汝城滿天星水庫平安監(jiān)測綜合自動化

系統(tǒng)

技術(shù)方案

二0一二年十月

1設(shè)計(jì)依據(jù)和原則

1.1設(shè)計(jì)依據(jù)

《水文自動測報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》SL61-2003；

《水利水電工程水情自動測報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T5051T996）；

《水位觀測標(biāo)準(zhǔn)》GBJ138-90；

《土石壩平安監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》SL60-94；

《土石壩平安監(jiān)測資料整編規(guī)程》SL169-96；

《水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)條件》DL/T578-95；

《電力裝置的繼電器愛護(hù)和自動裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50062-92D；

《數(shù)據(jù)終端（DTE）和數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備（DCE）之間的接口定義》

GB3454-82；

《國際電工技術(shù)委員會標(biāo)準(zhǔn)》1EC；

《電氣和電子工程師協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)》IEEE：

《電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信應(yīng)用層協(xié)議》DL476-92；

《電子設(shè)備雷擊愛護(hù)導(dǎo)則》GB7450-87；

《不間斷電源設(shè)備》GB7260-87；

《計(jì)算機(jī)場地技術(shù)要求》GB2887-89；

《電氣裝置安裝工程盤、柜與二次回路結(jié)線施工與驗(yàn)收規(guī)范》

GB50171-92；

1.2設(shè)計(jì)原則

系統(tǒng)設(shè)計(jì)要有明確的針對性和代表性。設(shè)計(jì)以《土石壩平安監(jiān)測

技術(shù)規(guī)范》SL60—94等有關(guān)技術(shù)規(guī)范為依據(jù)，收集工程設(shè)計(jì)、施工、

運(yùn)行管理資料，針時(shí)影響和限制該工程平安性態(tài)的監(jiān)測變量重點(diǎn)監(jiān)

測，監(jiān)測項(xiàng)目、測點(diǎn)布置和結(jié)構(gòu)優(yōu)化組合，盡量利用原有的觀測設(shè)施，

保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性和節(jié)約投資。

系統(tǒng)的牢靠性。系統(tǒng)的牢靠性最關(guān)鍵的是選用的儀器設(shè)備需具有

高穩(wěn)定性和高牢靠性，儀器設(shè)備的穩(wěn)定牢靠是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)選擇的主要

要求，它應(yīng)能在工程實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境條件下長期保持原有的技術(shù)性

能，正常工作，其牢靠性和穩(wěn)定性應(yīng)滿意《大壩平安自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)

備基本技術(shù)條件》(8L268—2001)的要求。

系統(tǒng)的先進(jìn)性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所選擇的儀器設(shè)備首先應(yīng)具有技術(shù)

先進(jìn)性"監(jiān)測儀器和監(jiān)測方法力求先進(jìn)，其精確度和精度等技術(shù)性能

指標(biāo)應(yīng)滿意《大壩平安自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備基本技術(shù)條件》(SL268-

2001)的要求與工程監(jiān)測需求。系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測和監(jiān)控。

系統(tǒng)兼容性強(qiáng)，能兼容各種類型的傳感器，系統(tǒng)組網(wǎng)敏捷，

實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部與外部數(shù)據(jù)信息共享。

系統(tǒng)要考慮便于自動化數(shù)據(jù)采集的須要，同時(shí)保留人工測量

接口或觀測，以便在系統(tǒng)建完之前或系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，進(jìn)行人工補(bǔ)測，

保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性。也可在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，進(jìn)行校測。

系統(tǒng)具有離線輸入口，以便人工置數(shù)。

3監(jiān)測項(xiàng)目

5#測站

監(jiān)測儀器分布

序號觀測站點(diǎn)儀器數(shù)量

11號測站89

22號測站64

33號測站30

44號測站73

55號測站32

合計(jì)288

4自動化系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)

水庫平安監(jiān)測自動化系統(tǒng)包括水情監(jiān)測系統(tǒng)、大壩滲壓監(jiān)測系

統(tǒng)、大壩雨量監(jiān)測系統(tǒng)、大壩滲流監(jiān)測系統(tǒng)、大壩氣溫監(jiān)測系統(tǒng)。

汝城滿天星水庫平安監(jiān)測自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

水庫辦公室計(jì)算機(jī)縣局電站管理處

通訊轉(zhuǎn)換

現(xiàn)場MCU

寬帶RJ45

288支現(xiàn)場儀器

4.1測量限制單元

測量限制單元(MCU)是系統(tǒng)中的主要部分，用于對各種傳感器進(jìn)

行數(shù)掘采集和存儲，并與中心限制室計(jì)算機(jī)連接通訊，發(fā)送指令和數(shù)

據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測。該系統(tǒng)設(shè)1個(gè)測量限制單元，MCU干脆安裝

在中心限制室，傳感器與限制單元之間用電纜連接。

4.2中心限制室與現(xiàn)場采集設(shè)備

中心限制室設(shè)在水庫辦公樓內(nèi)，監(jiān)測計(jì)算機(jī)與測量限制單元MCU

實(shí)現(xiàn)雙向通訊。配有數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理分析軟件，可進(jìn)行在線監(jiān)控、

分析或離線分析。

系統(tǒng)配置

設(shè)備型號/規(guī)

序號觀測設(shè)備數(shù)量單位

格

1號測站采集單

1IIN-22006套

元

2號測站采集單

2HN-22004套

元

3號測站采集單

3HN-22002套

元

4號測站采集單

4HN-22005套

元

5號測站采集單

5HN-22002套

元

不銹鋼監(jiān)測箱

國標(biāo)5套

體+電源

通訊電源防雷

HN-21005套

裝置

數(shù)據(jù)采集分析

7HN-2000.net1套

軟件

8電源電纜2*0.5600米

2*0.5（雙絞

9通訊電纜600米

帶屏蔽）

PVC穿線管國標(biāo)600米

通訊電源防雷

101套

裝置

監(jiān)控主機(jī)（商業(yè)

11DELL1臺

級帶串口）

4.3系統(tǒng)功能

4.3.1數(shù)據(jù)采集功能

能自動采集各類傳感器，應(yīng)能用應(yīng)答式或自報(bào)式對接入的監(jiān)測儀

器進(jìn)行精確測量。

4.3.2數(shù)據(jù)通迅與資源共享功能

測量限制單元與中心限制室之間具有雙向通迅功能，中心限制室

可以向測量限制單元發(fā)出指令，并接受測量限制單元采集數(shù)據(jù)：中心

限制室與外界可以通過多種通迅媒介實(shí)現(xiàn)雙向通訊，實(shí)現(xiàn)資源分級共

享。

4.3.3資料維護(hù)與管理

系統(tǒng)對各監(jiān)測項(xiàng)目的考證資料和監(jiān)測資料具有維護(hù)與管理功能，

包括資料錄入、資料修改、資料刪除、資料查詢等功能。

4.3.5系統(tǒng)自檢功能

系統(tǒng)具有自檢實(shí)力，系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，有設(shè)備故障報(bào)警功能，顯示

故障信息，以便與時(shí)修理。

全部傳感器須安裝避雷器，并進(jìn)行接地。要充分利用壩體測壓管

的外殼接地電阻小的優(yōu)勢，將傳感器避宙器接地與測壓管的外殼連接

起來，可大大減小接地電阻，接地電阻應(yīng)小于1歐姆。

5儀器設(shè)備參數(shù)

依據(jù)《土石壩平安監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（SL60—94）與《大壩自動監(jiān)測

系統(tǒng)設(shè)備基木技術(shù)條件》（SL268—2001）的要求，結(jié)合泮頭水庫大壩

監(jiān)測項(xiàng)目與系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選定水庫大壩平安監(jiān)測自動化系統(tǒng)的監(jiān)測儀

器，其技術(shù)指標(biāo)如下。

5.1、自動化測控裝置（HN-2200）

HN-2200系列MCU數(shù)據(jù)采集模塊由高速低功耗32位ARM內(nèi)核微處

理器為核心，集成了傳感器調(diào)理、采集測量，數(shù)據(jù)存儲、通信與實(shí)時(shí)

時(shí)鐘等電路，具有抗干擾實(shí)力強(qiáng)、牢靠性好，智能集成化程度高、測

量精度高，功耗低，安裝、運(yùn)行、維護(hù)便利等特點(diǎn)。用于平安監(jiān)測工

程中各種類型監(jiān)測儀器（傳感器）的數(shù)據(jù)測量、存儲和傳輸，特殊適合

于水庫大壩平安監(jiān)測，水工建筑物、高邊坡、隧道、橋梁、道路等惡

劣環(huán)境下長期運(yùn)用。

HN-2200差阻式數(shù)據(jù)采集模塊供應(yīng)1路、8路、16路等多種信號輸入

通道，主要適用于四芯或五芯差動甩阻式儀器（傳感器）的測試與測

量，如差阻式錨索訐，差阻式滲壓計(jì)，差阻式測縫計(jì)、差阻式鋼筋計(jì)、

差阻式多點(diǎn)變位計(jì)等儀器或傳感器。

功能特點(diǎn)

多模式自動數(shù)據(jù)采集功能

HN-2200數(shù)據(jù)采集模塊可依據(jù)上位機(jī)或中心站的吩咐實(shí)現(xiàn)巡測、選測

或點(diǎn)測、自動巡測等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集功能：

⑴巡測：即逐點(diǎn)依次自動切換模塊的每個(gè)通道進(jìn)行測量，采集對應(yīng)

傳感器數(shù)據(jù)；

⑵選測或點(diǎn)測：即針對某一個(gè)測點(diǎn)或某幾個(gè)測點(diǎn)對應(yīng)的通道進(jìn)行測

量采集傳感器數(shù)據(jù)；

(3)自動巡測：指定時(shí)間測量指中心站設(shè)置了每天指定采集測量的時(shí)

間點(diǎn)(不超過6個(gè))，采集模塊自動在這些時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行巡測；指定時(shí)間

段指中心站設(shè)置了每天的起始測量時(shí)間、結(jié)束測量時(shí)間和測量時(shí)間間

隔，采集模塊依據(jù)這些設(shè)置參數(shù)自動進(jìn)行巡測。

具有掉電愛護(hù)的大容量數(shù)據(jù)存儲功能

HN-2200數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)具有掉電保持的存儲器，每次測量的監(jiān)測數(shù)

據(jù)將自動依據(jù)測量方式存儲指定位置；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，隨時(shí)讀取，隨時(shí)更

新；歷史數(shù)據(jù)，依據(jù)先進(jìn)先出策略覆蓋存儲。對存儲的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或歷

史數(shù)據(jù)，中心站都可以在任何時(shí)間讀出。

多種通信接口和多種通信模式

HN-2200數(shù)據(jù)采集模塊供應(yīng)RS232,RS485和以太網(wǎng)接口可選，可通

過RS485或以太網(wǎng)接口與中心站實(shí)現(xiàn)雙向通信，還可依據(jù)用戶的須

要，選配GPRS模塊、無線數(shù)傳模塊、無線數(shù)傳電臺等實(shí)現(xiàn)無線傳輸

的通信方式。

技術(shù)參數(shù)

通道數(shù)：默認(rèn)16路，可選1路、8路。

量程：電阻值：0—120Q

電阻比：0.8000—1.2000

精度：電阻值：±0.02Q

電阻比：±0.0002

電阻值：0.01Q

電阻比：0.0001

測量速度：3—5秒/支

存儲容量：默認(rèn)128kbytes

通信形式：串行接口(RS232/485),以太網(wǎng)接口，無線傳輸形式(GPRS、

無線數(shù)傳等)

串行接口：RS485/RS232,默認(rèn)速率9600bps,通信參數(shù)可由用戶設(shè)

置。

以太網(wǎng)接口：通信速率默認(rèn)10Mbps

工作環(huán)境：溫度-2。~+50℃,

濕度：W98%Rh。

平均無故障工作時(shí)間：20000小時(shí)

5.2、RS232轉(zhuǎn)RS485模塊（深圳3onedata）

標(biāo)準(zhǔn)：符合EIARS-232,RS-485標(biāo)準(zhǔn)

RS-232信號：TX,RX,GND

RS-485信號：D+,D-,GND

工作方式：異步工作，點(diǎn)對點(diǎn)或多點(diǎn)，2線半雙工

方向限制：采納數(shù)據(jù)流向自動限制技術(shù)，自動判別和限制數(shù)據(jù)

傳輸方向

波特率：300T15200bps,自動偵測串口信號速率

負(fù)載實(shí)力：支持32點(diǎn)輪詢環(huán)境（可定制128點(diǎn)）

傳輸距離：RS-485端1200米（9600bps時(shí)）,RS-232端建議不

超過5米

接口愛護(hù)：600W浪涌愛護(hù)、1500V靜電愛護(hù)

接口形式：RS-232端DB9母頭，RS-485端4位工業(yè)端子

工作溫度：-40℃到80℃

存儲溫度：-40c到85℃

輸入電源：無需外接電源，從RS-232口的TXD、RTS、DTR信

號獲得電源

功耗：靜態(tài)功耗10mA以內(nèi)，動態(tài)功耗平均值40mA以內(nèi)

濕度：相對濕度5%到95%

5.3、臺式計(jì)算機(jī)

CPU:AMDAthlon2650e（1.6GHz）；（DELL）

硬盤：160G7200轉(zhuǎn)高速SATAN防震硬盤;

內(nèi)存：1024MB,DDRII800；

16合1數(shù)碼讀卡器/2個(gè)USB2.0接口（前2后4）；

高性能3D集成顯卡；

主板集成IntelPR0/1000千兆以太網(wǎng)卡，內(nèi)置音箱；

DVD-ROM,16倍速DVD光驅(qū)，支持DVD、CD讀取；

人體工學(xué)鍵盤；

正版中文WINXP-Home操作系統(tǒng)（帶介質(zhì)）；

19"LCD,響應(yīng)時(shí)間W51ns,與主機(jī)同品牌；

三年主要部件保修、一年上門服務(wù)

主要部件包括CPU、內(nèi)存、顯卡、硬盤、電源、主板，享受3

年保修。液晶顯示器、其他部件和外部設(shè)備享受1年保修，隨

機(jī)軟件3個(gè)月保修。

5.4、打印機(jī)（HP激光）

最大打印幅面：A4

黑白打印速度：14ppm

辨別率：600X600dpi

首頁出紙時(shí)間：8.5s

紙張容量：150張

硒鼓型號：CC388A

硒鼓壽命：1500張

標(biāo)配連接：高速USB2.0端口

緩存：2MB

供紙方式：手動、自動

打印介質(zhì)：紙張（激光打印紙，一般紙，相紙，糙紙，牛皮紙）,

信封，標(biāo)簽，卡片，投影膠片，明信片

兼容的操作系統(tǒng)：Microsoft?Windows?2000、XPHomeXP

ProfessionalServer2003或更高版本

5.5、電源避雷器

SPD端口：一端口

SPD類別：電壓開關(guān)型

電源系統(tǒng)：TT-TN-IT

額定電壓：220V

最大持續(xù)運(yùn)行電壓：320V

絕緣阻抗：＞100Mohm

沖擊電流：15KA（limp:10/350uS）

愛護(hù)水平：2000V

5.6、通信避雷器（聯(lián)儂）

頻率范圍：0.ITOMHz

特性阻抗：50。

最大允許功率：1000W

通流容量：20Ka,8/20uS波

平安要求：支持自診斷與告警輸出，供應(yīng)系統(tǒng)配置和維護(hù)接口,

適合電磁環(huán)境惡劣的應(yīng)用需求。

殘余電壓：VO.15dB

插入損耗：采納先進(jìn)電源技術(shù)，供電電源適應(yīng)范圍寬，適合室

外應(yīng)用

5.7、測控單元24V電源（臺灣明緯）

功率：100W

電壓調(diào)整率W0.5%

負(fù)載率一100%

電流調(diào)整率W1.0%

紋波系數(shù)

運(yùn)用率80%

電源具有過熱、過流、短路愛護(hù)功能

5.8、電源線電纜（衡陽金杯）

導(dǎo)體線徑（mm）1/1.80

芯數(shù)2

導(dǎo)體材料裸銅線

絕緣材料PVC

外被材料PVC

導(dǎo)體電阻（O/lOOm）<0.82

額定電壓300/500V

額定溫度（℃）70

5.9、通訊電纜

2X0.5屏蔽雙絞通訊電纜，特性阻抗為120歐姆，導(dǎo)體為多股

絞合銅絲，PE絕緣介質(zhì)，附有獨(dú)立接地導(dǎo)線。

5.24系統(tǒng)軟件

大壩平安監(jiān)測管理系統(tǒng)軟件是水庫大壩平安監(jiān)測系統(tǒng)重要組成

部分，它具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、資料管理、資料整編、資料分析，

網(wǎng)絡(luò)管理等功能。通過運(yùn)用大壩平安監(jiān)測管理系統(tǒng)軟件，水庫管理人

員和水利局領(lǐng)導(dǎo)可以與時(shí)了解大壩當(dāng)前性態(tài)。大壩平安監(jiān)測管理系統(tǒng)

軟件能夠?yàn)轭I(lǐng)導(dǎo)決策供應(yīng)科學(xué)依據(jù)，為水庫的長期平安、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行供

應(yīng)牢靠保證。系統(tǒng)選用湖南聯(lián)龍公司的iWater-2000大壩平安監(jiān)控管

理系統(tǒng)，它是一套基于Windows2000/NT/XP/98環(huán)境下開發(fā)出來的

工程平安監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)符合國家或部頒《土石壩平安監(jiān)測技

術(shù)規(guī)范》（SL60-94）和《大壩平安自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備基本技術(shù)條件》

（SL268-2001）等有關(guān)規(guī)程的要求，干脆服務(wù)于水庫管理單位，完成

工程平安監(jiān)控管理的全部職能，實(shí)現(xiàn)工程管理自動化、現(xiàn)代化，以提

高工程平安管理的效率和質(zhì)量。

主要包括三個(gè)軟件模塊：通訊軟件，數(shù)據(jù)采集軟件、資料整編軟

件。

5.1通訊軟件:

本軟件負(fù)責(zé)通過無線測控單元和系統(tǒng)設(shè)備通訊。采納工業(yè)485通

訊協(xié)議，牢靠性高，抗干擾實(shí)力強(qiáng)。

5.2數(shù)據(jù)采集軟件

數(shù)據(jù)采集軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與測量限制單元(MCU)通訊，完成監(jiān)

測數(shù)據(jù)的聚集。其結(jié)構(gòu)框圖見圖4-3。

圖4-3數(shù)據(jù)采集軟件結(jié)構(gòu)框圖

(1)MCU自檢

MCU自檢是通過計(jì)算機(jī)與MCU通訊，使MCU進(jìn)行自檢，并將自檢

結(jié)果返回至計(jì)算機(jī)，顯示給操作人員，達(dá)到遠(yuǎn)程診斷MCU的目的,自

檢的內(nèi)容包括：

①通訊：通過計(jì)算機(jī)嘗試與MCU通訊，確定計(jì)算機(jī)是否能夠與

MCU進(jìn)行通訊，診斷通訊線路、MCU通訊模塊是否存在故障。

②MCU內(nèi)部溫度：通過檢測MCU內(nèi)部溫度，檢查MCU是否異樣。

③MCU工作電壓：通過檢測MCU工作電壓，檢查充電電路、蓄

電池是否正常。

④MCU充電電壓：通過檢測MCU充電電壓，檢查MCU溝通供電

是否正常。

⑤MCU測量模塊和通道：通過檢測MCU測量模塊和通道，識別

模塊和通道類型，確定其與所接傳感器類型是否相符，保證測量正常。

（2）參數(shù)設(shè)置

在MCU能夠正常工作之前，要依據(jù)工程的詳細(xì)狀況，對MCU的參

數(shù)和數(shù)據(jù)庫中的各測點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置的內(nèi)容有：

通訊速率：依據(jù)計(jì)算機(jī)與MCU通訊方式、通訊介質(zhì)，設(shè)置適當(dāng)?shù)?/p>

傳輸速率，這樣在保證傳輸?shù)睦慰啃韵拢墒箶?shù)據(jù)傳輸達(dá)到最快。

系統(tǒng)時(shí)間：設(shè)置MCU內(nèi)部時(shí)間，使其與計(jì)算機(jī)時(shí)間同步。

通道配置：對MCU中各通道進(jìn)行設(shè)置，主要設(shè)置的內(nèi)容包括儀器

類型、儀器指標(biāo)、測量范圍等，這樣MCU可實(shí)行正確測量方式對通道

進(jìn)行測量。

公式設(shè)置：在數(shù)據(jù)庫中設(shè)置各類型傳感器從電測量到工程物理量

的轉(zhuǎn)換公式。數(shù)據(jù)采集軟件在得到來自MCU的電測量時(shí)，可同時(shí)進(jìn)行

計(jì)算，得出工程物理量。公式組成供應(yīng)特別敏捷的編輯方式，可以隨

意的輸入包括（、）、十、一、X、/、-（平方）、數(shù)字、指定參數(shù)在

內(nèi)的全部元數(shù)據(jù)的組合。

定時(shí)測量時(shí)間：設(shè)置定時(shí)測量起先時(shí)間、間隔時(shí)間，MCU據(jù)此進(jìn)

行定時(shí)測量。

（3）單點(diǎn)測量

單點(diǎn)測量用于測量某種儀器的某個(gè)測點(diǎn)的各種電測量（如孔隙水

壓力計(jì)的頻率和溫度）和相關(guān)儀器測量（如測量測壓管內(nèi)的孔隙水壓

力計(jì)，還要測量氣壓計(jì)），計(jì)算出工程物理量。具有打印和保存測量

數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)庫的功能。

(4)巡回測量

巡回測量用于測量一個(gè)MCU或多個(gè)MCU上的測點(diǎn)，所測儀器類型

可以是一種，也可以是多種。得到電測量后，計(jì)算出工程物理量，還

可以干脆取上一次巡回測量數(shù)據(jù)。巡回測量時(shí)，數(shù)據(jù)采集軟件以列表

的形式給出與各MCU相連的儀器類型，供操作人員選擇。能夠?qū)y量

數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，當(dāng)測量數(shù)據(jù)超出量程范圍或事先設(shè)置的平安警戒，將

給出提示或告警。能夠按儀器類型打印測量數(shù)據(jù)和保存測量數(shù)據(jù)至數(shù)

據(jù)庫。

(5)定時(shí)測量

定時(shí)測量主要用來取定時(shí)測量數(shù)據(jù)，計(jì)算出工程物理量，測量所

得的電測量和工程物理量在列表中顯示。能夠按儀器類型打印測量數(shù)

據(jù)和保存測量數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)庫。取定時(shí)測量數(shù)據(jù)可以是計(jì)算機(jī)自動取數(shù)

也可以是人工取數(shù)。

3.2資料整編功能

資料整編軟件依據(jù)《土石壩平安監(jiān)測資料整編規(guī)程》(SL169-96)

與相關(guān)規(guī)程要求對觀測資料進(jìn)行整編，同時(shí)，資料整編軟件能夠?qū)Y

料進(jìn)行維護(hù)。

資料整編軟件由資料維護(hù)、報(bào)表打印、圖形繪制等模塊組成，其

中資料維護(hù)又包括考證資料查詢、添加、修改和刪除、監(jiān)測數(shù)據(jù)添加、

監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢修改、監(jiān)測資料刪除、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)復(fù)原。

(1)監(jiān)測資料查詢、修改

對于監(jiān)測資料，用戶可以查詢多個(gè)測點(diǎn)一段時(shí)間的監(jiān)測數(shù)據(jù)。在

用戶選擇監(jiān)測項(xiàng)目、輸入起先日期、結(jié)束日期、起先測點(diǎn)、結(jié)束測點(diǎn)，

將顯示全部符合條件的數(shù)據(jù)。顯示依次可以按日期排序或按測點(diǎn)排

序。同時(shí)，可以對所查詢的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，并可保存修改結(jié)果或不保

存修改結(jié)果。

（3）監(jiān)測資料添加

監(jiān)測數(shù)據(jù)添加依據(jù)項(xiàng)目的不同，數(shù)據(jù)添加有兩種方式：1）一個(gè)

測點(diǎn)一段時(shí)間的監(jiān)測數(shù)據(jù)；2）一天全部測點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。監(jiān)測項(xiàng)目

只有一個(gè)測點(diǎn)，則只采納方式一，否則，兩種方式都有。

方式一，主要用于輸入歷史資料。如監(jiān)測資料幾乎每天都有，則

在用戶選擇測點(diǎn)和輸入年份后，給出全年的日期，用戶只須輸入對應(yīng)

的監(jiān)測數(shù)據(jù)即可；如監(jiān)測資料不是每天都有，用戶在輸入監(jiān)測數(shù)據(jù)時(shí)，

要輸入對應(yīng)的月、日。

方式二，主要用于輸入當(dāng)前監(jiān)測資料。在用戶選擇項(xiàng)目后，給出

該項(xiàng)目全部測點(diǎn)，用戶只須輸入測點(diǎn)對應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

在數(shù)據(jù)添加到數(shù)據(jù)庫之前，要進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，數(shù)據(jù)檢查有兩個(gè)方

面：1）是否超過儀器正常允許范圍（電測量、肯定值）和平安上下

限（工程物理量、肯定值）；2）與前次測量值之差是否在正常變幅內(nèi)

（工程物理量、相對值）。如有這兩個(gè)方面的數(shù)據(jù)，將以反顯數(shù)據(jù)，

讓用戶修改數(shù)據(jù)或確認(rèn)后再保存數(shù)據(jù)。

（4）監(jiān)測數(shù)據(jù)刪除

監(jiān)測數(shù)據(jù)刪除可依據(jù)觀測項(xiàng)目、起先日期、結(jié)束日期、起先測點(diǎn)、

結(jié)束測點(diǎn)等參數(shù)從數(shù)據(jù)庫中刪除符合條件監(jiān)測數(shù)據(jù)。

（5）異樣數(shù)據(jù)處理

通過對系列監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，查找到監(jiān)測資料的尖峰值（某測

值較前后兩個(gè)測值都大于或小于設(shè)定值），這些尖峰值可能是異樣數(shù)

據(jù)。

當(dāng)選擇某個(gè)監(jiān)測項(xiàng)目中一個(gè)測點(diǎn)（也可選擇多個(gè)測點(diǎn)，用前一個(gè)

和后一個(gè)按鈕進(jìn)行測點(diǎn)切換），給出測點(diǎn)的基本信息（如樁號、壩軸

距、設(shè)置高程等），繪制這一測點(diǎn)數(shù)據(jù)的過程線，用紅點(diǎn)標(biāo)出尖峰值，

當(dāng)確定這些數(shù)據(jù)是測量或人為造成的，點(diǎn)擊紅點(diǎn)，可修改或刪除這些

尖峰值。修改或刪除后，重繪過程線。

（6）資料備份和復(fù)原

利用SQLServer數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)備份和復(fù)原功能進(jìn)行資料備份和

復(fù)原。

（7）報(bào)表打印

打印的報(bào)表包括測點(diǎn)考證表、日報(bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表三類，報(bào)

表大小原則上為16開，也可依據(jù)用戶須要調(diào)整。

日報(bào)表為一日中某時(shí)的觀測數(shù)據(jù)組成的報(bào)表，報(bào)表中要包括電測

量和工程物理量，采納縱向打印，每個(gè)測點(diǎn)一行，不同的觀測項(xiàng)目用

不同表（表的列名、列數(shù)不一樣）。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中打印數(shù)據(jù)采納該

模塊中打印部分。

月報(bào)表為多個(gè)測點(diǎn)一個(gè)月的觀測數(shù)據(jù)組成的報(bào)表。考慮到數(shù)據(jù)采

集系統(tǒng)每日都在觀測，每天都打印出來是沒有必要的，在打印月報(bào)表

時(shí)供應(yīng)日期選擇。

年報(bào)表以整編規(guī)范為準(zhǔn)。每個(gè)環(huán)境量構(gòu)成一張表，每日觀測數(shù)據(jù)

均打印，表尾部為各月和全年統(tǒng)計(jì)。

(8)圖形繪制

圖形繪制將依據(jù)整編規(guī)范，繪制有關(guān)圖形，圖形種類有：過程線。

在繪制圖形時(shí)，耍供應(yīng)觀測數(shù)據(jù)顯不。

過程線不同主要表現(xiàn)在坐標(biāo)和所選數(shù)據(jù)上。橫坐標(biāo)為時(shí)間坐標(biāo)，

坐標(biāo)可以在圖的下方。繪制過程線時(shí)，依據(jù)項(xiàng)目的不同，選擇相應(yīng)的

坐標(biāo)和監(jiān)測數(shù)據(jù)。過程線的坐標(biāo)可以調(diào)整。

6、防雷接地系統(tǒng)

雷電是由天空中云層間的相互高速運(yùn)動、猛烈磨擦，使高端云層

和低端云層帶上相反電荷。此時(shí)，低端云層在其下面的大地上也感應(yīng)

出大量的異種電荷，形成一個(gè)極大的電容，當(dāng)其場強(qiáng)達(dá)到肯定強(qiáng)度時(shí)，

就會產(chǎn)生對地放電，這就是雷電現(xiàn)象。

在氣象學(xué)中，常用雷暴日數(shù)、年平均雷暴日數(shù)、年平均地面落雷

密度，來表征某個(gè)地方雷電活動的頻繁程度和強(qiáng)度。此外，也運(yùn)用

年雷閃頻數(shù)來評價(jià)雷電活動，它是指1000平方公里范圍內(nèi)一年共發(fā)

生雷閃擊的次數(shù)。

我國一般按年平均雷暴日數(shù)將雷電活動區(qū)分為少雷區(qū)(<20天)、

多雷區(qū)（20—40天）、高雷區(qū)（40—80天）、強(qiáng)雷區(qū)（＞80天）。我國

的雷電活動，夏季最活躍，冬季最少。全球分布是赤道旁邊最活沃，

隨緯度上升而削減，極地最少。

a.雷電的破壞性

雷電的破壞主要是由于云層間或云和大地之間以與云和空氣間

的電位差達(dá)到肯定程度（25—30kV/cm）時(shí)，所發(fā)生的猛烈放電現(xiàn)

象。

通常雷擊有三種形式，直擊雷、感應(yīng)雷、球形雷。直擊雷是帶電

的云層與大地上某一點(diǎn)之間發(fā)生迅猛的放電現(xiàn)象。感應(yīng)雷是當(dāng)直擊雷

發(fā)生以后，云層帶電快速消逝，地面某些范圍由于散流電阻大，出現(xiàn)

局部高電壓，或在直擊雷放電過程中，強(qiáng)大的脈沖電流對四周的導(dǎo)線

或金屬物產(chǎn)生電磁感應(yīng)發(fā)生高電壓、而發(fā)生閃擊現(xiàn)象的二次雷。

1）直擊雷破壞：當(dāng)雷電干脆擊在建筑物上，強(qiáng)大的雷電流使建

（構(gòu)）筑物水份受熱汽化膨脹，從而產(chǎn)生徨大的機(jī)械力，導(dǎo)致建筑物

燃燒或爆炸。另外，當(dāng)雷電擊中接閃器，電流沿引下線向大地瀉放

時(shí)，這時(shí)對地電位上升，有可能向接近的物體跳擊，稱為雷電“反

擊”，從而造成火災(zāi)或人身傷亡。

2）感應(yīng)雷破壞：感應(yīng)雷破壞也稱為二次破壞。它分為靜電感應(yīng)

雷和電磁感應(yīng)雷兩種。由于雷電流改變梯度很大，會產(chǎn)生強(qiáng)大的交變

磁場，使得四周的金屬構(gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流可能向四周物體

放電，感應(yīng)到正在聯(lián)機(jī)的導(dǎo)線上就會對設(shè)備產(chǎn)生猛烈的破壞性。

附圖：某煙廠配電柜及設(shè)備被雷擊損壞圖

3）靜電感應(yīng)雷：帶有大量負(fù)電荷的雷云所產(chǎn)生的電場將會在金

屬導(dǎo)線上感應(yīng)出被電場束縛的正電荷。當(dāng)雷云對地放電或云間放電

時(shí)，云層中的負(fù)電荷在一瞬間消逝了（嚴(yán)格說是大大減弱），那么在

線路上感應(yīng)出的這些被束縛的正電荷也就在一瞬間失去了束縛，在

電勢能的作用下，這些正電荷將沿著線路產(chǎn)生大電流沖擊。

4）電磁感應(yīng)雷：雷擊發(fā)生在供電線路旁邊，或擊在避雷針上

會產(chǎn)生強(qiáng)大的交變電磁場，此交變電磁場的能量將感應(yīng)于線路并最終

作用到設(shè)備上。由于避雷針的存在，建筑物上落雷機(jī)會反倒增加，內(nèi)

部設(shè)備遭感應(yīng)雷危害的機(jī)會和程度一般來說是增加了，對用電設(shè)備造

成極大危害。因此，避雷針引下線通體要有良好的導(dǎo)電性，接地體肯

定要處于低阻抗?fàn)顟B(tài)。

5）雷電波引入的破壞：當(dāng)雷電接近架空管線時(shí)，高壓沖擊波會

沿架空管線侵入室內(nèi)，造成高電流引入，這樣可能引起設(shè)備損壞或人

身傷亡事故。

附圖：傳導(dǎo)雷進(jìn)入室內(nèi)

6）開關(guān)過電壓：供電系統(tǒng)中的電感性和電容性負(fù)載開啟或斷開、

地極短路、電源線路短路等，都能在電源線路上產(chǎn)生高壓脈沖，其脈

沖電壓可達(dá)到線電壓的3.5倍，從而損壞設(shè)備。破壞效果與雷擊類似。

由此產(chǎn)生的雷電與過電壓對電子設(shè)備的破壞主要有以下幾個(gè)方

面：

a、過高的過電壓擊穿半導(dǎo)體，造成永久性損壞；

b、較低而更為常見的過電壓雖在元器件的耐壓范圍之內(nèi)，亦

使器件的工作壽命大大縮短；

c、電能轉(zhuǎn)化為熱能，毀壞觸點(diǎn)、導(dǎo)線與印刷電路板，甚至

造成火災(zāi);

雷電防護(hù)原理

雷電防護(hù)系統(tǒng)由三部分組成，各部分都有其重要作用，不存在替

代性。外部防護(hù)，由接閃器、引下線、接地體組成，可將絕大部分雷

電能量干脆導(dǎo)入地下泄放。過渡防護(hù)，由合理的設(shè)置防雷器、屏蔽、

接地、布線組成，可削減入侵引入的感應(yīng)雷電流。內(nèi)部防護(hù)，由均壓

等電位連接和過電壓愛護(hù)組成，可均衡系統(tǒng)電位，限制過電壓幅值。

概括地說，當(dāng)今電子設(shè)備的防雷手段，主要采納分流、接地、屏

蔽、等電位和過電壓愛護(hù)五種方法。

（1）分流

利用避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)等將雷電流沿引下線平安地流