一、  基本情况

        某电站是沙江下游最末一个梯级电站,位于两省交界处,距市区20公里,设计装机容量600万

千瓦,坝高384米,是我国第三大水电站。该项目是国家十一五计划重点工程,已于2004年底正式

开工。

        一期土石围堰防渗墙选取四个断面安装固定式测斜仪监测盛水后围堰的变形情况。总深度约

137米。分别为44米,44米,21米,28米。布置固定式测斜仪分别为8支、8支、5支和6支。工程要

求3月底进场,四月初安装完毕。时间紧,任务重。是一项比较特殊的而重要的工作。

二、  技术方案   

      根据以上阐述的基本情况,我们拟采取分阶段完成自动化监测的工作,第一阶段,安装探头,

在管口采集数据,进行人工计算分析,制作工作报表和图示;第二阶段,管口采集数据,交由计算

机处理,形成工作报表和图示;第三阶段,数据直接、实时传输到计算机,设定一个报警极限值,

做到无人值守,超限报警,历史数据随时查询。

      工作原理
   
      固定式测斜系统由若干个探头串、数据传输设备、微机数据处理系统组成。固定式测斜系统的

探头一般安装在预料有位移发生的区域,探头串安装在套管内,分布在这些区域。地层和结构物移

动引起套管位移,迫使套管从初始位置变形到新的位置,探头通过自身斜度(倾角)的变化可以输出

响应的信号,通过通讯网络传输到上位机,上位机经过处理比较,可绘制出位移曲线图,及时反应

出位移变化情况。

系统技术指标:

a. 系统测斜点数可增加扩展,最多为1024 点。

b. 测斜信号有线传输距离1km。

c. 系统长期不断电工作。

d. 系统工作寿命为10年。

e. 系统部件故障可自检,报警。

f. 数据实时采集记录。

测斜探头指标:

a. 测量范围:±30°

b. 测量精度:0.1%FS

c. 分辨率:  0.03%FS

d. 温度系数:0.001%FS/℃

e. 输出信号:±5V±0.5%;±2V±0.5%

f.灵敏度: 8″

g.震动:5g, 20~2000Hz,方向与导轮平面垂直

h.冲击:100g

J.导轮间距:500mm

K.供电电压:±15V

环境条件指标:

a. 工作温度:-10℃ ~ +50℃。

b. 探头工作抗压:7.845 × 105Pa (相当水深80m ~ 100m 的压力)

c. 抗腐蚀( 潮湿和渗水环境条件下 )。

功能介绍   

       固定式测斜系统的通讯网络由两层局域网组成,第一层局域网称为读数仪传输网络,第二层局

域网络称为探头采集网络。固定式测斜系统工作时,测斜探头中的传感器输出的模拟量测斜信号由

安装在测斜探头内的测斜探头采集电路转换成数字信号,探头采集网络将多支探头采集的测斜数字

信号传输到数字通讯读数仪。读数仪传输网络再将多个数字通讯读数仪采集的测斜数字信号传输到

数据处理中心操作站。
   
       上位机系统用WIN98、WIN2000操作系统,与探头的数据交换采用标准RS232接口。上位机将

据进行处理比较、超值报警,以图形的形式显示,及时储存,与网络其他计算机共享,让多个工

人员在各自办公室同时都能看到被监测对象的实际情况。
 
关键技术问题及解决途径

a. 解决测斜探头温度漂移的补偿问题:

        传感器的稳定性决定着整个测量系统数据信息的准确性,时间、温度等环境的变化,可导致传

感器的漂移,而温度漂移最为主要。本方案通过例行实验来确定一个进行温度补偿的数学模型,然

后通过软件温度补偿的方式,确保测量数据的准确可靠。

b.  测斜信号A/D采集电路的自动校准:

        测斜探头长期埋于地下,不能拿到地面上进行定期校准,所以要保证A/D采集电路的漂移不影

响测斜信号的采集精度,就要求测斜信号A/D采集电路具有自动校准功能。我们在方案中,设计了

高精度电压基准源产生的电压基准信号,作为模拟量采集的比较基准,用它矫正A/D采集电路的漂

移。

c.   通讯网络故障的自动检测和双机热备的控制方式:

        固定式测斜系统要长期不间断地监测运行,就要求系统具有故障的自动检测和处理功能。我们

在方案上采取冗余技术,在系统设计中采取自动切换备用设备的方法来解决。

d.  节电问题:

        现场一个测斜井内装有多支测斜探头,并且安装在现场的数字通讯读数仪和电台都需要供电,

因此,现场设备必须考虑节电问题。我们在方案中,设计“运行”和“待机睡眠”两种工作状态来

达到
节电的目的。在“待机睡眠”工作状态下,关闭大部分设备的供电,在进入“运行”状态时,

再恢复设
备的供电。“运行”和“待机睡眠”两种工作状态自动控制完成,不需人工干预。
 



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