大坝观测自动化系统论文（精选8篇）
大坝观测自动化系统论文 篇1
1 概况
汤河水库位于辽阳市弓长岭区汤河乡境内, 建于太子河一大支流——汤河干流上, 是一座以防洪、城市和生活供水为主, 兼顾灌溉、养鱼、发电等综合利用的国家大 (2) 型水利枢纽工程。总控制流域面积为1228km2。大坝为粘土斜墙砂壳坝, 坝长455m, 最大坝高48.5m。主要枢纽建筑物有大坝、输水洞、溢洪道、水电站。
为监测坝体在水库蓄水运行过程中可能发生的渗透情况, 共计布设20根测压管观测点。其中, 在坝体下游坡面分别于桩号0+100、0+220、0+340坝段布置三个观测断面, 共计9根测压管, 用于掌握坝体浸润情况;在滤水坝趾处布置三根测压管, 用于了解下游坝基水位;在东西坝端各布设4根测压管, 用于掌握坝端渗流情况。并于2003年安装了大坝安全监测自动化系统, 系统分为硬件系统和软件系统两大部分, 硬件系统通过在坝坡上布设测点, 利用水位传感器, 首先将数据传输到数据采集器上, 再通过通信系统传输到坝下监控设备, 通过对所采集的数据进行分析, 可以及时准确的掌握坝体的运行情况。
系统测点分布如下图所示。
2 软件系统结构
软件系统采用分层分布式结构, 分为采集设备、通信层、业务逻辑层、数据层、表示层和用户终端, 分别完成数据采集、传输、处理、存储、用户显示和操作, 主要完成遥测中心站数据采集、数据分析、监控以及远程配置等任务。
软件体系结构图如下:
该系统包含的软件包括:数据库、数据处理及通讯软件、主运行程序以及其他辅助程序。本文主要对数据处理及通讯软件的使用及维护进行较详细的论述。
3 数据处理及通讯软件
数据处理及通讯软件主要包括:数据库基础软件Telemeter、通讯服务器软件RS232以及数据采集软件SMARTDATA。
3.1 数据库基础软件Telemeter
数据库基础软件Telemeter是主程序运行的基础, 为主程序的大量数据的读写提供了平台。需要注意的是, 在Telemeter运行界面中切记不可用鼠标点击画面中任何位置, 当不小心在画面中有鼠标点击的痕迹时请按Esc键消除, 否则程序将不能正常运行。
3.2 通讯服务器软件RS232
RS232主要是对原始数据进行收集, 并进行归一化的一种串口通讯软件。对一些原码进行整编, RS232的串口通讯分多种, 如:RS232串口, 超短波, 800兆等。汤河水库大坝自动化监测系统所采用的通讯方式选择“RS232串口”, 串口选择“COM1”, 波特率选择“4800”, 数据位选择“8”, 奇偶校验选择“无”, 停止位选择“1”, 数据流量控制选择“无”, TCP/IP网络端口选择“9000”。 设置好后按“启动”按钮启动通信功能。
需要注意的是, 串口是可以根据实际情况进行修改的, 但是波特率是不可以修改的, 在通读方式的选择中, 选择一种通读方式, 系统会自动显示相应的波特率。TCP/IP网络端口的设置一般要设置大于9000的数据, 以保证不和当前系统端口的冲突;各通讯方式不能公用同一个串口。每有一种通讯方式, 就启动一个rs232程序。例如:有800兆, GSM, MODEM就得启动三个rs232程序;为了能够保证采集的数据能够顺利进入计算机, 必须确保通讯软件RS232的正常运行, 否则数据将不能采集。
3.3 数据采集软件SMARTDATA
汤河水库大坝自动化安全监测系统所采用的数据采集软件为SMARTDATA——2000工具软件包, 是和下位机连接的工具, 负责数据的采集和对下位机的基本的设置任务。在软件安装完成以后, 要对监控程序的参数进行配置后才可正常工作, 包括通信连接, 主MCU配置等。在主MCU配置中包括遥测站地址配置、从CPU配置、系统状态配置、系统时间配置、SDI-12设置以及人工置数等。正确配置各项参数后, 系统进入正常运行状态。
在“遥测上电” 后进行“启动测试”, 可对各测压管水位进行实时观测, 数据以二进制数值形式显示在数据接收区内, 再以十进制数值形式传输到数据库中。通过“自记数据”界面, 可以读取或清除遥测站自记内存的数据, 保证了各测压管数据的完整。
4 系统维护的注意事项
(1) 保持监控计算机、光端机箱等外部设备运行环境的清洁和干燥, 定期维护和清洁设备;
(2) 不要在监控计算机上进行娱乐活动, 不安装其它大型软件, 保证系统软件环境的清洁, 为杀毒软件及时升级;
(3) 系统长期不用时, 每隔半个月通电运行一次;
(4) 定期查看坝上现场设备使用情况, 包括打开各设备防护箱查看其内部情况, 设备各指示灯是否正常、是否有异物、是否过于潮湿、干燥剂是否全部变色失效等, 注意查看时尽量避免触碰接线部分;
(5) 检查系统电源情况, 系统电源插排上不要接其它大型用电器, 如电炉子、电饭包、电冰箱等;
(6) 检查系统电源防雷箱外部指示灯是否正常指示, 查看雷电计数器液晶显示板计数, 如超过寿命及时更换;
(7) 尽量保持系统工作状态, 以及时发现问题及时分析解决;
(8) 如遇雷雨天气, 加强人工的监控, 雷雨过后通过检查系统数据是否正常, 防止强烈雷电击坏防雷设备后, 未能及时发现, 造成再次雷电发生时损坏设备。
5 结语
汤河水库自动化监测系统的建立, 实现了测压管水位观测的自动化。数据的采集, 储存, 资料分析, 都可通过计算机配置的系统软件来完成, 大大降低了水库管理人员的劳动强度, 减少了人工操作的误差。并且实现了监测数据的时时传输, 通过数据分析, 能及时、准确地反应出坝体的运行情况, 为坝体的安全运行维护提供了有力保障。
大坝观测自动化系统论文 篇2
常规气象观测与自动站资料对比检验系统开发与设计
自动气象站投入业务运行以来,自动站采集的.数据密度比人工站大大提高,但自动站业务软件缺乏对采集数据的分析、判断功能,该系统是为弥补自动站业务软件的这一缺陷而开发的一款应用软件.本文介绍了该系统的功能,对自动站采集的分钟数据进行缺测、异常、跳变等情况的分析和判断,对正点数据、天气报、航空报等报文上传进行监控、分析,人工站与自动站的数据对比等.
作 者：邱辉 詹红霞 作者单位：伊犁州气象局,新疆,伊宁835000刊 名：沙漠与绿洲气象英文刊名：DESERT AND OASIS METEOROLOGY年，卷(期)：20093(z1)分类号：关键词：自动站 分析 监控 报警
大坝观测自动化系统论文 篇3
1 研究目标
调查统计结果表明, 造成病险水库的主要原因之一就是大坝安全监测方法落后, 人工监测不及时, 监测数据不准确, 不能及时发现坝体隐患, 大坝长期带病超限运行, 在遇暴雨洪水高水位运行时, 容易引起坝体滑坡或垮坝事故。因此, 有必要研究适合于水库工作环境的、能够长期稳定运行的新型总线结构自动采集技术, 以解决分散式结构采集模式在水库实际应用中存在的问题。并结合当前世界先进的水库土石坝自动化监测设备, 综合运用水利、计算机信息及通讯技术, 结合实际土石坝工程, 设计与开发土石坝自动化安全监测与分析评价预报系统, 最终总结、研究水库大坝安全监测自动化系统解决方案。
2 完成研究内容
2.1 大坝外部变形监测技术
具体研究内容包括水库坝体外部变形的测点布设、应用全站仪进行外部变形自动化监测、外部变形数据分析模型理论及通用程序模块的设计与开发等。
2.2 总线式结构自动化观测技术
具体研究内容包括PROFIBUS、MODBUS总线结构式智能化 (大坝) 渗流、浸润线监测技术研究, 并根据水利工程特点设计全新的防雷系统等。
2.3 大坝安全自动监测技术
具体研究内容包括监测数据的自动采集、传输与入库、采集数据库的设计、数据库优化技术、数据异常报警技术等。
2.4 水库大坝安全分析评价预报系统
具体研究内容包括:基于实时采集数据库、水库工情数据库、参数库的大坝安全分析评价预报系统软件设计开发的研究, 系统通用性、可靠性、可移植性的研究, 大坝安全分析、评价与预报模型理论的研究与通用程序模块的设计与开发等。
3 研究成果
3.1 总线式结构自动化观测技术研究
通过理论研究和结合实际工程监测施工设计, 应用现代电子理论方法对监测系统的系统结构、计算机监测软件、传感器等方面进行了优选研究, 根据水库大坝环境和不同水库大坝参数的差别, 先后选用了2种结构系统:PROFIBUS总线结构式智能化 (大坝) 渗流监测系统, MODBUS总线结构式智能化 (大坝) 渗流监测系统。实践证明, 2种结构系统具有接线量小、线路短、结点少、故障率低等优点, 彻底解决了大坝监测中存在的电源波动、干扰、潮湿、高温严寒和人为破坏等难题, 为水库大坝监测提供了现代化的方法手段。
3.2 系统防避雷技术研究
由于监测系统设备在坝面安装、无廊道屏蔽、系统分布范围大等原因, 导致土石坝安全自动监测系统更容易遭受雷击。专业统计分析表明, 有90%的雷害是由感应雷电流沿通讯电缆、电源电缆进入系统损毁设备。本研究的工程防雷措施同时从构建覆盖整套系统的屏蔽防护体系、切断雷电流传输通道、建造良好下泻通道最大限度输导雷电流等方面入手, 具体工程措施包括:数据传输主干路采用光缆通讯;所有电缆采用镀锌钢管保护并地埋敷设, 使系统设备和通讯线路完全置于全屏蔽法拉第笼的保护之下;合理利用测压管体系构建接地系统, 使系统接地电阻在1Ω以下;所有设备采用单端接地方式, 避免由于地电位差引入干扰;在各信号电缆、电源电缆两端加装浪涌识别防雷设备, 切断雷电流传输通道;为整个系统加装避雷针, 最大限度降低直击雷危害等。同时, 研究设计了串联式浪涌识别电源防雷、串联式信号线避雷、分散式联合接地系统模式和电源稳压系统, 有效地避免了直击雷、感应雷和电压浪涌波动对系统的破坏和影响。
3.3 水库大坝安全分析评价预报系统
为开发建立具有通用性、可移植性的水库大坝安全分析评价预报系统, 本研究将系统划分为数据采集子系统、数据管理信息子系统和分析评价预报子系统。对采集数据库的效率优化、监测数据动态维护管理、坝体变形安全分析模型理论、渗流安全分析模型理论进行了深入研究。建立集坝体裂缝分析、过程线分析、浸润线分析、位势分析、相关分析及坝体安全综合评价 (包括坝体安全评价体系与评价准则的建立、模糊综合评价模型、灰色关联度评价模型与人工神经网络评价模型的开发) 等功能的大坝安全分析评价预报系统。
4 结语
通过对棋盘山水库大坝安全监测自动化技术的研究, 目前已形成一套成熟稳定的建设模式, 项目研究成果对棋盘山水库大坝安全监测自动化建设与除险加固改造具有全面的指导作用。该成果的实施能够极大地提高水库大坝的安全监测水平, 提高水库防洪和供蓄水能力, 发挥水库的巨大作用, 对水库流域的可持续发展具有促进作用和应用价值。
摘要：大坝是水库的重要枢纽, 是保障水库功能和效益发挥的关键, 大坝安全自动监测是保证大坝安全的重要措施, 是坝工设计、建设和运行管理中必不可缺的工作。对辽宁省棋盘山水库实现大坝安全监测自动化系统技术研究成果进行介绍, 并重点对实现土石坝安全监测自动化的关键技术进行探讨。
关键词：土石坝,安全监测,自动化系统,辽宁沈阳,棋盘山水库大坝
参考文献
[1]何玉春, 谢明勇.水库大坝安全观测与运行管理[J].水利技术监督, 2009 (1) :71-72.
[2]方卫华.国内外水库安全管理与大坝安全监测现状与展望[J].水利水文自动化, 2008 (4) :5-10.
玉石水库大坝扬压力观测与分析 篇4
1 扬压力观测方法
坝基扬压力观测分别采用水管式空隙压力仪和测压管进行。在大坝廊道内, 沿坝基排水孔连线每坝段设置1个观测点, 形成纵向观测断面[1,2,3]。横向观测断面分别选在桩号0+062和0+178.5, 即2个横向廊道中点, 测点布设原则为:第1测点设置在防渗帷幕和排水孔中间, 即距上游坝面5.0m处, 第2测点距上游坝面10.0m, 以下每隔10m设1个测点, 由测压管进行观测。测压管埋在大坝建基面以下1.0m。
营口市玉石水库砼大坝安全监测项目中仪器监测项目有扬压力、渗漏量、降雨量观测等。其中1~7月扬压力、渗漏量观测为每30d测1次, 8月由于水位首次涨至该水库历史最高, 扬压力、渗漏量观测为每天1次, 9~11月扬压力、渗漏量为每7d观测1次, 12月扬压力、渗漏量观测为每14d观测1次。监测所使用的仪器主要有NA2 (配有测微器GPM3) 、电子经纬仪T1800、细井式遥测水位计及测筒等。监测方法依据有关技术规范要求进行监测并记录整理, 监测结果为大坝工作状态正常。
2 观测结果与分析
水库水位与扬压力存在着相关关系, 采用回归分析方法进行分析。回归分析的目的首先是找出能反映这种变量之间关系的定量表达式。玉石水库砼重力坝的扬压力大小随库水位的高低而变化, 把扬压力设为因变量 (记为Y) , 把库水位设为自变量 (记为X) , 把各次观测的库水位和扬压力数据点绘在坐标纸上, 必然呈现为散点图。表1为玉石水库砼重力坝的扬压力和相应库水位实测数据, 把这些数据点绘在坐标纸上呈现为散点图 (图1) 。
注:表中数据为2006年所测。
从图1可以直观地看出2个变量之间的大致关系, 即扬压力随库水位升高而加大。用1条直线来表示两者的关系为:
这就是扬压力Y对库水位X的回归方程, 其图形为回归直线。
式 (1) 给出了扬压力对库水位的回归直线方程, 但常数项a和回归系数b还没有确定。任意一对a、b都可定出一条直线。平面上直线有无穷多条, 究竟用哪一条直线来代表散点图上所表示的2个变量之间的关系, 需要有一个明确的原则。有些直线离散点近一些, 用它来表示X与Y之间的关系, 与实际情况比较符合;而有些直线则可能离散点较远用它来表示X与Y之间的关系, 其精度要差些。回归直线则是在一切直线中最接近所有实测数据的直线, 也就是用这条直线来代表X与Y的关系, 与实际数据的误差比任何其他直线都要小, 因此回归直线是代表X与Y之间关系的较合理的一条直线。
若用 (Xi、Yi) 表示N组实测数据 (i=1, 2, ……, N) , 则任意一条直线的方程可写成如下形式:
如用这条直线来代表X与Y的关系, 则对每个实测点 (Xi、Yi) 来说, 其误差为:
而N个实测点所引起的误差Vi就构成了总误差。根据误差理论, 总误差不能用各点误差Vi的代数和或绝对值之和来表示, 而要采用每个误差的平方和来表示, 即:
回归直线就是在所有直线中总误差V最小的一条线。根据数学分析中的极限原理, 要使V达到极小值, 只需在式 (4) 中分别对a、b求偏导数, 令它们等于0, 于是a、b满足:
它们分别代表Xi及Yi的平均值。从式 (6) 可得:
以式 (7) 及式 (8) 代入, 则:
经整理可得回归系数b的计算公式:
由于计算a、b的公式 (7) 和 (10) 中的所有的变量都可以从观测数据中算得, 因此回归直线方程便可确定。
从式 (10) 可以看出, 分母是所有X的观测值距其平均数的离差平方和, 简称为X的离差平方和, 记为lxx。
回归直线方程可从公式 (7) 和 (10) 确定, 结合上述玉石水库砼重力坝的扬压力和库水位观测数据, 进行列表计算 (表2) , 求得回归直线方程:根据回归直线方程画出回归直线见图1。
由表2可见, 回归直线方程有以下2个特点:一是由公式 (7) 可知满足回归直线方程, 即回归直线必通过点。如把散点图看作是相同的N个质点, 即是这些质点的重心, 而回归直线必须通过这些散点的重心。二是X的测值总是不完全相等, 因此X的离差平方和必然是正数, 则回归系数b的符号取决于lxy。当b>0时回归直线的斜率是正数, Y有随X的增加而增加的趋势;而当b<0时, 斜率为负数, Y有随X的增加而减小的趋势。上述求回归直线的方法通常称为最小二乘法。
3 结论与讨论
通过对玉石水库重力坝扬压力观测数据整理与分析可以看出, 扬压力的大小是坝体是否稳定的重要参数, 它是经过帷幕灌浆和排水管2次削减后的水头值。扬压力随库水位升高而加大, 扬压力随库水位减小而减小。经2008年内对坝内所有扬压力表的观测均在允许范围内, 各项指标和数值基本符合《混凝土大坝安全监测技术规范》要求[4,5,6]。今后对其依然要长期观测, 以便对坝体隐患及时发现。并对其他观测出现的问题也起到参考判断作用。
摘要：通过对营口市玉石水库大坝扬压力观测数据整理与分析可知, 扬压力的大小是坝体是否稳定的重要参数, 它是经过帷幕灌浆和排水管2次削减后的水头值。扬压力随库水位升高而加大, 随库水位减少而减小。
关键词：玉石水库大坝,扬压力,观测,分析
参考文献
[1]李文枫, 周晶, 庞毅.观音阁水库大坝扬压力监测资料分析[J].黑龙江水利科技, 2009 (5) :15-17.
[2]杨兵, 代梅生.丹江口大坝基扬压力统计模型分析[J].吉林水利, 2009 (10) :48-51.
[3]杜吉新.丹江口大坝扬压力观测资料分析[J].水电自动化与大坝监测, 2004, 28 (2) :54-56.
[4]包腾飞, 吴中如.新安江大坝扬压力观测资料分析[J].水电自动化与大坝监测, 2003, 27 (3) :63-67.
[5]王笃玉, 王明森.洛河故县水库大坝运行初期扬压力观测资料分析[J].山东水利, 2002 (8) :37-38.
大坝观测自动化系统论文 篇5
银盏水库位于清远市清城区东南20km, 北江二级支流银盏河上游的银盏林场蕉坑村, 距离广州50公里。水库大坝下游3km有京广铁路、武广客运专线、107国道, 广清高速公路。是一座以灌溉、防洪、发电和城市供水等综合利用的重要中型水利工程。水库集雨面积35.1km2 (其中上游伯公坳水库6.7km2) , 实际集雨面积28.4km2。多年平均降雨量1910.8mm, 坝址以上干流河长10.95KM, 总库容3082万方, 正常水位58.00m, 相应库容2333万方, 死水位36.00m, 相应库容717万方。工程等级为三级, 水库按50年一遇洪水设计, 2000年一遇洪水校核, 设计洪水位58.33m, 相应库容2388万方, 校核洪水位62.08m, 相应库容3082万方, 设计洪峰流量506.99m3/s, 校核洪峰流量785.39m3/s。
银盏水库工程枢纽由灌区及库区两大部分组成, 库区工程由大坝、溢洪道、输水涵管、坝后电站等建筑物组成;灌区工程由总干渠、干渠、支渠、渡槽、涵洞、节制闸等建筑物组成。水库大坝为均质土坝, 大坝长280m, 坝顶宽6.5m, 坝顶高程64.70m, 最大坝高41.70m。迎水坡为干砌石护坡, 坡比为1∶2.26、1∶2.82、1∶3.65;背水坡为草皮护坡, 坡比为1∶2.3、1∶2.5、1∶2.5、1∶3.3。
2 变形观测基本概况
银盏水库自1959年11月动工兴建至1987年, 20多年的几次续建, 以及2000年开始的水库除险加固工程, 一直都没有安装大坝变形观测设施, 大坝的变形监测处于空白。直到2003年才正式安装建立了大坝变形观测点, 其大坝变形观测布置如图1所示。
大坝变形观测共布置了4个断面, 坝顶一排, 背水坡三排, 总共16个测点。这些测点均系水平和沉陷变形观测结合使用, 沉陷位移观测的起测基点BM位于管理所大门左侧围栏下, 水平位移工作基点分别位于坝顶和背水坡三排测点相应位置的两岸山坡上, 其中右岸上的工作基点A右、B右、C右、D右为前视基点, 左岸上的工作基点A左、B左、C左、D左为后视基点;D右基点由于地形所限, 建在溢洪道右岸石墙上。
3 变形观测资料整编
3.1 变形观测资料整理
银盏水库现有变形观测资料十分有限, 2004年冬进行了首次大坝变形观测, 以后2005、2006年各一次, 2007年起汛期前后每年观测两次。截止2009年, 已有变形观测资料统计如下:见表1、表2。
3.2 沉陷、水平位移过程线图
根据以上变形观测统计资料, 绘制沉陷、水平位移过程线图如图2、图3。
4 变形观测分析
银盏水库大坝的总体变形大部分已在施工期内和运行前期完成, 经过多年运行之后, 其大坝变形基本趋于稳定, 近期的变形监测结果也表明大坝处于较为稳定状态。
4.1 沉陷位移观测分析
根据银盏水库沉陷位移统计表及沉陷位移过程线图, 对其变化趋势、特点进行分析如下。
(1) 沉降量很小, 沉降趋于稳定。
根据沉陷位移统计表 (表1) 和各测点的沉陷位移过程线图 (图2) 可以看出, 就总的趋势来说, 该坝坝体沉陷位移过程符合土坝坝体沉陷位移和土坝固结的一般规律, 近几年的沉降量很小, 截止2009年, 坝顶A1、A2、A3、A4观测点的沉降量分别是表1沉陷位移统计表 (竖直向下为“+”, 向上为“-”, B M:6 5.7 9 8 m;单位:m)
19mm、14mm、25mm、19mm, 占坝高41.67m的0.046%、0.034%、0.060%、0.046%;沉降巳趋于稳定, 从沉降过程线来看, 近几年巳渐近于水平线。
(2) 沉陷位移与库水位相关。
由沉陷位移过程线图可以看出, 沉陷位移与库水位相关较大。当库水位较高时, 在水压力作用下, 水渗入坝体, 坝体荷载增大, 沉陷位移向下;当库水位大幅度下降后, 渗入坝体的水逐渐排出, 坝体荷载减小, 沉陷位移也相应地开始向上反弹。沉陷位移总是随着库水位的变化而相应上下摆动, 但总体趋势是向下。
4.2 水平位移观测分析
根据银盏水库水平位移统计表 (表2) 及水平位移过程线图 (图3) , 对其变化趋势、特点进行分析如下。
(1) 水平位移变化趋于平缓。
从水平位移统计表与水平位移过程线图可以看出, 坝体各部位有时向上游位移, 有时向下游位移, 只不过各部位位移量不同而已。随着时间的推移, 各测点的位移幅度逐渐减小, 水平位移变化趋于平缓, 其水平位移过程线总的趋势是向下游移动。
(2) 水平位移与库水位相关。
当库水位升高时, 坝体受到水压力的影响, 水平位移向下游移动;当库水位降低时, 水压力荷载减小, 坝体也相应地向上游回弹。水平位移受库水位影响明显, 两者间的变化规律相当一致。
5 结语
通过变形观测资料整编与分析, 大坝经过多年的运行, 大坝总体变形小, 大坝变形趋于稳定, 大坝水平和垂直向变形分布符合一般规律, 满足设计要求。综合变形观测分析结果, 认为目前大坝运行性能良好。
摘要：通过对近几年水库大坝变形观测资料的整编, 并对其变化趋势、特点进行分析, 了解大坝安全性能, 为指导大坝安全运行提供科学依据。
关键词：大坝,沉陷位移,水平位移
参考文献
[1]SL169-96, 土石坝安全监测资料整编规程[S].
大坝观测自动化系统论文 篇6
一、自动观测系统
狭义的自动气象观测系统指自动气象站, 广义指自动气象站网, 自动气象站网由可以直接在中心站编发的气象报告和若干自动气象站通行电路组成。自动气象站有实时和非实时, 有人和无人之分, 它是一种能自动存储和观测的气象观测数据设备。数据采集器作为自动气象站的核心, 有集散式和总线式两种体系结构, 它具有无干扰的系统电源和很高的稳定性, 观测场一般需要安装避雷针, 风速风向传感器在避雷针相应位置进行有效保护。自动气象观测系统有:自动观测气象要素、存储各气象报告、编制、观测数据文件以及建立气象观测数据库的功能, 从而实现观测数据文件的自动传输、分析、调用、实时控制以及远程监控作用。
从实践来看, 通常用的CAWS600地面气象自动观测系统主要包括:传感器、供电系统、数据信息采集系统、主控微机、通讯部件以及打印设备等。其中, 传感器不仅可以对温度、湿度、风向、风速、地温、雨量、蒸发以及气压进行信息传输和感应, 还可以对辐射进行相应的传输。DT500型和DT50作为采集系统的核心, 供电系统通过交流电蓄电池控制整个充电系统, 保障蓄电池对采集设备的供电。
二、地面气象自动控制观测系统的维护与故障处理
(一) 定时巡视、检测相关仪器
在实践中, 为了保证系统的精确度, 不仅需要对仪器进行定期清洁, 更需要定时维护, 通过定时检查相关仪器, 保障仪器性能。在这个过程中, 必须注意计算机实时观测数据信息的正常性, 保障温度传感器设备上的百叶箱一直清洁干燥, 通过人工观测数据比较确定数据信息;同时, 在地面气象自动观测中, 还必须保障雨量计承水口位置漏斗的通畅性, 通过遥测地面温度, 明确土壤位置, 当风力差过一级时, 观察相应风速计和风向的转动;最后, 在地面气象自动观测系统中, 一定要保障控制室各个部件的牢固连接, 让交流供电的一级UPS和发电机正常运行, 保证人工观测过程相关设备与仪器正常工作。
(二) 加强对电源系统的维护
电源系统作为整个地面气象自动观测系统电源保障的核心部分, 为了保证工作正常运行, 必须加强日常维护检查工作。在B型或者S型自动站采集器箱内通常有4个指示灯, 因此, 日常维护时, 必须注意采集灯变化状态, 采集器指示灯工作状态一般都为红色, 正常状况下一般是每隔三秒闪一次。电源系统的直流指示灯一般为绿色, 正常情况下常亮着;当灯不亮时, 表明出现问题, 必须及时对保险管、蓄电池、电源板进行检查, 保障其正常工作。
蓄电池充电指示灯一般为红色, 正常状态下充电一般为常亮, 饱和之后自动熄灭。交流输入指示灯颜色一般为绿色, 正常情况下常亮, 当等不亮时, 可以通过检查采集箱内空气开关以及值班室开关状态, 对交流输入问题进行维护。当蓄电池不能充电时, 蓄电池放电到11.7伏特时就会自动停止工作, 导致数据缺测。在实际维护中, 除了对指示灯状态进行相应的巡视以外, 还必须定期检查各个电源线, 观察接线处是否有松动或者破损现象。
(三) 传感器的维护
提高自动观测系统传感器器检测维护, 必须对一下方面进行维护:
1) 风速方向传感器维护, 由于大气污染, 和空气尘埃比较多, 很容易造成风杯、风向标转动不灵活。因此, 每年必须对传感器进行插架和清洗;2) 温度传感器维护, 必须保障感应部件清洁度, 经常去除表面灰尘;3) 湿度传感器维护, 湿敏电容维护主要是:保持头部防护罩清洁, 避免灰尘堵塞网孔, 让湿敏电容薄膜和外界空气充分接触, 发挥相应的感湿作用;4) 气压传感器维护, 对气压传感器通气嘴定期进行检查, 避免异物与污染;5) 雨量传感器维护, 时常观察雨量筒, 堵塞时, 及时用细铁丝对漏斗进行疏通, 保障雨水顺利进入漏斗;6) 蒸发传感器维护, 保障水面处于最高和最低水面刻度之间, 保障蒸发缸的水清洁干净, 经常换水;7) 总辐射传感器维护, 定期清洗玻璃罩, 在有结露或者降雨的低温天气, 清除玻璃罩上的露水和雨水, 对半成粉色的干燥剂及时更换;8) 净辐射传感器维护, 定期检查安装水平, 清除薄膜罩上的水滴, 当薄膜罩内部有水气或者下榻时, 用橡皮球对其进行打气。
(四) 数据采集器维护
数据采集器维护主要包括:定期用牙刷对采集器灰尘进行清理, 不带电接插电缆或者安装传感器;定期对各种电源以及控制线进行检查, 保障电源系统正常工作;定期检查传感器、电缆和采集器的连接, 对传感器、采集器、电缆松动的现象及时进行修复, 对老化、破损及时进行处理。
(五) 其他项目检查
在实际生活中, 备份仪器应该由专人进行保管, 在合理处方的基础上, 确保使用仪器不超检。同时, 对于工作环境和场地, 应该时常留意环境变化情况、仪器架置牢靠程度、安置状况正常程度。通过检查供电状况、值班室采集器、数据处理部分安装状况, 确保插座、干扰源以及仪器正常运作。另外, 仪器在数据采集时, 必须注重数据准确性以及最终数据处理结果, 保障仪器定时检定。
在实际生活中, 如果有风向上变化, 没有风速时, 一般是风速传感器卡滞, 此时, 必须将风速从轴承上拆卸下来, 对其进行彻底完善的清洗整理;下雨天, 却没有雨量记录时, 一般是雨量传感器堵塞, 此时, 只要认真清理一般都可以排除;当开关电源一直不亮时, 一般是供电不足或者没有供电, 此时, 可以通过检查保险丝或者电源插座找出相关问题。例如:风向值有问题时, 说明风向传感器光电管和模拟板坏了, 应该及时更换;当存盘、数据文件名和规定不符合时, 一般是缺乏参数库, 或参数库本站参数缺乏正确设置, 此时, 必须重新建立或者修改本站参数。
三、结语
随着科学不断进步, 地面气象观测自动化不断深入, 气象观测工作得到了大力支持。因此, 在日常维护和保障过程中, 必须加强观测系统对仪器清洁的重视和管理, 在管理维护中, 及时发现问题, 采取对应措施对其进行处理维护, 从根本上保障地面气象自动观测系统数据准确性和科学性。
摘要：随着气象观测自动化和科学技术不断进步, 越来越多的地面气象自动观测系统与相关技术被应用到实践中, 自动站设备维护成为了气象技术的新问题。本文结合我国地面气象自动观测系统, 对观测系统维护和故障处理进行了简要的分析和阐述。
关键词：地面气象,自动观测系统,维护,故障处理
参考文献
[1]刘明峰, 朱会芸.地面气象自动观测系统的维护与故障处理[J].科技风, 2009.
[2]张明阳.地面气象自动观测系统的维护与故障处理[J].科海故事博览.科教论坛, 2012.
大坝观测自动化系统论文 篇7
1 自动观测系统的组成
DYYZⅡ型地面气象自动观测系统主要由感应模块、通讯模块、动力模块、主控模块等组成。
1.1 传感模块的观测项目主要包括气压、温度、湿度、风向、风速、雨
量等要素传感器, 经扩充后还可以测量其他气象要素, 数据采集频率高, 1分钟采集并存储1组观测数据。经过线性化和定量化处理实现工程量到要素量的转换。
1.2 通讯模块主要包括本地通讯模块与远程通讯模块组成。本地通讯模块包括异步串口通讯, 主要有断电连续工作, 自动编发报等功能。
1.3 主控模块主要包括两台双机热备份的电脑构成, 以保证其高可用性, 还包括打印终端、控制终端等设备。
1.4 动力模块主要包括整个系统的供电电源配电箱、各传感系统的
分电源箱、发电机、交流蓄电池系统、充电系统、电源线、各计算机的UPS电源及计算机电源系统等。
2 地面气象自动观测系统的维护
2.1 对相关仪器进行定时的巡视和检测
所在仪器、计算机、传感器等必须每天进行清洁工作, 易损部件要定期检查, 发现损坏及时更换, 以免引发更大的系统故障, 导致气象站停运。要对所有的仪器、仪表、设备、机器进行定期的检查, 定期对比地面自动气象站自动采集的数据与人工观测的数据进行精确性的比对。在清洁工作是, 必须注意的是温度传感器上的百叶箱必须处于清洁状态, 否则可能导致自动化采集的数据不准。必须保证自动测量雨量大小的雨量计上的承水漏斗的水流的顺畅, 温度表要放置在正确的土壤处以保证对地面的遥测正确, 在微风的状况下, 观察风向与风速仪是否运转灵活。检查各部件之间的连接线路务必连接牢靠。检查UPS、交流供电、发电机的正常运行。UPS每月要定期进行放电, 以保证UPS中的蓄电池的充电功能的正常。
2.2 对电源系统要加强维护
由于DYYZⅡ型地面气象自动观测系统的电源对气象站运营十分重要, 因此在条件充许的情况下一定要从不同的电网引出至少两条电源线路互为备份, 并且要在气象站内放置可以在外电电源出现故障以后能够自动响应、自动启动的发电机以确保气象站的供电系统万无一失。野外的气象站与城市里的不同, 野外的气象站通常是采用太阳能光伏电池供电。系统维护与故障处理人员一定要对气象站内的采集设备箱中的状态指示灯有充分的了解。一般采集设备箱中的状态指示灯有四种颜色。与计算机系统相同的是数据的指示灯也是红色的, 计算机的硬盘指示灯就是红色的。一般情况下气象站的设备箱中的红色指示灯会每隔3秒种闪烁一下。电源的指示灯与计算机上的电源指示灯相同, 都是绿色的, 电源灯在通常的情况下是应该常亮的。如果电源指示灯不是常亮状态就表示电源出了问题, 应当及时对其进行检查, 尤其是蓄电池、电源板和保险管等部件, 一定要保证其始终处于正常状态;对于蓄电池充电而言, 其指示灯的颜色通常是红色, 而且在正常的充电过程中也应当是常亮着的, 当电池充满以后就会自动熄灭;交流输入的指示灯颜色是绿色, 也是应当常亮这的。如果该灯不亮, 则应当检查信息采集箱中的空气开关, 看其是否处在闭合状态, 或者值班室的总开关可能跳闸。实践中如果难以及时地充电, 当蓄电池一直处于放电状态并达到一定的限度时, 就会导致信息数据采集设备停止工作, 进而导致相关信息数据的缺失。因此, 在日常的检查与维护过程中, 除要对指示灯的运行状态进行检测外, 还要定期地对电源线进行检查, 确定接线位置的状态。
2.3 对传感器要加强检测与维护
加强对自动观测系统中的传感器检测与维护, 就必须做好以下工作:对风向风速传感器进行日常的精心维护, 这主要是因为大气的污染和空气尘埃相对比较多, 导致风向标与风杯的转动失灵。因此应当定期将传感设备自风架上取下来清洗干净, 尤其是轴承位置。同时还要加强对温度传感设备的维护, 保持感应装置的清洁度, 将其表面的灰尘去除掉。对湿敏电容加强维护, 主要是为了保障其头上防护罩的清洁度, 导致湿敏电容难以发挥感湿作用。此外, 还要经常对气压传感器上的通气嘴进行检测, 将异物及时的清理干净。对于雨量传感器而言, 其维护重点主要集中在雨量筒上的进水漏斗孔位置, 因为该位置很容易被灰尘、草叶等堵塞。对于蒸发传感器而言, 应当保持水面始终位于最高与最低水面之间的某个位置, 蒸发缸中的水一定要保持干净;要对总辐射传感器上的玻璃罩进行定期的清洗, 在低温天气应注意清除玻璃罩上的露水或者霜层。同时要定期地用脱脂棉将薄膜罩上的水分清除干净, 再用橡皮球将薄膜罩上的积雪或者尘土吹干净。
2.4 信息数据采集设备的日常维护
对于信息数据采集器的维护, 应注意三点内容:第一, 要定期使用毛刷将采集器上的灰尘清除掉, 坚决杜绝带电对电缆进行接插, 更不能带电安装或者拆换传感器, 同时要定期地对各个键上的显示数字状况进行检查;第二, 要对供电系统加强维护, 定期对各个电源和控制线路的破损情况进行检测, 尤其是接线位置有没有出现松动问题、电源系统的工作状态是否正常;第三, 要对电缆进行有效的维护, 即定期地对电缆、传感器以及采集器等部件的连接状况进行检查, 定期对老化或该退役的电缆进行更换。
2.5 常见故障分析和处理
采集板上指示灯不闪, 面板上不显示数据, 按下要素按钮无反应, 经查通讯和软件都正常, 关闭采集器再启动时仍无反应。这主要是因为采集器内保存数据的芯片内数据紊乱, 此时可清除芯片内数据后再启动采集器 (清除数据可以在软件里清除, 也可用厂家专用的清除芯片进行清除) 数据便可正常显示。采集器不传, 实时数据不显, 换max202epc即可。数据显示时有时无, 串口通讯虚焊。自动雨量偏大, 旋调节螺丝。雨量计数出错, 换钢簧管。
结束语
总而言之, 科学技术的进步及气象观测自动化的全面开展, 为气象观测工作带来了巨大的支持, 而在日常的维护与保障过程中最重要的就是要保持所有的仪器的清洁, 只有这样才能保证观测数据的准确性。
参考文献
[1]刘小宁, 任芝花, 王颖.自动观测与人工观测地面温度的差异及其分析[J].应用气象学报, 2008 (05) .[1]刘小宁, 任芝花, 王颖.自动观测与人工观测地面温度的差异及其分析[J].应用气象学报, 2008 (05) .
[2]刘明峰, 朱会芸.地面气象自动观测系统的维护与故障处理[J].科技风, 2009 (15) .[2]刘明峰, 朱会芸.地面气象自动观测系统的维护与故障处理[J].科技风, 2009 (15) .
[3]杨玲.浅析地面气象人工观测与自动观测数据差异[J].内蒙古气象, 2011 (6) .[3]杨玲.浅析地面气象人工观测与自动观测数据差异[J].内蒙古气象, 2011 (6) .
[4]徐文龙, 荀丽波, 王海娜.地面自动气象观测数据缺测的原因及记录处理[J].现代农业科技, 2011 (4) .[4]徐文龙, 荀丽波, 王海娜.地面自动气象观测数据缺测的原因及记录处理[J].现代农业科技, 2011 (4) .
大坝观测自动化系统论文 篇8
随着我国民用航空事业的迅猛发展和现代化水平的不断提高, 现在许多大中型机场都配备了气象自动观测系统, 该系统是一套非常重要的气象设备, 服务于空管人员、观测员、预报员和其他机场人员。
1 长春龙嘉国际机场自动观测系统组成
自动气象观测系统由传感器、中央处理单元、用户终端、电源、通信单元、打印设备等硬件和系统软件、应用软件构成。其中每一个节点软硬件故障以及链路、电力故障均能导致自动观测系统运行不正常, 因此, 遇到故障需要每一个节点没一个节点逐步排查。
2 MCU111组成与内部结构
MCU111主要是由串口服务器TS16、MCB111母板以及供电单元三个主要单元构成。作为自动观测系统的通信单元, 是连接场外与室内数据传输的重要设备, 负责采集场外传感器数据、与室内数据处理单元进行数据交换, 将处理后的数据传送至工作站和用户终端, MCU111故障将会导致自观系统数据全部丢失, 给飞行安全带来严重影响。
3 故障现象
气象自动观测系统数据全部丢失。经检查事态监控告警提示如图1所示。
4 故障分析
经过分析判断发生故障的原因有以下几种:
(1) 通信线路故障; (2) 传感器硬件故障; (3) MCU111故障; (4) CDU故障; (5) 交换机故障。
5 故障排查
5.1 排查线路
图2是本场所有节点通信线路图, 首先利用DXL421模块在设备间MCU111后拔出任意一对信号线, 把信号线接入DXL421的Line口, 并设置好主叫被叫以及波特率, 将其通电, 观察DXL421载波灯, 经观察载波灯长亮, 因此排除了线路上的故障。
5.2 排查传感器
在室内采用DXL421模块, 一端连接信号线一端连接超级终端, 超级终端有数输出, 排除了外场传感器问题。
在日常工作中, 如果线路中断或者传感器故障可以利用DXL421很直观快速地找出是线路哪一个节点出问题, 还是哪一个传感器工作不正常, 一个节点一个节点地逐一排查。我们把DXL421做成了USB的供电模式, 使用的时候, 插在笔记本上, 接通信号线即可检查线路与数据。
5.3 排查MCU111
MCU111是设计用来实现AWOS系统室内外设备通信的集成单元, 外部包含有多达16路的modem或RS485信号插槽, 还有一个Ethernet口和数个RS232接口 (COM1-COM4) 。其含有16端口RS232/Ethernet转换器TS16、MCB111母版和数块modem子模块。串口服务器TS16设备是室外传感器与CDU、网络等设备连接节点, 其设备供电或者主板故障, 会引起自动观测系统外场传感器数据无法处理。首先检查供电问题, 经检查确定TS16电源灯常亮, 判断电源指示灯正常, 其次检查其主板, 使用RS232转RJ45模块连到超级终端上, 确定TS16正常, 于是查看MCB111, 检查其供电, 发现220V输入电压有, 但是220V-5V交流转直流稳压电源送出的5V供电没有了, 进而判断出由于交流转直流稳压电源故障导致整个自观数据异常, 换上同等型号的交流转直流稳压电源, 设备恢复正常。MCU111故障将会导致整个自动观测系统数据遗失, 系统瘫痪, 对航空安全酿成重大的不良影响。如果现场具备条件, 可单独为MCU111配置一套220VAC稳压电源, 从而达到更好的稳压效果。
目前, 自动气象观测系统处在越来越重要的地位, 在日常气象观测以及飞行管制的工作中起到了关键性的作用。在日常维护中, 当设备出现故障时, 要一个节点一个节点去分析、判断, 加强设备日常巡检与业务学习, 从而更好地保障设备的正常运行。
参考文献
[1]芬兰vaisala公司.MIDAS IV User's Guide[Z].