办公服务软件，完成日常管理工作。配置的管理软件具有以下功能：系统管理与工程数据库管理；数据可
17、靠性检验，数据检索、统计、年报、月报、表格、图形曲线，防汛与工程运用资料查询；图形辅助资料分析，多种资料解释模型，安全监控模型，水情预报模型，预报；图像处理、多媒体演示等。在线监控计算机选用 IBM 工作站，所配置的监控软件具有以下主要功能：采集水雨情，水库大坝安全监测，实时预报，水库大坝实时安全度评判，防洪安全监控与调度。水雨情显示大屏幕可切换显示水位、雨量、库容、渗压、渗流、灌溉流量和出库流量等实时数据、监控画面和坝区监视图像。闭路电视硬盘录像机完成对溢洪道情况、大坝现场、库区现场、电站区域的实时监视，同时可以录像。3.2 系统软件主要功能信息管理系统包括以下主要功能。其功能框图见图 3-
18、1。图 3-1 信息管理软件系统功能框图3.2.1 图形辅助分析该模块提供用户通过定制控制面板参数，实现任意监测量任意时段的过程曲线察看和打印功能。3.2.2 防洪及水资源广州市水利科学研究所8（1）汛期通过用户输入各相关参数，根据实时水情、水情预报和防洪警戒水位，系统自动分析，提供具有参考价值的泄洪及防洪调度预案，执行防洪安全监控。当预报将超过警戒水位时，监控计算机声光示警，自动调洪演算，根据水雨情、大坝与下游防洪标准，给出兼顾防灾与水资源可持续利用的安全泄洪方案和防洪措施。（2）用户自行选择起调月份并将已知数据录入后，即可以输出年调度计划表供用户参考使用。3.2.3 值班监控值班监控包括六
19、大功能模块：值班监控主界面、平面图形、剖面图形、系统信息和三维可视图形，如果其参数设置中选择非历史数据，则其展示的数据均是自动刷新的实时数据。（1）值班监控主界面：主要包括三块信息：一是渗压断面实测浸润线和设计浸润线显示；二是实时水情和安全监控信息显示，并根据现有情况做出大坝安全数据异常的评判；三是实时水位和雨量过程曲线。（2）平面图形：是为用户提供从平面角度观察测点布置和实时数据的方法。应用程序启动后，首先显示的是该监测系统的总平面图（测点布置） ，或选择控件栏中的“平面图形” ，或者选择“值班监控”“平面图形” ，即可进入平面图形界面。（3）剖面图形：可从控制面板的图形参数定制选择参数，控
20、制该模块输出的内容。（4）系统信息：该模块将实现记录各时刻系统的登陆及操作信息。（5）三维可视图形：该模块将实现提供一个全面判断大坝建筑物渗压/浸润线安全信息的功能，可以判断渗压正常与否。3.2.4 数据管理该模块实现观测数据实时更新、整理、查询编辑、导入和导出等，将实时水雨情和大坝安全监测数据存储入网络数据库。3.2.5 资料整编通过对观测数据的分析，自动生成水雨情报表，年报表及统计分析表等。蛉渠石水库大坝安全监控与管理系统初步设计9并进行实时安全度评判。4 水雨情监测水雨情监测信息是水库安全管理、泄洪监控、防汛、水库兴利运用以及区域防汛、防旱统一调度的重要依据。水情自动测报子系统由 2 个
21、雨量遥测站、1 个雨量水位遥测站及中心站计算机组成。雨量水位遥测站设在水库坝前，监测坝前的降雨量和水库水位；2个雨量遥测站分别设在水库集水区有代表性的地点，用于监测库区降雨量。水情自动测报子系统采用无线通信，无线通信频点采用国家无线电管理委员会批准的水情遥测专用频段，本系统采用自报体制完成库区 3 个站的雨量/水位数据采集。系统设有测量站与中心站通话功能，为系统的维护管理提供方便。水情自动测报子系统将实现以下功能：（1）中心处理计算机功能 实时接收系统内各遥测站发来的自报数据；对接收的水文数据进行解码、纠错、检错、分类、储存；并建立历史和实时数据库；对越限参数进行告警； 根据用户要求，按所需格
22、式显示、打印水位、雨量报表和实时水位、雨量累积值； 显示地图为背景的降雨值、实时水位图；显示、打印各测量站雨量直方图及水位过程图。（2）遥测站功能 降雨末发生 1mm 的增量，遥测终端即自动采集（计数）并将雨量累计值发送出去，而且有雨强的合理性判断功能； 定时查询水位变化，当水位发生 1cm 以上的变量，遥测终端即自动采集，并将实时水位值发送出去；为防止水位波动太大造成遥测终端发射过于频繁，遥测水位具有限时发送功能；具有人工置数功能，可将流量、蒸发量、流速等参数人工置入遥测终端发送出去； 具有定时自报功能，当长时间（时间间隔可设置）没有参数变化时，遥广州市水利科学研究所10测站将自动启动报数一
23、次（参数可设置） ；本地实时水文参数显示、修改及现场设置本站站号、雨量初值等参数；具有辅助通话功能和完善的看门狗功能； 具有简化的接口电路，标准的调制波形，极高的调制频率稳定性；根据需求，可以扩展模拟量输入接口，采用定时采集发送的方式（或自报方式） ，发送大气压力、温度、风速风向等气象参数。5 大坝安全监测安全和效益是水利工程管理的基本目的，确保水库大坝安全是发挥工程效益的重要前提。国务院 91 年颁发的水库大坝安全管理条例明确规定：坝高15m 以上或库容 100 万 m3 以上的水库大坝必须进行安全监测，及时整理分析监测资料，掌握水库大坝运行状况，建立定期安全检查鉴定制度。结合水库除险加固，
24、建立较为完善的安全监测系统，对掌握水库大坝运行状况，尽早发现不安全的先兆，及时采取防范措施，防患于未然；确保水库和下游地区安全，提高现代化管理水平和发挥工程效益均有重要现实意义。蛉渠石水库原设计无监测设施，在水库的运行中增加了雨量观测，但仍不能满足水库的安全运行需要。根据土石坝安全监测技术规范 （SL6094）和小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则 （SL18996）要求，对于小型土石坝的观测，一般以肉眼检查和外部观测为主，结合本工程具体情况，适当简化，设置以下变形、渗流、水位、水文及气象等观测项目，监测点布设示意参看附录观测设施布置图5.1 变形观测大坝变形观测主要是表面沉降及位移监测。蛉渠
25、石水库大坝为小（1）型，根据要求，只需按三等精密水准进行观测。观测网须布置水准基点、工作基点和观测标点。5.1.1 水准基点水准基点是观测的基准点，应根据建筑物规模、受力区范围、地形地质条件及观测精度要求等综合考虑，原则上要求该点长期稳定，且变形值小于观测蛉渠石水库大坝安全监控与管理系统初步设计11误差。考虑工程实际情况进行监测设计，对于中型以下的水库，一般布置 12个水准基点即可，因此考虑蛉渠石水库实际情况，在大坝下游布设两个水准基点（两岸各一个） 。由于蛉渠石大坝坝基为花岗岩，地表为大坝回填花岗岩残积砂质粘性土，水准基点结构形式可以采用土基标（如图 5-1 所示）或岩基标（如图 5-2）
26、，具体结构布置按施工时现场考察情况确定。图 5-1 土基中的水准标石 图 5-2 岩基中的水准标石1-地面 2-主点 3-副点 4-最大冻土深度线 1-砼盖板 2-主点 3-副点 4-混凝土 5-新鲜岩石5.1.2 工作基点工作基点是观测位移标点的起始点或终结点，应力求布设在与所测标点处于大致相同的高程上，如坝顶、廊道或坝基两岸的山坡上，对于土坝可在每一纵排标点两端岸坡上各布设一个。采用如图 5-3 所示的结构型式：图5-3 土质上的工作基点结构示意图1-盖板 2-标点 3-填砂 4-混凝土 5-冰冻线在两岸岸坡上共设置6个工作基点，即上游坝坡左右岸各1个、下游坝坡左右岸各2个。左右岸工作基点
27、连线均平行于坝轴线。5.1.3 观测标点在坝面共设置6个变形观测点，布置两个断面上，每个断面分别在上游坝坡设1个、下游坝坡设2个观测点。5.2 渗流观测通过渗流监测和分析，可以判定大坝稳定性以及防渗、排水和反滤设施的广州市水利科学研究所12运行状况。积累监测资料建立安全监控模型后，结合水情监测进行实时安全监控。当监测值超出安全监控指标时，系统将发出警报，此时需要结合坝面位移监测资料，分析坝坡稳定性。判定有异常现象时，要加强巡视，注意渗流出逸点状况。蛉渠石水库大坝渗流观测主要反映坝体浸润线。通过浸润线监测，可判断大坝渗流是否正常，坝坡是否稳定，防渗设施是否有效，坝体内是否出现裂缝，并可验证大坝加
28、固工程施工后的效果。5.2.1 测点布置蛉渠石水库大坝长 520m 左右，进行渗流监测测点布置时，建议设四个断面，每个断面分别在上游坝坡设 1 个、下游坝坡设 2 个观测点，共 12 个渗流观测点。采用自动收缆编码式传感器测量测压管内的渗压水头。其量测精度为1cm，测压管管径为 2 寸镀锌管，管与管连接处用 2 条 8 厘钢筋焊接，管内壁不能有毛刺。5.2.2 技术要求测压管钻孔和埋管技术要求:（1）钻孔测压孔钻孔孔径 130mm，开孔直径可用 150mm。浸润线测孔必须以干钻钻进，不得用泥浆护孔壁。钻孔过程中须检测孔的垂直度，要求孔底中心与孔口中心垂直偏差130mm。（2）测压管测压管用 2
29、 寸管径镀锌钢管。绕坝渗流测压管的进水管段自坝体与岸坡接触面以下，下端应伸入至岸坡弱透水层内。浸润线测压管的进水段自设计最高浸润线以上 0.5 米至最低浸润线以下约 1 米。进水段以上为导管段，管底部留0.51.0 米长沉淀段。在进水管段纵向钻四排孔径为 8mm 的进水孔，纵向孔距约 50mm。进水段蛉渠石水库大坝安全监控与管理系统初步设计13管壁外包裹 3 层尼龙丝布后,包裹一层不锈钢筛网, 缠绕 14#铅丝，外面包 2 层土工布。（3）测压管埋设埋设测压管前用水准测量方法连测各孔孔口高程，并在各孔口设临时高程点。钻孔底倒入 20cm 厚的干净砂作垫层。逐段用接箍连接已事先加工好的测压管并置
30、入钻孔中。测压管全部放入钻孔后，管顶部高出地面约 20cm。在测压管外壁与钻孔壁之间填入粒径约 0.2mm 的干净砂加约 20%米粒石作反滤料，填至略高于进水管段上端之后，再填入粘土并层层夯实，以防雨水和地表水渗入影响渗压水位量测精度。管口外面为水泥（或钢板）保护井，上有盖板，盖板加锁。埋管后，根据孔口临时高程点标定测压管管口高程。管口、管底、进水段高、低端以及以后埋设的传感器压感位置的高程等，均须作好记录，并绘制测孔埋设示意图，作为工程资料归档保存。（4）注水试验埋设测压管后，须及时做注水试验，以确定造孔是否成功。先量测并记录测压管内水位。然后注入清水。事先准备好注入水量相当于当前水位到进水
31、段上端以上的容积。注水后即记录管内水位。以后在 2 小时内每隔 15 分钟记录一次；2 小时4 小时内每隔 30 分钟记录一次水位；以后每小时记录一次。对于壤土，若测压管内水位在 2 昼夜之内降至注水前水位，则认为造孔合乎要求。对于砂砾较多的填筑料，降至原水位历时应少于 2 昼夜。按照传感器、通信管线和防雷设施的要求埋设管口保护装置。5.3 库水位观测上游岸坡处设置水位尺和踏步。5.4 水文、气象观测自动水位计设于放水塔内，自计式雨量计设于管理站内，量水堰设于坝后河槽处。量水堰渗漏的监测采用编码式传感器，其量测精度为 0.1cm。广州市水利科学研究所146 闸门控制系统闸门监控子系统由闸位计、
32、现地监控单元(LCU)、通信单元及管理室监控主机组成。本系统在放水塔、分水闸各设置 1 套现地监控单元(LCU)及闸位计等辅助设备；现地监控单元(LCU)安装于闸门启闭机室内,闸位计安装于放水塔闸门、分水闸闸门上；。闸门监控子系统具备以下功能：（1）闸门监控主机功能： 自动检测放水塔、分水闸闸门的开/关、运行状态； 提供直观的操作界面，操作员可方便的实施闸门的启、闭操作； 具有现地控制、远方控制选择和互锁功能及定高度自动控制和定流量自动控制功能； 据有故障告警、越限告警和高经自动记录功能； 泄流量自动统计、自动操作纪录和单门开启时间、累计时间统计； 打印日报表、月报表、年报表； 动态图形显示闸
33、门启闭过程和各类操作； 建立当地实时数据库、历史数据库； 提供分级操作员安全等级设置，具有操作员自动登记功能； 具有自检和系统故障提示功能，提供查询服务。（2）现地监控单元(LCU)功能：现地监控单元(LCU) 是闸门监控子系统中最主要的自动化控制设备，由于采用分层分布结构，要求现地监控单元任务独立，功能独立，在系统故障时仍能独立自动完成各项控制任务。本工程选用施耐德公司 MICRO 系列 PLC 集成现地监控单元，放水塔、分水闸现地监控单元(LCU)采集量及通信口配置见表6-1。表 6-1 现地监控单元(LCU)的采集量及通信口配置表序号 采集类型 采集点数 设备配置 数量1 电气模拟量输入
34、 8 PLC 8 AI 模块 12 开关量输入(DI) 64 PLC 64DI 模块 1蛉渠石水库大坝安全监控与管理系统初步设计153 开关量输出(DO) 32 PLC 32DO 模块 14 RS485 串行口 1 通信模块 15 TCP/IP 口 1 通信模块 1系统设有手动/自动操作功能，其它主要功能如下： 自动采集现地闸门的开度、设备运行状态； 向上位机(监控主机) 发送实时信息； 接收上位机操作指令，自动完成操作任务； 具有闸门运行卡滞、失速等故障判断和保护功能； 接收控制箱、限位等保护信息，构成硬件、软件互锁，提供设备安全保护； 据有故障告警功能； 具有自检功能；7 图像监控子系统图
35、像监视子系统设置监视点设置见表 7-1。表 7-1 监视点设置表序号 名称 型号规格 数量 监控范围1 室外彩色一体化摄像机 SD53TC-PG-E1-X 1 坝顶左侧周边2 室外彩色一体化摄像机 SD53TC-PG-E1-X 1 坝顶右侧周边3 室外彩色一体化摄像机 SD53TC-PG-E1-X 1 管理处入口4 室外彩色一体化摄像机 SD53TC-PG-E1-X 1 分水闸周边5 室外定焦彩色摄像机 VCM7888 1 分水闸闸门建议在分水闸闸门的摄像机：室外定焦彩色摄像机 VCM7888 改为室外彩色一体化摄像机 SD53TC-PG-E1-X，这主要考虑到设备备份，好统一管理，同时可以通
36、过云台的控制，从不同方位确保开闸时的安全问题。图像监视子系统功能图像自动切换和自动扫描；图像可根据系统预定的时间在显示终端上显示并能进行自动切换，显示不广州市水利科学研究所16同监控点的图像，同时可对监控点的三可变焦镜头的变焦、聚焦、光圈、全方位云台的上、下、左、右进行控制和操作，监视监控点区域范围内的现场情况；图像手动切换：图像可由使用者手动控制，在各监视点之间进行切换；图形可控：系统可对摄像机的三可变焦镜头的变焦、聚焦、光圈、全方位云台的上、下、左、右任意组合的方向进行控制和操作，使用户得到自己满意的图像效果；多画面分割：系统在计算机上对多个摄像点的图像同时观察，并任意组合方式显示；具有硬
37、盘录像功能；远程传输功能：实时图像可通过通信对远程用户提供查询服务。8 防雷系统水利工程位于野外，容易遭受雷击；汛期更是雷击频繁，影响安全监控系统的正常运行。因此必须提高监控系统的防雷避雷性能。本系统的防雷系统设计，在内部用屏蔽技术、光电隔离、浮空等措施，提高系统本身的防雷性能；在系统外部，根据水利工程监控系统特点，加设避雷装置和地网，构造完整的防雷系统。防雷系统结构组成见示意图 8-1。图 8-1 防雷系统结构1）避雷器雷电波的主要能量集中在工频至几百赫兹（50HZ900HZ）之间，所以雷电冲击波容易和工频回路发生耦合和谐振，从交流电源进入电子设备。因此所设计福源监测系统的避雷系统采用三相电
38、源避雷器、三相零秒响应装置、单相电源避雷器、单相零秒响应装置以及抑制雷电浪涌吸收器，构成一个内外结合的多级泄放回路，可以较好地隔离电源的入雷通道。通信线路上可能出现的感应雷击电压幅度可达 5KV，远大于弱电电子设备的耐冲击电压。因此，外引通信线路必须加信号避雷器，并穿金属管屏蔽埋地，使雷电波在进入电子设备前蛉渠石水库大坝安全监控与管理系统初步设计17被疏导入地。本防雷系统设计还采用直流电源避雷器、视频避雷器、220V 电压控制避雷器等防雷设备。2）二次反击技术处理。当入侵系统的雷电波被引入地时，在引入点形成相对远处零电位的极高地电位，产生二次反击，损坏设备甚至危及人身安全。研究表明，采用等电位
39、接地的优化接地系统结构比减低地网的接地电阻更为重要。为此，应将本系统防雷空间内的所有防雷装置、建筑地网、电源零线、外引导线屏蔽层等，全部进行电气连接，构成等电位环行接地网，形成均压等电位，可避免雷电二次反击。3）避雷地网在大坝背水坝坡下埋设避雷地网。地网为环形结构，用镀锌扁铁构建。要求地网接地电阻不大于 4 欧姆。扁铁焊接面应大于 9 平方厘米，并作防锈蚀处理。地网埋地深度大于 0.7 米，每隔 2 米左右加焊长 2 米的角铁接地体，深入埋地。预留电源、设备、管线的接地点，均焊接扁铁引出。通过将电气设备、信号地与电源地一点接地，构成等电位连接。9 工程概算收费标准和计费依据主要是依照水利部水利水电建筑工程概算定额和广东省水利水电建筑工程概算定额，下面分别介绍本各费用组成。
