乌江东风水电站枢纽安全监测自动化系统改造与实施

摘要

乌江东风水电站枢纽安全监测改造的目的是为了及时掌握大坝的运行状况，通过对大坝的实时监测，为工程安全管理快速、准确地提供第一手观测资料，为及时决策提供依据。 系统改造研究的技术方法包括智能分布式Geomation 2380数据采集系统；现场总线(光纤)通讯方式；通过光缆总线、网络服务器、交换机建立了局域网。局域网设计的组网模型为二级结构：即分组和桌面。信管软件研制主要采用windows2000/XP/2003系统下微软的最新开发工具VisualStudio.net开发完成，分析计算部分采用Digital Fortran 6.0等工具开发完成，数据库采用Microsoft SQL SERVER 2000数据库。针对工程的实际情况建立了各主要监测物理量的监控数学模型，包括单点统计、混合模型、一维、二维分布模型等，设置了监控指标，在线监测；运用产生式(规则)专家系统实现离线综合分析推理。 系统改造研制开发的主要工作有：对Geomation 2380采集系统和卡尔逊式仪器测量模块进行了开发改造，解决了原Geomation 2380采集模块测量卡尔逊仪器测量不准问题；建立了观测局域网，解决了数据采集系统与信息管理分析系统的连接，实现大坝安全的在线监控与实时分析和信息查询；设置了人工比测接口；软件模块设有人工录入数据、半自动化监测系统数据接口等。 通过本次监测自动化系统的研制开发，基本上将东风水电站枢纽各水工建筑物埋设仪器接入自动化，实现了在线观测、离线分析。并针对卡尔逊仪器5芯测量问题，成功运用ASM模块替代RRM模块，消除了芯线电阻的影响。监测数据信息管理软件(DSMIMAS)在整体设计上结合工程实际具有针对性及实用性。

目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 系统研究的目的和意义

1.2 研究现状

1.2.1 监测项目和监测仪器

1.2.2 国内外大坝安全监测自动化系统发展

1.3 课题研究背景

1.3.1 电站概况

1.3.2 东风水电站原安全监测情况

1.3.3 东风水电站原安全监测存在的问题

1.4 课题的主要目的及任务的提出

1.4.1 系统改造的目的

1.4.2 系统改造的原则

1.4.3 系统改造后总体功能和性能指标

1.4.4 系统改造主要工作任务

1.4.5 项目改造的实施安排

1.5 课题的主要难点及解决办法

2 数据采集系统的设计改造

2.1 GEOMATION 2380 MCU数据采集系统技术性能

2.1.1 2380MCU测控模块技术性能

2.1.2 采集软件技术性能

2.2 原观测仪器的检查

2.2.1 东风电站枢纽内部原观测仪器布置情况

2.2.2 甄别标准

2.2.3 各类仪器基本原理

2.2.4 检查方法

2.2.5 检查结果

2.3 数据采集系统接入观测仪器的设计改造

2.3.1 现场 MCU配置

2.3.2 观测仪器的增加补充设计

2.4 系统通讯网络及 MCU拓扑分布

2.5 CARLSON仪器在 MCU模块中设计改造

2.5.1 卡尔逊式仪器在 MCU原采集系统模块运用原理及存在问题

2.5.2 ASM模块接入卡尔逊式仪器的可行性研究与实施

2.5.3 C-ASM模块的产生

2.5.4 CARLSON仪器在 C-ASM模块中技术改造

2.5.5 实施后的效果

3 观测局域网设计改造

3.1 应用需求

3.2 网络规模

3.3 技术要求

3.4 设计要点

3.5 网络设备技术指标要求

4 东风大坝安全监测信息管理分析系统研制开发

4.1 东风大坝安全监测信息管理系统概述

4.1.1 系统简介

4.1.2 系统目标功能

4.1.3 系统主要特点

4.2 总体设计

4.2.1 硬件平台

4.2.2 软件平台

4.2.3 开发工具

4.2.4 软件结构

4.2.5 网络结构

4.2.6 系统物理结构

4.2.7 软件功能

4.2.8 软件组成

4.3 数据库系统

4.3.1 概述

4.3.2 数据库逻辑设计

4.3.3 数据库安全

4.4 系统管理

4.4.1 系统安全管理

4.4.2 系统文件管理

4.4.3 数据库管理

4.4.4 远程控制

4.4.5 网络通讯

4.4.6 系统日志与警报

4.4.7 软件自动升级

4.5 监测信息管理

4.5.1 大坝安全文档管理

4.5.2 项目测点仪器管理

4.5.3 监测资料入库

4.5.4 监测数据整编换算

4.5.5 观测数据管理

4.5.6 巡视检查信息管理

4.6 在线综合分析子系统

4.6.1 各类标准检查

4.6.2 单点信息定量化

4.6.3 在线综合推理

4.7 离线综合分析子系统

4.7.1 特征值统计分析

4.7.2 图形分析

4.7.3 监控模型分析

4.7.4 综合分析推理

4.8 综合查询及报表子系统

4.8.1 综合查询

4.8.2 监测报表

4.9 WEB查询子系统

4.9.1 概述

4.9.2 总体设计

4.9.3 WEB应用程序功能设计

4.9.4 IE客户系统设计

4.10 系统的开发研制

4.10.1 系统开发程序软件

4.10.2 版本

4.10.3 系统文件表

5 系统安装与调试

5.1 概述

5.2 老测站的清理

5.3 仪器电缆和电源电缆的敷设

5.4 仪器引线进 MCU装置

5.5 新增仪器安装

5.5.1 新增仪器安装清单、位置

5.5.2 气压计/温度计

5.5.3 新增仪器在安装过程中出现的问题及解决

5.6 人工接口的性能及系统仪器比测

5.7 系统调试

5.7.1 传感器电缆与 MCU的连接

5.7.2 通信电缆的连接

5.7.3 MCU的单机调试

5.7.4 数据采集软件的安装与 MCU联机调试

6 坝体变形监控模型计算实例

6.1 建立模型

6.2 因子选择

6.3 计算程序

6.4 输出结果

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献

附录I

一、发表的论文

二、获奖情况

附录II