豐滿大壩重建施工期老壩漏水自動化設(shè)備改造及運行測試

李作光，范永思，于承躍，劉寶睿，劉桂紅

（豐滿發(fā)電廠，吉林省吉林市 132108）

1 概述

豐滿大壩漏水自動化始建于2004年，壩基、壩體漏水觀測采用LS-4測量裝置，采集器為哈爾濱今星微電子科技有限公司的單站控制器；現(xiàn)壩基、壩體、接縫漏水共計安裝110個測點箱；系統(tǒng)運行近8年，漏水CAN采集控制器已接近使用壽命。設(shè)備老化嚴重，現(xiàn)已處于癱瘓狀態(tài)，嚴重影響汛期大壩的正常觀測。2014年5月15日～11月10日結(jié)合豐滿大壩重建工程對老壩漏水自動化系統(tǒng)進行了改造和運行測試工作。

2 自動化系統(tǒng)的基本構(gòu)成

單孔漏水自動化監(jiān)測系統(tǒng)的組成主要有以下幾個部分：上位計算機、控制端、控制系統(tǒng)、采集控制端、采集器。

2.1 上位計算機

上位計算機位于觀測班機房內(nèi)，操作系統(tǒng)為Windows 2008 server 中文版，并安裝了Office 2013，Visual Basic 6.0，Active Report 1.2。

軟件采用Microsoft Visual basic 6.0 編寫。設(shè)備參數(shù)和觀測數(shù)據(jù)使用SQL server 格式進行存處。

2.2 控制端

控制端是控制系統(tǒng)與上位計算機進行通信的接口，接口是計算機串口即使用RS-232與CAN總線進行通信。

2.2.1 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是由交流電源、二芯屏蔽的CAN總線、中繼器、氣壓采集器、終端電阻以及采集器的參數(shù)設(shè)定等。

2.2.2 采集控制端

采集控制端即采集控制器，它由兩部分組成：一是CAN總線通訊部分，負責數(shù)據(jù)的傳輸；二是采集控制部分，負責采集器的采集控制以及數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

2.2.3 采集器（傳感器）

采集器是哈爾濱今星微電子科技有限公司生產(chǎn)的DKLS-Ⅲ型漏水箱作為傳感器。

3 系統(tǒng)的運行情況測試

3.1 測值準確性測試

3.1.1 儀器原理

采用哈爾濱今星微電子科技有限公司生產(chǎn)的DKLS-Ⅲ型滲漏量測量箱進行自動化監(jiān)測，該系統(tǒng)采用模擬人工觀測的方法，具有精度高、耐潮濕、測量范圍寬等特點。

3.1.2 測試方法

對滲漏量測量箱進行了準確性測試。測試方法如下：對各測點漏水量進行人工觀測，同時進行自動化測讀，對兩者進行對比分析。

3.1.3 評價標準

式中：X自——自動化系統(tǒng)實測值；

X人——人工測值；

σ自——自動化系統(tǒng)測量精度；

σ人——人工觀測精度。

自動化測量時，考慮測量設(shè)備的技術(shù)性能指標，自動化測量精度取0.1L/min，人工測量精度取0.1L/min。因此自動化測值與人工測值之差的絕對值應滿足:

確定本次儀器鑒定的標準如下：

3.1.4 測試成果

表1 滲漏量自動、人工測值比測表 L/min

2014年11月9日進行了人工測值和自動化測值的比測工作，由于是低水位時期，部分排水孔無滲漏量，本次只對有滲漏量的觀測孔進行人工測值和自動測值的比測。人工觀測采用精密量杯，日常用普通大刻度量杯，故比測時人工觀測精度高于日常測量時的人工觀測精度。人工與自動觀測對比結(jié)果見表1，由表1可看出：壩體接縫F23-24號孔滲漏量自動與人工測值比測等級評價為合格，觀測精度一般。其余觀測孔的等級評價精度都為優(yōu)秀，觀測精度較高。壩體接縫F23-24號孔自動觀測精度一般的原因分析認為是，該孔滲漏量和流速都較大，致使自動漏水箱的上位反饋接點受漏水涌浪的影響較大，建議在自動化漏水箱的入口處加緩沖裝置以降低流速。

3.2 測值精度測試

對滲漏量自動化系統(tǒng)進行重復測試。參照國內(nèi)大壩監(jiān)測設(shè)備的評價部門在經(jīng)驗基礎(chǔ)上制定的標準，制定的評價標準如下：

2014年11月9日進行了滲漏量自動化系統(tǒng)重復測試，重復觀測20次（n=20），測試結(jié)果見表2。由于是低水位時期，部分排水孔無滲漏量，本次只對有滲漏量的觀測孔進行自動系統(tǒng)重復測試。從表2可見，各測點的重復測試結(jié)果均為優(yōu)秀，測量相對誤差最小值為0.50%、最大值為2.00%均小于5%，說明該系統(tǒng)的測量精度較高。

3.3 測值過程線測試分析

表2 滲漏量自動化測值精度測試表 L/min

圖1 12、14壩段壩基漏水量與庫水位過程線

選取改造前后的壩基漏水自動化測值繪制壩基漏水與庫水位過程線進行分析，見圖1～圖3。

由圖1～圖3可看出，①改造前后觀測數(shù)據(jù)銜接比較好。②2014年10月22日之前的壩基漏水量過程線隨著庫水位的變化而變化，即庫水位升高，壩基漏水量測值增大。庫水位下降，壩基漏水量測值減小。③ 2014年10月22日之后的壩基漏水量過程線明顯有下降的趨勢。2014年12月23日全壩壩基單孔總滲漏量測值相對10月22日減小11.10 L/ min，減小最大的是37壩段2.64 L/min，其次是39壩段減小1.80 L/min。這是由于位于老壩下游的新壩進行基礎(chǔ)開挖所致，是規(guī)律性的變化。改造后的漏水量自動化系統(tǒng)能夠很好地觀測出新壩基礎(chǔ)開挖對老壩壩基漏水量的影響情況。

圖2 23、38壩段壩基漏水量與庫水位過程線

圖3 46壩段壩基漏水量、壩基全壩漏水量與庫水位過程線

3.4 系統(tǒng)觀測一次耗時間測試

選擇漏水所有測點（共計130個），每測點觀測1測回，進行觀測，重發(fā)出觀測命令開始計時，到最后一個測點測完成，共耗時40 min。

3.5 系統(tǒng)通信情況測試

重復發(fā)觀測命令觀測20次，系統(tǒng)通信及觀測數(shù)據(jù)正常。

4 結(jié)束語

本次改造工程在豐滿發(fā)電廠和哈爾濱今星微電子科技有限公司的共同努力下，圓滿完成了任務。通過對改造后漏水自動化系統(tǒng)的測試，從中可看出改造后的系統(tǒng)滿足大壩觀測的要求。各項指標均達到了技術(shù)協(xié)議的要求。改造后的漏水量自動化系統(tǒng)能夠很好地觀測出新壩基礎(chǔ)開挖對老壩壩基漏水的影響情況。該項工程必將在豐滿大壩重建工程中發(fā)揮巨大作用。