CN201522257U - 坝基倾斜自动化监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种监测水坝坝体基础断层变形情况的仪器，即坝基倾斜自动化监测系统。包括自动化数据采集装置，即至少包括两个固定在坝体上的间隔测点，每个测点设有装液体的测点箱，两测点箱液位下之间通过连通水管连接，两测点箱液位上之间通过压力平衡管连接，每个测点箱内设有位移传感器。当坝基受外界荷载因素变化影响发生变形时，测点箱内液位发生变化，磁致伸缩仪测出液位变化，在上位机上将实时显示磁致伸缩仪的测值，两测值之差即为坝基倾斜位移量。对坝基变形的影响系统实现了自动采集坝段基础倾斜量、实时显示数据、按要求的时间间隔自动保存监测数据、随时查看历史数据、自动计算和显示数据过程线等功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种监测水坝坝体基础断层变形情况的仪器，即坝基倾斜自动化监测系统。
背景技术
在现有技术中，按照《混凝土坝安全监测技术规范》-DL/T5178-2003规定，I级建筑物坝基应该具有倾斜和位移监测项目。为了监视坝段大断层运行状态，通常安装一定长度的水管倾斜仪，需人工定时定期巡视检查，观测人员劳动强度大，并且不能及时、准确采集数据，无法保证大坝安全稳定运行。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述不足而提供一种保证大坝安全运行，对坝基倾斜实时自动化监测的坝基倾斜自动化监测系统。
本实用新型的技术解决方案是：利用连通管原理，在坝体上设置两个测点，连通管随大坝产生变形时两端水管液面便相对于仪器产生位移，利用位移传感器测量此位移值。设仪器第一次读数为a1、b1，第二次读数为a2、b2，则两次位移h为：h＝(a2-b2)-(a1-b1)，即可知道坝体位移数据。
坝基倾斜自动化监测系统包括自动化数据采集装置和信息管理系统，所述的自动化数据采集装置包括至少两个固定在坝体上的间隔测点(按照坝体部位可以设置多个监测点)，每个测点设有装液体的测点箱，两测点箱液位下之间通过连通水管连接，两测点箱液位上之间通过压力平衡管连接，每个测点箱内设有位移传感器。所述的控制系统包括上位机、转发器和下位机；上位机由数据采集计算机、数据管理计算机和服务器等组成自动化局域网；下位机包括主站、至少一个分站和连接位移传感器；主站由电源模块(CPS21100)、CPU模块(CUP111303)、以太网(NOE77100，100Mbps)模块、NOM模块(140NOM21100施耐德MB+网络适配器)组成，分站由电源通讯模块(CRA21120)、ACI模拟量输入模块(ACI04000)、底板组成。当坝基受外界荷载因素变化影响发生变形时，测点箱内液位发生变化，磁致伸缩仪测出液位变化，在上位机上将实时显示磁致伸缩仪的测值，两测值之差即为坝基倾斜位移量。
本实用新型的优点是：1、将PLC系统和微脉冲位移传感器应用到坝工倾斜监测，对坝基变形的影响系统实现了自动采集坝段基础倾斜量、实时显示数据、按要求的时间间隔自动保存监测数据、随时查看历史数据、自动计算和显示数据过程线等功能。2、系统具有便于维护、易于扩充和操作简单等特点，基础倾斜监测数据规律性好，系统达到了大坝监测自动化系统实用化要求。倾斜自动监测精度高，系统可以在大坝基础变形小、环境潮湿等恶劣环境下稳定运行，有一定的先进性，值得推广应用。
下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。
附图说明
图1是坝段测点装置布置示意结构简图；
图2是本实用新型系统框图。
具体实施方式
参见图1，坝基倾斜自动化监测系统包括自动化数据采集装置和信息管理系统，自动化数据采集装置包括至少两个固定在坝体上的间隔测点1、2，每个测点设有装液体的测点箱3、4，两测点箱3、4液位下之间通过连通水管5连接，两测点箱3、4液位上之间通过压力平衡管6连接，每个测点箱3、4内设有位移传感器7，选为德国巴鲁夫微脉冲位移传感器，该传感器在基础廊道阴冷潮湿恶劣环境中，能够连续、准确、可靠的监测数据，长期稳定运行未发生任何故障。微脉冲位移传感器支架要求使用防磁材料，测点箱使用2mm不锈钢制作。测点1、2基座采用砼基座或通过连接件与坝体固定连接。
参见图2，控制系统包括上位机、转发器和下位机；上位机由数据采集计算机、数据管理计算机和服务器等组成自动化局域网；下位机包括主站、至少一个分站(对应测点设立)和连接位移传感器。主站由电源模块、CPU模块、以太网(100Mbps)模块、NOM模块组成；分站由电源通讯模块、ACI模拟量输入模块、底板组成。
数据采集计算机使用研华工控机，计算机上安装INTOUCH7.1工业软件，主要是用于数据采集，实时监控等。数据管理计算机使用普通PC机，计算机上安装Concept2.2软件，主要用于数据管理和下位机程序编写、传输、调试。数据服务器采用DELL2500型服务器，为了保证数据安全数据硬盘做RAID1，两块硬盘互相备份。服务器上安装了WIN2000 SERVER和SQLSERVER2000，主要用于数据存储、计算机网络管理等。
软件编写包括上位机和下位机软件。其中上位机软件采用INTOUCH7.1编写，主要包括界面编写、系统设置编写、标记名编写、存储编写等。下位机软件采用Concept2.2编写，编写后通过网络下载到下位机主站PLC模块上。在服务器数据库上建立基础倾斜安全监测自动化表，数据库结构见表1。
表1
| 字段名称 | ID | jdate | jtime | bja | bjb | bjh |
| 类型 | Int | Char | Char | decimal | decimal | decimal |
| 字段名称 | bja26 | bjb26 | bjh26 | bja28 | bjb28 | bjh28 |
| 类型 | decimal | decimal | decimal | decimal | decimal | decimal |
测点布置：本例中49#坝段基础倾斜自动化安装在基础横廊内，共两个测点。为了能与原系统进行对比分析或者是在自动化出现故障时，人工项目仍然能继续测量，人工项目仍然要保留。新测点分别布置在两个旧点内侧，两点间距离为60米。26#、28#坝段基础倾斜自动化安装在空腔内，每个坝段2个测点，系统安装高程为230.75米。49#坝段基础倾斜自动化测点基座采用钢筋混凝土浇筑，混凝土为C25，插筋使用直径32螺纹钢，插筋深入基础下1.5米。26#、28#坝段仪器测点箱通过连接件直接固定在坝体上。
线缆敷设：每支仪器至分站箱采用4芯屏蔽水工电缆，电缆挂在事先敷设好的钢绞线上。仪器通过螺纹与仪器座连接，仪器电缆通过密封接线盒与传输电缆连接。
系统的数据管理由服务器、工控机、网络交换机组成。系统的数据采集控制采用具有抗恶劣环境、可靠性及高的工业用Modicon昆腾140系列可编程序控制器(简称PLC)。统计系统采集单元平均无故障工作时间MTBF＞6300h，满足大坝安全监测自动化技术规范。
设有实时显示界面。当坝基受外界荷载因素变化影响发生变形时，测点箱内液位发生变化，磁致伸缩仪测出液位变化，在上位机上将实时显示磁致伸缩仪的测值，两测值之差即为坝基倾斜位移量。
监测数据举例
对49#坝段基础倾斜数据进行测试，1分钟内连续观测20个测值如下表所示，上游测点最大变幅0.013mm，下游点测值最大变幅0.006mm。上游点测值中误差为0.004mm，下游点测值中误差为0.003mm，坝基倾斜量中误差为0.006mm。监测数据无异常变化，稳定性好。
49#坝段基础倾斜1分钟连续监测测值统计表
在库水位变化不大情况下，考察24小时49#坝段倾斜测值变化，测值如下表所示，上游点测值最大变幅0.007mm，下游点测值最大变幅0.013mm。上游点测值中误差为0.003mm，下游点测值中误差为0.004mm，坝基倾斜量中误差为0.005mm，监测数据稳定性好。
49#坝段基础倾斜24小时连续监测测值统计表
Claims (2)
1.一种坝基倾斜自动化监测系统，其特征在于包括自动化数据采集装置和信息管理系统，所述的自动化数据采集装置包括至少两个固定在坝体上的间隔测点（1、2），每个测点（1、2）设有装液体的测点箱（3、4），两测点箱（3、4）液位下之间通过连通水管（5）连接，两测点箱（3、4）液位上之间通过压力平衡管（6）连接，每个测点箱（3、4）内设有位移传感器（7）。
2.按照权利要求1所述的坝基倾斜自动化监测系统，其特征在于控制系统包括上位机、转发器和下位机；上位机由数据采集计算机、数据管理计算机和服务器等组成自动化局域网包括主站、至少一个分站和连接位移传感器；主站由电源模块、CPU模块、以太网100Mbps模块、NOM模块组成，分站由电源通讯模块、ACI模拟量输入模块、底板组成。
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