糯扎渡水電站自動變形監測系統介紹

項目概況

糯扎渡水電站位于云南省普洱市翠云區和瀾滄縣交界處的瀾滄江下游干流上，是瀾滄江中下游河段八個階 梯規劃的第五級,。水庫正常蓄水位812 米，水庫總庫容237.03 億立方米，電站裝機容量為5850MW（9 × 650MW），平均發電量239.12 億千瓦時；是亞洲最高、世界第三高的心墻堆石壩電站，壩頂高程 821.5 米，壩頂寬度18 米。

糯扎渡水電站樞紐工程安全監測自動化系統采用衛星定位系統GNSS 和測量機器人TM30 對大壩表面變 形進行進行監測，通過建立可靠的GNSS 和測量機器人自動化變形監測，對監測點進行全天候24 小時不 間斷觀測，其觀測數據的采集、傳輸、處理分析和管理等工作，均在無人值守的情況下完成，并實現數據 計算、分析、預警的一體化自動化和遠程控制功能。

系統建成后，具有精度高、自動化程度高、可靠性高、穩定性高等特點。

糯扎渡水電站自動變形監測系統方案

水電站的監測點分了2 部分，一部分是測量機器人測量的114 個監測點（具體為L1-L6 和L8 視準線所有的測點，右岸壩肩邊坡沿 壩軸線監測斷面的5 個測點、溢洪道消力塘邊坡最高兩個監測斷面的 15 個測點及尾水隧洞出口邊坡兩個監測斷面的10 個測點及部分滑坡 監測點）；一部分為GNSS 測量的52 個監測點（具體為上游堆石體的 L8、壩頂的L6、下游堆石體的L3、L5 視準線點及下游壩頂觀測房 頂部的測點）；52 個GNSS 監測點都使用了豎軸同心觀測裝置，同時 獲取GNSS 和TM30 坐標，通過處理重合點的數據平差分析，得到監測 點更為準確可靠的變形結果。徠卡的GeoMoS 控制系統能同時對GNSS 和TM30 測量機器人進行有效的管理控制，GeoMoS 有效的處理兩套坐 標系的轉換，得到可供研究的數據。

糯扎渡水電站自動化變形監測系統

該系統由中國水電顧問集團昆明勘測設計研究院監測中心設計，長江勘測規劃設計研究院空間公司 負責總承包實施，所有GNSS、TM30 監測機器人等設備及軟件的提供、安裝調試及技術指導均由徠卡測 量系統貿易（北京）有限公司承擔。糯扎渡電站自動化變形監測系統與2012 年3 月正式開始進行系統的 施工，將于2014 年1 月開始正式運行。

該系統是目前國內規模最大、技術難點最高的安全監測自動化系統，可以對監測點進行全天候24 小 時不間斷觀測，其觀測數據的采集、傳輸等工作均在無人值守的情況下完成，并可以實現數據計算、分 析、預警的一體化、自動化和遠程控制功能。該系統為大壩變形監測節約了大量的人工成本，更重要的是 能夠及時、準確的提供監測數據，如實反映壩頂變形趨勢。

糯扎渡水電站自動化變形監測系統
主要由如下組成：

§       徠卡GMX902 GG 監測型接收機

§       徠卡AR10 準扼流圈天線

§       徠卡AR25 扼流圈天線

§       徠卡TM30 監測機器人

§       徠卡GNSS Spider 數據解算軟件

§       徠卡GeoMoS 數據分析軟件

§       通訊及供電系統

系統技術特點：

本系統由GNSS 監測子系統和TM30 監測子系統組成，兩套系統獨立運行；

兩套系統中全部52 個GNSS 監測點都使用了豎軸同心觀測裝置，同時獲取同一監測點的GNSS 和TM30 坐標，能進行觀測坐標數值的對比檢核；

本系統采用光纖組網的TCP/IP 通訊模式，保證了系統的獨立穩定地運行；

全部子系統集成在一個中心管理系統下，通過觀測數據，綜合分析大壩的變形情況。

數據采集系統—GNSS 接收機

基準點及大壩監測點全部選用了徠卡GMX902GG 接收機。徠卡GMX902 系列簡 化了一些額外功能選件，也因此成為一款結構監測通用型接收機。其堅固耐用 的外殼不僅可以抵御雨水、高溫、嚴寒和震動等惡劣外界環境，而且便于安裝在不同的結構物體上。采用 GMX902GG 監測型接收機，有以下優點：

數據采集系統—GNSS 天線

徠卡AR10 集成保護罩，可防止由于積雪降低信號質量。非球形保 護罩可獲得最優的信號質量，且鳥類不易站在天線上面，克服了圓形保 護罩由于積雪或鳥類停留導致的信號干擾和衰減。AR10 天線采用空氣動 力學形狀，設計輕便，可用于各種條件下的安裝，如觀測墩、天線對中 桿，或安置在三角架，用于野外數據采集或監測站應用。

AR10 天線堅固，防紫外線，寬溫，防潮、灰、沙、太陽輻射、污染，抗震。AR10 天線饋線電纜長 度70m 內而無需信號放大器

性能卓越

AR10 采用最新寬頻天線技術，優異的低仰角跟蹤性能和抑制多路徑能力，且各個頻率之間天線相位 中心穩定性達到亞毫米級精度。

采用新的低噪聲放大器，觀測噪聲極低，優異的觀測值質量。該技術具有極強的抗干擾能力。

數據通信

右岸攔污漂基準站因為遠離大壩，跨越河流，采用無線網橋通訊方式，無線網橋通訊采用點對點的方式進 行，在右岸攔污漂基準站安裝一個無線網橋（AP），在大壩左岸觀禮臺基準站安裝一個無線網橋 （AP），兩者之間進行無線通訊，再通過光纖傳輸到服務器。其他大壩所有監測點都通過光纖傳輸到服 務器。

供電系統

右岸攔污漂基準站遠離大壩，屬無人區，無民用電源提供，采用太陽能電池板對設備進行供電。
左岸觀禮臺基準站使用交流電源供電。
大壩上所有監測點均使用交流電源供電。

糯扎渡水電站自動化變形監測系統精度及可靠 性分析

通過對監測系統2013 年3-9 月數據分析，系統平面精度優于3mm，滿足規范及實際監測需要。 每個GNSS 觀測點都使用了360°棱鏡同心裝置，因而GNSS 和TM30 測量機器人兩套監測系統的數據 可以相互檢核。
GNSS 監測系統采用雙基站，兩個基準點可作穩定性校核，同時為整個變形控制網提供可靠的、高精度的 基準數據。
對比GNSS 與TM30 兩組過程線，其變形趨勢完全一致。說明徠卡的GNSS 與TM30 兩套監測系統，在 糯扎渡的監測數據達到了統一，便于分析實際的位移量。

系統的主要功能

集成后的監測系統，具備以下主要功能，完全滿足監測系統及業主的需要：
（1）GNSS 監測系統功能，點位圖、站點信息、數據流、衛星情況、緊密定位結果。
（2）TM30 監測系統功能，點位圖，然后依次是縱向位移圖、橫向位移圖、高程沉降圖、變形綜合成果 表。
（3）數據錄入功能，可以添加分部工程、分項工程、監測類型、儀器類型、測點考證表、測點測值、斷 面、單元工程、環境數據及文檔管理。
（4）自動采集功能，可以做內觀自動化數據采集、GNSS 系統數據采集、超站儀數據采集、強震儀數據 采集、光纖滲漏數據采集。
（5）數據查詢功能，簡單查詢、條件查詢、模糊查詢、斷面查詢、文檔查詢。
（6）報表輸出功能，包含儀器埋設數量、測點特征值統計、測點成果表統計。
（7）圖形輸出功能，包含過程線圖、分布圖、相關線、變形位移分布圖。
（8）檢驗分析功能，包含閥值法、包絡線、函數法、趨勢法、相關性、動平均模型、統計回歸模型分 析。
（9）預警管理功能，包含測點管理、預警查詢、預警管理系統。
（10）系統管理功能，包含用戶管理、數據庫管理、監測類型管理、儀器類型管理、閥值設置、預警值 設置、信息顯示設置、變形測點基準值修正、多點位移計成果修正。

糯扎渡水電站自動化變形監測系統大事記：

2012 年3 月：開始施工
2013 年3 月：29 套GNSS 和2 套TM30 試運行
2013 年9 月：全部設備安裝調試完成
2013 年10 月：系統試運行
2014 年：一年的觀察期
2015 年：系統移交業主