监测自动化系统维护作业手册.docx
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监测自动化系统维护作业手册
天生桥水力发电总厂发布
2007-**-**实施
2007-**-**发布
水工建筑物安全监测自动化系统维护作业手册
V1.0
Q/TSQ2ZY***—2007
Q/TSQ2
天生桥水力发电总厂企业标准
附件
版本号：
V1.1
目录
前言3
1主要内容4
2适用范围4
3职责4
4术语和定义4
5规范性引用文件及标准5
6维护所需工器具及材料5
7系统概述6
8设备技术参数11
9系统的运行管理16
10作业流程图18
11系统维护19
11.1维护工作的准备19
11.2作业安全注意事项19
11.3故障的判断及分析20
11.4系统维护20
11.4.1固定式测斜仪安装20
11.4.2渗压计安装21
11.4.3垂线座标仪安装21
11.4.4双金属管标仪安装22
11.4.5静力水准仪安装23
11.4.6扬压力计安装24
11.4.7量水堰安装24
11.4.8测缝计安装25
11.4.9多点变位计安装25
11.4.10DAU2000采集单元安装26
11.4.11数据采集模块的维护29
11.4.12NDA电源模块故障处理31
11.4.13加热器故障的检查处理31
11.4.14内观仪器的判断方法31
11.4.15仪器电缆的焊接方法32
11.4.16系统网络的维护33
11.4.17拷机软件程序的安装及配置37
11.5维护后续工作38
12附表39
1前言
为了规范天生桥二级水电站水工建筑物监测自动化系统的运行维护管理工作，使监测自动化系统在日常工作中发挥应有的作用，让维护人员对系统出现的故障做到及时分析、判断、处理，确保水工建筑物监测自动化系统的稳定运行，并按照此程序顺利开展系统运行维护工作，特制定本作业手册。
本标准由天生桥水力发电总厂标准化委员会提出。
本标准由天生桥水力发电总厂生产部负责解释。
本标准起草人：
毛清华
本标准审核人：
鄢永昌、晏祖江、赵鑫、黄学铭
本标准批准人：
监测自动化系统维护作业手册
11 主要内容
本作业手册主要介绍天生桥二级水电站安全监测自动化系统设备配置、技术参数、维护、故障判断及处理等内容。
12 适用范围
1）本作业手册规定了天生桥二级水电站水工观测维护班进行监测自动化系统检查及维护工作的内容及要求。
2）本作业手册适用于天生桥水力发电总厂水工观测维护班班员。
3）本作业手册仅适用于南瑞公司DAMS4.0系统维护作业。
13 职责
1）水工观测维护班负责天生桥二级水电站监测自动化系统运行维护管理工作。
2）当系统发生故障时，应及时进行分析、判断、处理，恢复系统正常运行，对不能处理的故障，应及时通知厂家或有关部门，并协助厂家进行处理。
3）系统维护人员应遵照本作业手册进行自动化系统检查维护工作。
14 术语和定义
下列术语和定义适用于本手册。
1）数据库----数据库是为了方便存档、查找、展示等高效率的操作方式，配合相关程式而出现的一种资料库。
2）读数仪----便携式数据读取装置。
3）采集系统----对监测仪器信号进行数据采集的硬、软件系统。
4）数据缺失率----未能测得的有效数据个数与应测的数据个数之比。
5）平均维修时间----修复故障所需时间的平均值。
6）平均无故障工作时间----两次相邻故障间工作时间的平均值。
7）监测点----监测仪器布置的位置。
8）监测管理中心站----安装大坝安全监测管理计算机、监测管理软件和相关外部设备的场所。
9）监测站----安装集线箱或数据采集装置的位置或场所。
10）自动控制方式----数据采集装置按照设定的时间进行数据的采集和存储，并将数据上传到采集计算机。
11）数据采集装置----按某种数据采集方式进行数据采集的设备。
12）监测仪器----基于各种原理的传感器和测量装置。
13）网络适配器---一般指计算机网卡（PCI卡和无线卡）。
14）网桥----工作在数据链路层，将两个局域网（LAN）连起来，根据MAC地址（物理地址）来转发帧的装置。
15）串行网关----是一种充当转换重任的设备。
在使用不同的通信协议、数据格式或语言,甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。
16）光收发器----一种可以在网络控制中将电信号转换成光信号后发送到光纤上，在接受端将光脉冲转换成电信号的装置。
17）中继器----连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。
18）变形----因荷载作用而引起结构外形或尺寸的改变为变形。
结构任一点的变形为位移。
19）监测系统----由布置在大坝或工程结构物上的监测仪器及采集系统组成的系统。
20）滑坡----土体或岩体顺坡向地向下移动。
21）扬压力----作用在坝基面向上的水压力。
22）初始值----仪器设备埋设安装后的首次测值为初值。
仪器设备埋设安装后正常稳定工作前的测值为初始值。
23）故障率----发生故障的事件数和总事件数之比。
24）异常----背离正常或一般规律的现象。
25）监控指标----对已建坝的荷载或效应量所规定的界限值。
该值可以是设计值；当有足够的监测资料时，也可是经分析求得的允许值（或允许范围）。
前者称设计监控指标，后者称运行监控指标。
15 规范性引用文件及标准
下列文件中的条款通过本手册的引用而成为本手册的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本手册，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
1）《混凝土坝安全监测技术规范》部颁DL/T5178--2003
2）《大坝安全监测自动化技术规范》DL/T5211—2005
3）《水工建筑物运行管理程序》
16 维护所需工器具及材料
系统维护工作中需要使用的工具及材料见表1。
表1：
系统维护工器具表
序号
维护所需的工器具
维护所需的材料
维护所需的安全用品
1
万用表
剥线钳
冷押头
防滑鞋
2
气烙铁
压线钳
绝缘胶带
安全绳
3
电烙铁
防爆电筒
水工电缆
安全带
4
绝缘摇表
多功能插座
活性焊锡丝
安全帽
5
RS232/485转接线
单面刀片
绝缘套管
安全背心
6
RS232-USB转接线
吕合金折叠梯子
生胶带
水靴
7
RJ45网线
剪刀
自粘性胶带
绝缘手套
8
电锤
垂线标定工具
线扎
绝缘梯子
9
验电笔
活动扳手
电源电缆
墨镜
10
记号笔
管子钳
通讯电缆
线手套
11
毛笔
抹布
膨胀螺钉
蛇药
12
千分表
保险管
PVC保护管
防暑药
13
人工水位计
机油壶
膨胀螺钉
14
NDA地址设定程序
电工刀
砂布
15
钢卷尺
手动式吸锡泵
热熔胶带
16
串行网关
老虎钳
17
NDA拷机程序
梅花起子
电缆标识签
18
NDA5101电源模块
一字起
防锈漆
19
防火泥
仪表小起子
自动喷漆
20
笔记本电脑
钢丝刷
汽车防冻液
21
电工组合工具
毛刷
硅油
22
PCMCIA卡
压力表
透平油
23
DAU保护箱钥匙
钢钎
丙酮
24
CD-R光盘
氧化铝砂布
除锈剂
25
CD-RW可擦写光盘
便携式计算机
102胶水
26
小铁铲
NDA3100通讯模块
火机气体
27
灰刀
NDA3200中继器
纯净水
28
小铁锤
网络交换机
29
光收发器
网络适配器
硅硐玻璃胶
17 系统概述
天生桥二级水电站水工建筑物安全监测自动化系统包括大坝、引水隧洞、首部边坡、厂区边坡四个部分，系统采用南瑞集团公司的DAMS-4型智能分布式系统，即测量控制单元选用DAU2000型数据采集单元，应用软件采用DSIMS2.0软件（2004年12月14日升级为DSIMS4.0，目前，DSIMS4.0系统的服务器负责数据采集，DSIMS2.0系统的服务器负责系统数据备份），整个系统由安装在现场的传感器、测控单元、工控机、服务器、工作组计算机和通讯网络共同组成；测控单元布置在现场传感器附近，对各类传感器进行数据采集、A/D转换、实现数据存储及与监控主机的双向数据交换等，如图1所示。
安装集成的软件可在Windows9X/2000/NT平台下稳定运行，具有远方监控和任意加密测量，以及数据库管理、报表制作、图形制作等功能；系统还可从二级电站水情数据库中提取二级水库的日平均水位、时刻水位、降雨量等环境数据进行相关性分析。
图1：
天生桥二级水电站安全监测自动化系统网络结构图
图2：
天生桥大坝安全检测系统更新改造工程自动化测点布置图
图3：
天生桥二级水电站右岸边坡监测点平面布置图
图4：
天生桥二级水电站厂区边坡监测点平面布置图
图五：
隧洞布置图
18 设备技术参数
1）DAU2000型数据采集单元
DAU2000数据采集单元主要组成部件有：
NDA系列智能数据采集模块、NDA专用不间断电源、NDA通信模块、防潮加热器和多功能分线排等部分。
这些部件安装在一个密封箱内。
主要技术指标
通道数：
标准配置8～32个通道，即1～3个NDA数据采集智能模块；
采样对象：
电容式、电阻式、压阻式、电感式、振弦式（国内外、单双线圈），电位器式、RS485总线式等传感器；此外还可采集输出为电流、电压等带有变送器的传感器；
测量方式：
定时、间断、单检、巡检、选测或任设测点群；
定时间隔：
1分钟～每月采样一次，可设置；
采样时间：
1S～5S／点；
数据存储容量：
大于100~300测次；
平均无故障时间（MTBF）：
20000h
系统防雷电感应：
500W～1500W；
适应工作环境：
温度－10℃～＋50℃（－25℃～＋60℃可选），湿度≤95％
2）NDA1103型数据采集智能模块
NDA1103型数据采集智能模块用于自动采集Carlson仪器的信号。
主要技术指标
通道数：
8
量程：
电阻和：
40.02～120.02Ω
电阻比：
0.8000～1.2000
精度：
｜△RT｜≤0.02Ω ｜△Z｜≤0.0002
分辨率：
RT：
0.01Ω，Z：
0.0001
测量时间：
2～5s/point
通信接口：
EIA-RS-485
存储容量：
>300次
工作温度：
-10～+50℃，-25～+60℃可选
3）NDA1104型数据采集智能模块
NDA1104型数据采集智能模块用于自动采集Carlson仪器的信号。
主要技术指标
通道数：
16
量程：
电阻和：
40.02～120.02Ω
电阻比：
0.8000～1.2000
精度：
｜△RT｜≤0.02Ω ｜△Z｜≤0.0002
分辨率：
RT：
0.01Ω，Z：
0.0001
测量时间：
2～5s/point
通信接口：
EIA-RS-485
存储容量：
>300次
工作温度：
-10～+50℃，-25～+60℃可选
4）NDA1303型数据采集智能模块
NDA1303型数据采集智能模块用于自动采集各类电容式仪器的信号。
主要技术指标
通道数：
8
量程：
同所测量的传感器的量程
精度：
0.1%F.S.±1个字±传感器精度
分辨率：
≤0.01mm或0.05%F.S.
测量时间：
2～5s/point
通信接口：
EIA-RS-485
存储容量：
>300次
工作温度：
-10～+50℃，-25～+60℃可选
5）NDA1523型标准量传感器数据采集智能模块
NDA1523型数据采集智能模块用于自动采集各类标准量变送器的信号。
主要技术指标
通道数：
8
量程：
-10.000V～10.000V
精度：
0.05%F.S.+1LSD
分辨率：
≤0.01%F.S.
测量时间：
2～5s/point
通信接口：
EIA-RS-485
存储容量：
>300次
工作温度：
-10～+50℃，25～+60℃可选
6）NDA1514型标准量传感器数据采集智能模块
NDA1514型数据采集智能模块用于自动采集各类标准量变送器的信号。
主要技术指标
通道数：
16
量程：
0.000～20.000mA
精度：
0.05%F.S.+1LSD
分辨率：
≤0.01%F.S.
测量时间：
2～5s/point
通信接口：
EIA-RS-485
存储容量：
>300次
工作温度：
-10～+50℃，-25～+60℃可选
7）NDA1403型数据采集智能模块
NDA1403型数据采集智能模块用于自动采集各类振弦式仪器的信号。
主要技术指标
通道数：
16
量程：
频率400～5000kHz
温度:
-20～+80℃
精度：
频率≤0.2Hz
温度：
≤0.5℃
分辨率：
频率0.1Hz
温度：
0.1℃
测量时间：
2～5s/point
通信接口：
EIA-RS-485
存储容量：
>300次
工作温度：
-10～+50℃，25～+60℃可选
8）RZ型电容式双向垂线坐标仪
用以自动测量建筑物水平方向的平面位移，与垂线配套使用。
可用于大坝、船闸、边坡、高层建筑、核电站、隧道及桥梁等。
主要技术指标
量程：
25mm（首部）、50mm（厂区）
分辨率：
≤0.05％F.S.
精度：
≤0.7％F.S.
长期稳定性：
<0.5％F.S./yr
环境温度：
-20～＋60℃
相对湿度：
95％
9）ZC-40型正垂设备
ZC-40正垂设备用以测量建筑物水平方向的平面位移，与垂线瞄准器或RZ垂线座标仪配套使用。
可用于大坝、船闸、边坡、高层建筑、核电站、隧道及桥梁等。
主要技术指标
阻尼重锤：
炭钢镀锌50～60kg；
阻尼桶：
全不锈钢油桶；
适用垂线长度：
30～60m
10）DC-40型倒垂设备
DC-40倒垂设备用以测量建筑物水平方向的平面位移，与垂线瞄准器或RZ垂线座标仪配套使用。
可用于大坝、船闸、边坡、高层建筑、核电站、隧道及桥梁等。
倒垂设备还用于大地测量的基准。
主要技术指标
浮力：
35～45kg
浮桶浮子：
（φ570mm×580mm），模具成型，全不锈钢材料
适用垂线长度：
30～60m
11）RJ型电容式静力水准仪
用以自动测量建筑物的竖直位移，可用于大坝、船闸、隧道、矿山、高边坡、桥梁、高层建筑、地基、核电站等。
主要技术指标
量程：
40mm
分辨率：
≤0.05%F.S.
精度：
≤0.7%F.S.
长期稳定性：
＜0.5%F.S./yr
环境温度：
-20～+60℃
12）RW型电容式位移计
用以自动监测工程建筑物两点间的相对变位、基岩变位、边坡稳定及裂缝监测等。
主要技术指标
量程：
20mm
分辨率：
≤0.05%F.S.
精度：
≤0.7%F.S.
长期稳定性：
＜0.5%F.S./yr
环境温度：
-20～+60℃
13）RF型电容式双向测缝计
用以自动测量建筑物接缝的开度、错动等。
可用于大坝、船闸、厂房等的接缝监测。
主要技术指标
量程：
20mm
分辨率：
≤0.05%F.S.
精度：
≤0.7%F.S.
长期稳定性：
＜0.5%F.S./yr
环境温度：
-20～+60℃
14）YL型电容式量水堰渗流量仪
用以自动化测量集水沟中的渗流量，为大坝安全监控提供渗流量数据。
主要技术指标
量程：
80mm
分辨率：
≤0.05%F.S.
精度：
≤0.7%F.S.
长期稳定性：
<0.5％F.S./yr
温度系数：
<0.05％F.S./℃
环境温度：
-20～+60℃
15）NZWD型电阻温度计
用于监测大坝及其他建筑物内部的温度，也可用于水温和气温的测量。
主要技术指标
量程：
-30～+70℃
测量精度：
±0.3℃
电阻温度系数：
5℃/Ω
耐水压：
0.5MPa（普通型）
16）弦式渗压计
厂区边坡和首部边坡渗压计采用振弦式仪器，该仪器利用钢弦振动频率随钢丝引力变化的原理，通过电磁铁激振钢丝，由磁铁线圈感应钢弦振动频率得知钢丝应变。
振弦式仪器通常包括固定在端块或被测元件之间的钢弦，通过测量张紧钢弦的频率变化来测量钢弦的张力／应变等物理量。
主要技术指标
首部右岸边坡、厂区边坡渗压计都采用Roctest-Telemac公司的PWS振弦渗压计，其部分性能指标如下：
（1）传感器类型:
PWS振弦式
（2）量程（MPa）:
0.35（MPa）、0.5（MPa）、0.75（MPa）
（3）最大超载:
2×额定压力
（4）灵敏度:
0.025%F.S
（5）精度:
±0.1%F.S
（6）线性:
<0.5%F.S
（7）温度飘零：
±0.1%F.S/℃
（8）测温范围（T）：
-40～65℃
17）固定式测斜仪
边坡监测自动化系统测斜仪采用电解液固定式测斜仪传感器，能够监测滑坡移动的加速度和方向，仪器中设置了电解泡。
电解泡的原理与普通的舷窗水平仪类似（图1）。
电解泡中的导电液在三个电节点间流动。
一个电节点（C点）固定于管瓶的底部，另外两个节点（A点与B点）固定在管瓶顶部，且两点与C点的距离相等。
当节点间通上电流后，可测出导电液体的阻抗。
若管瓶顺时针倾斜，则A、C点间的阻抗增加，B、C点间的阻抗减小。
若管瓶逆时针倾斜，则情况恰好相反。
由于阻抗变化正比于倾斜的角度，因此可测出倾角的改变。
特点在于它没有可移动的机械部件，不会产生漂移；具有极好的灵敏度和重复性，一般在10-6量级，比如1mm/km。
换言之，监测地表移动的灵敏度超过通常用于岩土工程测量的伺服加速度
计、钢弦式及箔式应变计；倾斜计固定安装在现场并连续地记录着监测数据，从而避免了因来回重复安装而带来的误差。
固定式测斜仪由固定式传感器、法兰盘、中部滑轮组、底部滑轮组、连接杆与连接头组成。
主要技术指标
厂区边坡监测自动化系统测斜采用美国SINCO公司的ELIn-PlaceInclinometer电解液固定式测斜仪传感器，其部分性能指标如下：
名称型号ELIn-PlaceInclinometer
量程Range：
±10°
分辨率Resolution：
9″
重复性Repeatability：
22″
耐水压Submerisiblity：
≥1Mpa
工作温度OperatingTemperatures：
-10～+60℃
首部右岸边坡测斜采用AGI公司LittleDipper906电解液固定式测斜仪，其部分性能指标如下：
名称型号Mode:
LittleDipper906
量程Range:
±12.5°
分辨率Resolution:
20″
重复性Repeatability:
36″
线性linearity:
±0.8%F.S
温度零漂ThermalZeroDrift：
±5″/℃
耐水压Submerisiblity：
75psi
工作温度OperatingTemperatures：
-10℃～+50℃
18）电缆
NDBR系列电容式仪器电缆
NDBX系列弦式仪器电缆
YSSX、YSZW系列差阻式仪器电缆
NDBC系列陶瓷电容式仪器电缆
NDBD系列电源电缆
NDBT系列通讯
19 运行管理要求
为确保监测自动化系统的稳定、可靠运行，必须对系统进行经常性的巡视检查，发现问题应及时维护处理，并做好详细记录。
特别是对容易受到外界环境影响的垂线、量水堰系统，应仔细检查线体是否稳定、自由，避免串风、动物侵入、液位失衡等。
汛前应对系统进行1次全面检查，并做好正式记录，存档备查[引自《混凝土坝安全监测技术规范》部颁DL/T5178—2003第10.4.1监测自动化系统的运行和管理]。
1）各观测项目测点传感器附近禁止堆放杂物，以防止碰撞监测设施，系统周围应确保无爆炸危险源，无腐蚀性气体及导电尘埃、无严重霉菌、无剧烈震动冲击源。
2）廊道内仪器、电缆保护管严禁碰撞。
3）若发现测值报警，应在检查无误后入库，同时应做好记录，以方便日后查询，必要时应对报警的监测点进行加密观测或人工比测。
4）新系统采集服务器上的监控软件及中间层程序要时刻开启，不得随意关掉该程序及服务器上的相关采集程序，确保系统软件能正常采集数据。
5）系统软件升级前，应对老系统做一个备份，防止升级后新版本软件运行不稳定。
6）所有原始实测数据必须全部入库，一旦发现数据不能传输到管理主机上，应在一周内用自动化系统笔记本电脑到现场采集数据，并于当天传输到管理主机内。
若传感器损坏，应视情况进行人工观测，确保观测数据的连续性。
7）老系统采集服务器上的监控软件在不使用的情况下，不得随意开启；如确实需要用到该软件，应在使用后及时关闭，以防所采集的数据入错库。
8）自动化系统的测量计算机不得与外界网络相联，严禁将其它软件、磁盘带到本系统计算机上使用。
自动化系统的野外维护笔记本电脑仅用于与观测自动化系统之间的连接、现场数据采集、资料分析及本系统维护等，不得将该计算机与总厂或外面的任何网络相联，也不得将其它软件、磁盘带到该机上使用（南瑞公司提供的系统软件除外）。
9）应设法改善测点和监测站的工作环境，不允许水滴直接溅落到监测设备上，应尽量避免气流对垂线造成的振荡。
应对量水堰进行定期清理，防止排水析出物及其他杂物附着在堰板上，影响流量测量的精度。
10）每年汛前应对监测自动化系统进行一次全面检查及维护。
表2：
系统维护表
维护项目
周期
时间
内容
备注
系统时钟
每月1次
25日以前
较核系统时钟。
使系统时钟与服务器保持一致。
[引用《水工建筑物运行管理程序》11.4条自动化观测部分]
模块自诊断
每月1次
25日以前
检查模块的工作状况。
特别注意，在进行自诊断工作时，不应随意退出正在运行的程序，否则程序将陷入死循环（这时需要重启系统）。
数据的检查
每天1次
10点至12点
周一至周五，检查系统数据，如有报警值出现应立即核实，并作好记录。
[引用《水工建筑物运行管理程序》11.4条自动化观测部分]
汛前专门性维护
每年1次
4月份
所有监测自动化的设备、设施都要保持清洁无污，每年应对所辖设备进行清理、除锈、除尘、编号等必要的保养工作。
[引用《混凝土坝安全监测技术规范》部颁DL/T5178—2003]
管理员密码
每季度1次
该季度的最后一个月
观测自动化系统中的系统管理员密码应一个季度修改一次，修改后的密码用专门的记录本记录和保存。
[引用《水工建筑物运行管理程序》11.4条自动化观测部分]
设备及设施的巡视检查
每季度1次
该季度的最后一个月
对监测自动化系统外围设备及设施进行巡视检查，发现问题应立即进行消缺处理，并作好记录；不能消缺处理的应及时汇报水工部，然后联系相关单位或部门进行消缺处理。
[引用《水工建筑物运行管理程序》11.4条自动化观测部分]
数据库备份
每月1次
25日以前
备份自动化系统服务器的数据库，除在服务器和管理机上进行双机备份外，进行光盘刻录，保证多个载体同时进行备份（光盘和硬盘）。
[引用《水工建筑物运行管理程序》11
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