水壩檢測(cè)
貴州北盤江董箐水電站樞紐水工建筑物安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化技術(shù)方案
除上表所統(tǒng)計(jì)的設(shè)備設(shè)施外，還有平面控制網(wǎng)、精密水準(zhǔn)網(wǎng)，它們?yōu)樯媳碇懈饔^測(cè)墩的觀測(cè)提供基準(zhǔn)、鏡站點(diǎn)、后視點(diǎn)，每年校核測(cè)量一次。平面控制網(wǎng)由分布在生活區(qū)的TN1、溢洪道出口對(duì)面山坡的TN2、左岸壩坪溝左側(cè)山坡的TN3、右壩肩山脊上的TN4、溢洪道左岸山脊上的TN5、生活區(qū)對(duì)面左岸山坡上的TN6等6個(gè)基本不受大壩蓄水影響，非常穩(wěn)定的觀測(cè)墩組成。精密水準(zhǔn)網(wǎng)由4個(gè)金屬標(biāo)、20個(gè)巖石標(biāo)組成，從電站下游公路橋開始沿右岸上壩公路埋設(shè)至進(jìn)水口、左岸上壩公路、結(jié)束于左岸1#交通洞出口。
滲流監(jiān)測(cè)頻次為4次/月，其它監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)頻次為1次/月。變形監(jiān)測(cè)的光纖陀螺、電平器、水平位移計(jì)、水管沉降儀等已完全損壞，不能修復(fù)，從2012年起已停止測(cè)量。
變形監(jiān)測(cè)的觀測(cè)墩用于監(jiān)測(cè)大壩、閘墩、邊墻、邊坡等水工建筑物的表面變形，采用徠卡TCA2003全站儀觀測(cè)（測(cè)角精度0.5秒，測(cè)距精度1mm+1PPm），每個(gè)測(cè)點(diǎn)每次至少測(cè)量8次距離、角度，用極坐標(biāo)法和三角高程法計(jì)算出測(cè)點(diǎn)的大地坐標(biāo)，計(jì)算出大地坐標(biāo)變化值后再轉(zhuǎn)換為壩軸線方向、河流上下游方向、垂直方向的位移變化，采用專用的軟件完成測(cè)量、計(jì)算。其它監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，采用數(shù)字儀測(cè)讀12個(gè)量，代入公式計(jì)算出實(shí)際的變形、應(yīng)力應(yīng)變、溫度、流量等物理量，數(shù)據(jù)輸入EXCEL表格后使用較簡(jiǎn)單的EXCEL公式即可完成計(jì)算。
董箐水電站樞紐水工建筑物安全監(jiān)測(cè)所用的測(cè)量?jī)x器如表所示。：
各觀測(cè)房?jī)?nèi)設(shè)備現(xiàn)狀如以下圖所示：
放空洞進(jìn)口觀測(cè)房 進(jìn)水口觀測(cè)房
中控樓電纜層 溢洪道柴油機(jī)房
大壩右岸值班室 大壩下游坡378觀測(cè)房
廠房主機(jī)間觀測(cè)房 放空出口觀測(cè)房
1、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)規(guī)范相關(guān)要求
《中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)用化要求及驗(yàn)收規(guī)程》（DL/T 5272—2012）的實(shí)用化項(xiàng)目要求有關(guān)條文摘錄如下。
3.1.6 根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)成果，結(jié)合大壩的重點(diǎn)或薄弱部位、實(shí)際安全情況和管理需要，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)。下列壩型的大壩實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目應(yīng)包括（但不限于）：
1 混凝土壩：水平位移、滲流、環(huán)境量
2 土石壩：滲流 、環(huán)境量
3 面板堆石壩：面板接縫變形、滲流、環(huán)境量。
其它未實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)自動(dòng)采集的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目或測(cè)點(diǎn)，其人工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)能通過人工錄入的方式輸入“監(jiān)測(cè)信息管理系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信息的及時(shí)處理、分析、報(bào)送。
2、目前成熟的自動(dòng)技術(shù)路線
目前，水電站樞紐水工建筑物的安全監(jiān)測(cè)分為表面變形監(jiān)測(cè)和內(nèi)觀監(jiān)測(cè)兩大類。
內(nèi)觀監(jiān)測(cè)自動(dòng)化方式都是將已埋設(shè)好傳感器的電纜頭接入數(shù)據(jù)采集器（簡(jiǎn)稱MCU），MCU將采集到的數(shù)據(jù)采集后存儲(chǔ)，通過RS485總線與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，將數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器，服務(wù)器再進(jìn)行計(jì)算、處理、分析、顯示。1個(gè)MCU一般可采集32支傳感器的數(shù)據(jù)。國(guó)內(nèi)已有近100個(gè)水電站實(shí)現(xiàn)了內(nèi)觀監(jiān)測(cè)自動(dòng)化，生產(chǎn)土木工程內(nèi)觀監(jiān)測(cè)設(shè)備的廠家和勘測(cè)設(shè)計(jì)院都能完成內(nèi)觀監(jiān)測(cè)自動(dòng)化工程的設(shè)計(jì)、施工，只在設(shè)備的可靠性、軟件的分析顯示功能上有些許差別。典型的內(nèi)觀自動(dòng)化設(shè)備及組網(wǎng)方式如下。
土石壩樞紐水工建筑物表面變形監(jiān)測(cè)是指水工建筑物表面觀測(cè)墩、水準(zhǔn)點(diǎn)的位移監(jiān)測(cè)，自動(dòng)化的技術(shù)路線有4種：測(cè)量機(jī)器人組網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、GNSS組網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、測(cè)量機(jī)器人與GPS混合組網(wǎng)監(jiān)測(cè)、三維激光掃描儀監(jiān)測(cè)。
測(cè)量機(jī)器人是可通過機(jī)載軟件和自動(dòng)控制的全站儀，測(cè)量精度和速度比董箐現(xiàn)有TCA2003全站儀高。典型的測(cè)量機(jī)器人有徠卡TM30全站儀、徠卡TM50全站儀、索佳SRX全站儀。典型設(shè)備及組網(wǎng)如圖所示。：
GNSS的全稱是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System），它是泛指所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括全球的、區(qū)域的和增強(qiáng)的，如美國(guó)的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo、中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，以及相關(guān)的增強(qiáng)系統(tǒng)。GNSS組網(wǎng)即用在認(rèn)為穩(wěn)定不動(dòng)的地點(diǎn)布置1到3個(gè)GNSS接收機(jī)組成基準(zhǔn)站點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)上安裝GNSS接收機(jī)，基準(zhǔn)點(diǎn)GNSS接收機(jī)和測(cè)點(diǎn)GNSS接收機(jī)通過電臺(tái)或網(wǎng)絡(luò)通信同步接收相同的衛(wèi)星信號(hào)，進(jìn)行差分解算，3小時(shí)解算最高理論水平坐標(biāo)精度可達(dá)到1mm、高程精度可達(dá)到1.5mm。典型的設(shè)備及組網(wǎng)如圖所示。。
三維激光掃描儀是綜合了結(jié)構(gòu)光非接觸照相測(cè)量和激光測(cè)距技術(shù)的掃描儀。目前應(yīng)用高陡邊坡、隧洞的地形測(cè)量，原始測(cè)距精度可達(dá)到7mm@100米；4mm@100米。最大的特點(diǎn)是一臺(tái)儀器不用其它設(shè)施配合，即可旋轉(zhuǎn)測(cè)量多個(gè)坡面，可以得出面、何的表面變形，從而得出邊坡的變形情況。設(shè)備及技術(shù)參數(shù)下圖。
國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)表面變形監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的水電站小浪底、小灣、瀑布溝、景洪等20余家，多由勘測(cè)設(shè)計(jì)院聯(lián)全站儀生產(chǎn)廠家共同完成工程的設(shè)計(jì)、施工。
3、 董箐水電站樞紐安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化目標(biāo)
董箐水電站大壩為混凝土面板堆石壩，按規(guī)程的要求，至少應(yīng)實(shí)現(xiàn)面板接縫變形、滲流、環(huán)境量的采集自動(dòng)化。根據(jù)華電集團(tuán)公司水電站 “無人值班、少人值守”的要求，本次樞紐水工建筑物安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化工程，不但要實(shí)現(xiàn)內(nèi)觀監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，還要實(shí)現(xiàn)表面變形監(jiān)測(cè)自動(dòng)化。內(nèi)觀測(cè)點(diǎn)中能正常監(jiān)測(cè)的傳感器要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化，重要部位能修復(fù)的傳感器要修復(fù)。表面變形監(jiān)測(cè)不僅要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有觀測(cè)墩的變形觀測(cè)自動(dòng)化，還要實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)部位實(shí)時(shí)照相巡視、重點(diǎn)邊坡無棱鏡激光掃描。
董箐水電站樞紐建設(shè)期間，溢洪道左岸邊坡、廠房后邊坡、右壩肩邊坡、放空洞出口邊坡是重點(diǎn)處理的邊坡，進(jìn)行了卸載和預(yù)應(yīng)力錨索加固處理，布設(shè)了多個(gè)觀測(cè)墩，是變形監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)。大壩作為樞紐的主要建筑物，堆石體由軟巖填筑而成，共布設(shè)了40個(gè)觀測(cè)墩監(jiān)測(cè)大壩面板和堆石體的表面變形，是終身必須監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)區(qū)域。各邊坡均較陡，GPS天線上空45度范圍內(nèi)不能有遮擋的要求不能滿足，只有使用測(cè)量機(jī)器人和3D掃描儀監(jiān)測(cè)。大壩坡度大于45度，可使用GPS、測(cè)量機(jī)器人和3D掃描儀監(jiān)測(cè)。因此，董箐水電站樞紐表面變形監(jiān)測(cè)可選技術(shù)方案有測(cè)量機(jī)器人與GPS混合組網(wǎng)監(jiān)測(cè)、三維激光掃描儀監(jiān)測(cè)。
綜上所述，董箐水電站樞紐安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化應(yīng)分為兩部分（內(nèi)觀、表面變形），內(nèi)觀部分只有1種技術(shù)方案，表面變形自動(dòng)化則有機(jī)器人與GPS混合組網(wǎng)監(jiān)測(cè)、3D掃描儀監(jiān)測(cè)2個(gè)技術(shù)方案。
三、董箐水電站內(nèi)觀自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方案
1、 內(nèi)觀監(jiān)測(cè)部位及項(xiàng)目
董箐水電站水利樞紐監(jiān)測(cè)部位包括大壩、邊坡、溢洪道、引水發(fā)電洞、導(dǎo)流洞堵頭、各部位監(jiān)測(cè)內(nèi)容如下：
(1) 大壩內(nèi)觀監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：大壩堆石體內(nèi)部變形、混凝土面板變形、壩體及壩基滲流滲壓、壩體堆石體壓力、面板應(yīng)力應(yīng)變、兩壩肩邊坡變形監(jiān)測(cè)、兩岸壩肩邊坡滲流監(jiān)測(cè)。
(2) 邊坡安全監(jiān)測(cè)內(nèi)觀項(xiàng)目有：左壩肩邊坡、右壩肩邊坡、廠房后邊坡、進(jìn)水口邊坡、2#導(dǎo)流洞出口邊坡、放空洞進(jìn)口邊坡、放空洞出口邊坡等邊坡的深部變形、滲流滲壓、錨索預(yù)張力等項(xiàng)目。
(3) 泄洪道安全監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有溢洪道左岸邊坡的深部變形、溢洪道底板的滲壓及抬動(dòng)、溢洪道閘墩的鋼筋應(yīng)力及錨索預(yù)張力等。
(4) 引水發(fā)電隧洞安全監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：1#引水隧洞、2#引水隧洞的圍巖深部變形、滲壓、脫空、圍巖錨桿拉力、襯砌混凝土鋼筋應(yīng)力、襯砌混凝土應(yīng)變、壓力鋼管應(yīng)力、出口溫度，3#引水隧洞進(jìn)口庫(kù)水溫。
(5) 廠房安全監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：發(fā)電廠房1#、3#機(jī)組中心線的基礎(chǔ)抬動(dòng)、錨桿應(yīng)力、滲壓，2#、4#機(jī)組尾水管和蝸殼中心線的鋼筋應(yīng)力、混凝土應(yīng)變、鋼管應(yīng)力。
(6) 導(dǎo)流洞安全監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：左岸1#導(dǎo)流洞堵頭的脫空、滲壓、溫度，右岸2#導(dǎo)流洞堵頭的脫空、滲壓。
(7) 放空洞安全監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：放空隧洞的圍巖深部變形、滲壓、脫空、圍巖錨桿拉力、襯砌混凝土鋼筋應(yīng)力、襯砌混凝土應(yīng)變。
2、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方案
（1）自動(dòng)采集方案
溢洪道左岸邊坡有INYI-1、INYI-2、INYJ-1、INYJ-2、INYK-1、INYK-2、INYC-1、INYD-1、INYD-2、INYE-2、INYG-１等１１個(gè)測(cè)斜孔，廠房后邊坡有INC1-1、INC1-2、INC2-2等3個(gè)測(cè)斜孔、進(jìn)水口邊坡有INYSA-1、INYSA-2等2個(gè)測(cè)斜孔，左壩肩邊坡有INBL5-1測(cè)斜孔，右壩肩有INBR2-1測(cè)斜孔，放空洞有出口邊坡有INFKB-1、INFKC-1等2個(gè)測(cè)斜孔，總計(jì)20 個(gè)測(cè)斜孔，目前采用人到現(xiàn)場(chǎng)用活動(dòng)式測(cè)斜儀觀測(cè)。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)方案為每個(gè)測(cè)斜孔安裝固定式測(cè)斜儀，每10m高設(shè)1個(gè)傳感器，傳感器的電纜穿在鍍鋅鋼管埋地接入附近的觀測(cè)房，工程量統(tǒng)計(jì)如表所示。。
序號(hào) 設(shè)計(jì)編號(hào) 安裝部位 孔深（m） 傳感器支數(shù) 電纜接入的觀測(cè)房 電纜長(zhǎng)(m)
大壩下游坡的8 個(gè)觀測(cè)房除378觀測(cè)房還有4 個(gè)滲流滲壓傳感器可正常觀測(cè)外，其它傳感器已不能正常測(cè)量且不可能修復(fù)，因此只在378觀測(cè)房設(shè)1MCU自動(dòng)采集大壩總滲流和壩基滲壓。
壩頂右岸值班室有163支傳感器可正常觀測(cè)，加上測(cè)斜孔新增的5支，共168支傳感器，設(shè)6個(gè)MCU自動(dòng)采集大壩及右壩肩邊坡內(nèi)觀數(shù)據(jù)。
壩頂柴油機(jī)房有276支傳感器可正常觀測(cè)，加上測(cè)斜孔新增的65支，共341支傳感器，設(shè)11個(gè)MCU自動(dòng)采集大壩及左壩肩邊坡、溢洪道的內(nèi)觀數(shù)據(jù)。
進(jìn)水口觀測(cè)房有47支傳感器可正常觀測(cè)，加上測(cè)斜孔新增的9支，共56支傳感器，設(shè)2個(gè)MCU自動(dòng)采集進(jìn)水口邊坡及引水洞的內(nèi)觀數(shù)據(jù)。
廠房中控樓電纜層觀測(cè)房有286支傳感器可正常觀測(cè)，加上測(cè)斜孔新增的15支，共301支傳感器，設(shè)9個(gè)MCU自動(dòng)采集廠房后邊坡、引水發(fā)電隧洞、廠房基礎(chǔ)的內(nèi)觀數(shù)據(jù)。
放空洞進(jìn)口觀測(cè)房有22支傳感器可正常觀測(cè)，設(shè)1個(gè)MCU自動(dòng)采集放空洞進(jìn)口邊坡、隧洞的內(nèi)觀數(shù)據(jù)。
放空洞出口觀測(cè)房有96支傳感器可正常觀測(cè)，加上測(cè)斜孔新增的10支，共106支傳感器，設(shè)4個(gè)MCU個(gè)集線箱自動(dòng)采集放空洞出口、隧洞的內(nèi)觀數(shù)據(jù)。
各觀測(cè)房?jī)?nèi)接入的傳感器數(shù)量，應(yīng)使用的數(shù)據(jù)MCU的數(shù)量統(tǒng)計(jì)如表所示。：
（2）供電方式
各觀測(cè)房供電方式如下：
觀測(cè)房 供電方式
大壩下游坡378觀測(cè)房 100AH蓄電池加80W太陽能電池板
壩頂右岸值班室 室內(nèi)220V交流電源
壩頂柴油機(jī)房 室內(nèi)220V交流電源
廠房中控樓電纜層 室內(nèi)220V交流電源
進(jìn)水口觀測(cè)房 室內(nèi)220V交流電源
放空洞進(jìn)口觀測(cè)房 室內(nèi)220V交流電源
放空洞出口觀測(cè)房 00AH蓄電池加80W太陽能電池板
（3）通信組網(wǎng)
各觀測(cè)房通信組網(wǎng)方式如表所示。
觀測(cè)房 組網(wǎng)方式
大壩下游坡378觀測(cè)房 MCU接入RS485服務(wù)器，轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)，通過無線網(wǎng)橋到生活營(yíng)地。
壩頂右岸值班室 6個(gè)MCU串聯(lián)后接入RS485服務(wù)器，轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)，通過無線網(wǎng)橋到生活營(yíng)地。
壩頂柴油機(jī)房 11個(gè)MCU串聯(lián)后接入RS485服務(wù)器，轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)，通過無線網(wǎng)橋到生活營(yíng)地。
廠房中控樓電纜層 9個(gè)MCU串聯(lián)后接入RS485服務(wù)器，轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)，接入廠房的辦公網(wǎng)絡(luò)到生活營(yíng)地。
進(jìn)水口觀測(cè)房 2個(gè)MCU串聯(lián)后接入RS485服務(wù)器，轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)，通過無線網(wǎng)橋到生活營(yíng)地。
放空洞進(jìn)口觀測(cè)房 MCU接入RS485服務(wù)器，轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)，通過無線網(wǎng)橋到生活營(yíng)地。
放空洞出口觀測(cè)房 4個(gè)MCU串聯(lián)后接入RS485服務(wù)器，轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)，通過無線網(wǎng)橋到生活營(yíng)地。
通信組網(wǎng)示意圖如下。
（4）費(fèi)用預(yù)算
內(nèi)觀部分費(fèi)用預(yù)算如下（費(fèi)用單位萬元）
項(xiàng)目 數(shù)量 單價(jià) 總價(jià)
數(shù)據(jù)采集器數(shù) 34 3.5 119
無線網(wǎng)橋 10 0.6 6
RS485服務(wù)器 7 0.6 4.2
直流供電裝置 2 1 2
固定式測(cè)斜儀 20 3 60
交換機(jī) 1 1 1
服務(wù)器 2 3 6
采集軟件 1 10 10
電纜敷設(shè) 10000 0.005 50
工程安裝 1 15 15
合計(jì) 273.2
四、表面變表形監(jiān)測(cè)自動(dòng)化方案一（測(cè)量機(jī)器人、GNSS混合方案）
1、測(cè)量機(jī)器人組網(wǎng)
人工用全站儀進(jìn)行表面變監(jiān)測(cè)時(shí)，鏡站點(diǎn)為TN1、TN6、TNT2，相應(yīng)后視點(diǎn)為TN6、TN1、TN3。TNT2、TN3、TN6均電廠均在電廠安全保護(hù)范圍外的山坡上，周圍沒有交流電源可取，解決安全保衛(wèi)、大功率供電需要很高的費(fèi)用，且無法切實(shí)保障。在大壩、溢洪道控制段、溢洪道挑流出口段邊坡、廠房尾水、進(jìn)水口等地方尋找鏡站點(diǎn)替代方案，鏡站點(diǎn)替代點(diǎn)必須滿足4個(gè)條件：巖石基礎(chǔ)或混凝土結(jié)構(gòu)上，較穩(wěn)定，沒有振動(dòng)。據(jù)此監(jiān)測(cè)點(diǎn)的垂直角小30度，保證測(cè)精度。與現(xiàn)有控制網(wǎng)校核基準(zhǔn)點(diǎn)TN1TN6中的3個(gè)及以上點(diǎn)通視，可以用后方會(huì)法確定鏡站點(diǎn)自動(dòng)的坐標(biāo)。在電安全保護(hù)范圍內(nèi)。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，生活營(yíng)地TN1觀測(cè)墩、左壩肩與溢洪道右邊墻結(jié)合部、溢洪道挑流出口段右邊坡平臺(tái)適合建鏡站點(diǎn)。組網(wǎng)方案為：采用3臺(tái)測(cè)量機(jī)器人對(duì)大壩、邊坡進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，第一臺(tái)測(cè)量機(jī)器人(簡(jiǎn)稱機(jī)器人1)，在TN1點(diǎn)上，負(fù)責(zé)對(duì)大壩面板、溢洪道邊坡、進(jìn)水口邊坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)；第二臺(tái)測(cè)量機(jī)器人(簡(jiǎn)稱機(jī)器人2)，在左壩肩上，負(fù)責(zé)對(duì)大壩、廠房后邊坡、溢洪道邊坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)；第三臺(tái)測(cè)量機(jī)器人(簡(jiǎn)稱機(jī)器人3)在溢洪道挑流段右岸邊坡平臺(tái)，負(fù)責(zé)對(duì)大壩、右岸廠房邊坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)。具體組網(wǎng)如圖所示。：
各鏡站點(diǎn)觀測(cè)的測(cè)點(diǎn)、后視點(diǎn)等統(tǒng)計(jì)如表所示。。
鏡站點(diǎn)名 測(cè)點(diǎn)部位及測(cè)點(diǎn)編號(hào) 觀測(cè)點(diǎn)數(shù) 后視點(diǎn) 后方交會(huì)工作點(diǎn)
機(jī)器人1 大壩面板頂部：LD6-01~10計(jì)10個(gè)觀測(cè)墩，
溢洪道引渠段左岸邊坡：ISYI-1、ISYI-2、ISYJ-1、ISYJ-2、ISYJ-3、ISYC-1、ISYC-2計(jì)7個(gè)觀測(cè)墩
進(jìn)水口邊坡：IS計(jì)1個(gè)觀測(cè)墩。 18 TN6 原校核工作基點(diǎn)，
不需進(jìn)行坐標(biāo)定位
機(jī)器人2 大壩下游坡：LD5-01~11、LD4-01~06、LD3-01~05計(jì)22個(gè)觀測(cè)墩。
溢洪道左岸邊坡：ISYI-1、ISYI-2、ISYJ-1、ISYJ-2、ISYJ-3、ISYC-1、ISYC-2、ISYE-1、ISYF-1、ISYG-1計(jì)10個(gè)觀測(cè)墩。
廠房后邊坡：ISC1-1、ISC1-2、ISC2-1、ISC2-2、ISC3-1、ISC3-2、ISC3-3、ISC4-2計(jì)8個(gè)觀測(cè)墩。
左壩肩：ISBL5-1計(jì)1個(gè)觀測(cè)墩。
閘墩：ISYD-1、ISYD-2、ISYD-3計(jì)3個(gè)觀測(cè)墩 44 TN1或TN6 TN1、TN2、TN3、
TN4、TN6
機(jī)器人3 大壩下游坡：LD5-01~10、LD4-01~06、LD3-01~05、LD2-01~04、LD1-01~03計(jì)28個(gè)觀測(cè)墩，
廠房后邊坡：ISC1-1、ISC1-2、ISC2-1、ISC3-1、ISC3-2計(jì)5個(gè)觀測(cè)墩。
放空洞出口邊坡：ISFKB-1、ISFKB-2計(jì)2個(gè)觀測(cè)墩 35 TN2或TN3 TN2、TN3
TN4
3臺(tái)測(cè)量機(jī)器人監(jiān)測(cè)的測(cè)點(diǎn)有重復(fù)，主要目的是對(duì)溢洪道邊坡I、J段面，廠房后邊坡，大壩下游坡上半部等重點(diǎn)部位進(jìn)行冗余監(jiān)測(cè)，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
2、GNSS組網(wǎng)
測(cè)量機(jī)器人組網(wǎng)監(jiān)測(cè)是目前最經(jīng)濟(jì)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)方式，但測(cè)量機(jī)器人正常觀測(cè)的氣象條件較為苛刻，雨、霧、風(fēng)、高溫天氣都不能觀測(cè)，在遇大洪水時(shí)多數(shù)點(diǎn)測(cè)點(diǎn)無法正常觀測(cè)。GNSS組網(wǎng)監(jiān)測(cè)則具有可全天候觀測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，為保證在遇大洪水時(shí)，能監(jiān)測(cè)大壩重要部位的運(yùn)行狀態(tài)，建一個(gè)小規(guī)模的GNSS網(wǎng)。
在生活營(yíng)地辦公樓樓頂安裝一臺(tái)GNSS接收機(jī)及天線，作為基準(zhǔn)點(diǎn)，在大壩的最大斷面下游坡的LD5-5、LD4-3、LD3-3和壩頂?shù)腖D4-1、LD4-4等5個(gè)觀測(cè)墩上安裝GNSS接收機(jī)及天線作GNSS測(cè)點(diǎn)。
3、數(shù)據(jù)觀測(cè)及采集示意圖
機(jī)器人1觀測(cè)方向示意圖
測(cè)量機(jī)器人2觀測(cè)方向示意圖
測(cè)量機(jī)器人3觀測(cè)方向示意圖
GNSS測(cè)點(diǎn)觀測(cè)示意圖
4、通信組網(wǎng)
采用無線網(wǎng)橋進(jìn)行組網(wǎng)，大壩下游坡5個(gè)GNSS監(jiān)測(cè)點(diǎn)、溢洪道挑流段右岸坡觀測(cè)房、生活營(yíng)地辦公樓頂各配1個(gè)無線網(wǎng)橋，左壩肩觀測(cè)房、生活營(yíng)地TN1觀測(cè)房各配置2臺(tái)無線網(wǎng)橋共11個(gè)網(wǎng)橋。網(wǎng)絡(luò)圖如下。
5、供電系統(tǒng)
3臺(tái)測(cè)量機(jī)器人全部采用220V供電模式，機(jī)器人1從營(yíng)地公寓樓取電，機(jī)器人2 、機(jī)器人3從大壩壩頂柴機(jī)房取電。供電電纜采用一根線連接到設(shè)備，穿鍍鋅鋼管保護(hù)，保證安全。
大壩下游坡5臺(tái)GNSS測(cè)點(diǎn)采用太陽能供電，生活營(yíng)地GNSS基準(zhǔn)點(diǎn)采用220V供電，從辦公樓取電。
6、觀測(cè)房
在3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)上修建觀測(cè)房，觀測(cè)房的開窗主要考慮是否能把所有測(cè)點(diǎn)之間通視，同時(shí)考慮所有后視點(diǎn)是否通視，1年一次控制網(wǎng)復(fù)測(cè)的通視；觀測(cè)房的效果圖如下：
觀測(cè)房主體將采用鋼筋混凝土建設(shè)，宜建造為3×3×3m的磚混結(jié)構(gòu)，為保證觀測(cè)精度，觀測(cè)窗如使用玻璃必須使用符合要求的浮法玻璃，在正對(duì)觀測(cè)區(qū)域的玻璃窗上下左右都設(shè)計(jì)為圓形，并能遠(yuǎn)程電動(dòng)控制可以向左右兩邊打開式，觀測(cè)窗尺寸盡可能預(yù)留大點(diǎn)。
7、主要設(shè)備技術(shù)指標(biāo)
（1）測(cè)量機(jī)器人主要設(shè)備技術(shù)指標(biāo)
角度測(cè)量
精度 （Hz和V） 絕對(duì)編碼, 連續(xù), 四重軸系補(bǔ)償 ★0.5" (0.3mgon)
距離測(cè)量
范圍 棱鏡（GPR1, GPH1P） 1.5m至3500m
無棱鏡 / 任何表面 ★1.5m至＞1000m
精度 / 測(cè)量時(shí) 單次（棱鏡） ★0.6mm＋1ppm / 典型2.4秒
單次（任何表面） ★2mm＋2ppm / 典型3秒
圖像
廣角相機(jī)和望遠(yuǎn)鏡相機(jī) 傳感器 500萬像素CMOS傳感器
視場(chǎng)（廣角相機(jī) / 望遠(yuǎn)鏡相機(jī)） 19.4° / 1.5°
幀頻率 高達(dá)20幀每秒
馬達(dá)
直驅(qū)，壓電陶瓷技術(shù) 轉(zhuǎn)速 / 換面時(shí)間 ★最大180°（200gon）每秒 / 典型2.9秒
自動(dòng)照準(zhǔn) (ATR)距離
范圍 ATR模式 / 跟蹤模式 圓棱鏡（GPR1, GPH1P） ★★★3000m
360°棱鏡（GRZ4, GRZ122） ★★★1500m
精度 / 測(cè)量時(shí)間 ATR測(cè)角精度（Hz, V） ★0.5"（0.15mgon）/ 典型3-4秒
基本參數(shù)
接口 RS232, USB, Bluetooth, WLAN
環(huán)境參數(shù) 工作溫度范圍 –20℃至＋ 50℃
防塵防水（IEC 60529）/ 防雨 IP65 / MIL-STD-810G，方法 506.5-I
防潮 95%，無冷凝
（2）GNSS主要技術(shù)指標(biāo)
條目 詳細(xì)描述
精度 靜態(tài)平面精度：+3mm+0.5ppm
靜態(tài)高程精度：+5mm+0.5ppm
動(dòng)態(tài)平面精度：+10mm+1ppm
動(dòng)態(tài)垂直精度：+20mm+1ppm
跟蹤技術(shù) 接通電源后可以獲取所有衛(wèi)星信號(hào)：典型時(shí)間30秒，衛(wèi)星失鎖后典型1秒內(nèi)重新捕獲高靈敏度：可以捕獲99%的高度角在10度以上的衛(wèi)星低信噪比穩(wěn)定跟蹤，抗粗差和多路徑
類型通道 雙頻，14通道L1+14通道L2 GPS，12通道L1+12通道L2 GLONASS，20Hz
L1信號(hào)測(cè)量 全波載波相位和C/A窄碼
L2信號(hào)測(cè)量： 全波載波相位，隨AS政策開啟或者關(guān)閉，可以接收P2碼或P碼輔助定位功能 AS開啟或者關(guān)閉不影響接收機(jī)其他性能
載波相位 L1：0.2 mm rms L2：0.2 mm rms
操作溫度范圍 -40℃ ~ +65℃
存儲(chǔ)溫度范圍 -40℃ ~ +80℃
濕度 小于95%
防護(hù)等級(jí) IP67-可以抵御風(fēng)吹的雨水和塵土可以在1米水下短時(shí)間浸泡
震動(dòng) 10Hz ~ 500Hz，±0.7mm，5g
沖擊 25g，6ms
8、投資預(yù)算
序號(hào) 項(xiàng)目名稱 數(shù)量 單位 單價(jià) 總價(jià)
一 GNSS部分
1 GNSS天線 6 個(gè) 29000 174000
2 GNSS接收機(jī) 6 個(gè) 89000 534000
3 天線饋線 6 根 1100 6600
4 數(shù)據(jù)線 6 根 1250 7500
5 電源適配器 6 根 1900 11400
6 連接螺栓 9 個(gè) 50 450
小計(jì) 733950
二 測(cè)量機(jī)器人部分測(cè)量機(jī)器人
1 測(cè)量機(jī)器人 3 臺(tái) 352000 1056000
2 Y型數(shù)據(jù)電源電纜，連接全站儀 3 根 3800 11400
3 Y型數(shù)據(jù)電源電纜，連接氣象傳感器 3 根 2700 8100
4 電源適配器 6 個(gè) 2400 14400
5 數(shù)字溫度氣壓儀 3 臺(tái) 18400 55200
6 連接氣象傳感器667726的電纜 3 根 3300 9900
7 電池充電器 1 個(gè) 2200 2200
8 遠(yuǎn)程控制全站儀開關(guān) 3 個(gè) 9200 27600
9 棱鏡 23 個(gè) 500 11500
10 棱鏡 39 個(gè) 1800 70200
11 棱鏡GNSS同軸安裝支架 5 個(gè) 1700 8500
12 360棱鏡保護(hù)罩 34 個(gè) 550 18700
13 棱鏡保護(hù)罩 23 個(gè) 350 8050
14 木質(zhì)氣象百頁箱 3 個(gè) 500 1500
小計(jì) 1303250
三 通訊系統(tǒng)部分
1 測(cè)量機(jī)器人數(shù)據(jù)采集箱 3 個(gè) 2800 8400
2 GNSS數(shù)據(jù)采集箱 6 個(gè) 3800 22800
3 無線網(wǎng)橋 15 個(gè) 1300 19500
4 無線網(wǎng)橋安裝支架 15 個(gè) 300 4500
5 16口交換機(jī) 1 個(gè) 1500 1500
6 8口交換機(jī) 4 個(gè) 600 2400
7 室外超五類通訊線 2 圈 900 1800
小計(jì) 60900
四 供電系統(tǒng)部分
1 電源線 1500 米 9 13500
2 電源線保護(hù)管 1500 米 28 42000
3 電源避雷器 9 個(gè) 500 4500
4 太陽能供電系統(tǒng) 5 套 8000 40000
5 UPS 1 套 9000 9000
小計(jì) 109000
五 防雷系統(tǒng) 1 避雷針 9 根 900 8100 2 避雷針安裝支架 9 個(gè) 450 4050 3 避雷引下線 1 圈 400 400 4 扁鋼 1500 米 25 37500 5 饋線避雷器 6 個(gè) 500 3000 小計(jì) 53050 六 控制部分 1 服務(wù)器 1 臺(tái) 26000 26000 2 GNSS自動(dòng)解算軟件 1 套 85000 85000 3 測(cè)量機(jī)器人控制分析軟件 1 套 78000 78000 4 交換機(jī) 1 個(gè) 600 600 小計(jì) 189600 七 土建費(fèi)用 1 強(qiáng)制對(duì)中器 3 個(gè) 850 2550 2 觀測(cè)墩 3 個(gè) 3200 9600 3 電纜開槽、穿管、埋設(shè) 1500 米 15 22500 4 觀測(cè)房 3 間 43000 129000 5 自動(dòng)開合玻璃窗 3 套 52000 156000 6 其他零星土建工程 1 項(xiàng) 10000 10000 小計(jì) 329650 八 施工管理費(fèi) 費(fèi)用名稱 設(shè)備總價(jià) 比例 1 總承包管理費(fèi)和技術(shù)服務(wù)安裝調(diào)試費(fèi)（工程總造價(jià)的6%） 2779400 6% 166764 2 保險(xiǎn)費(fèi)（項(xiàng)目總價(jià)的5‰） 2779400 0.50% 13897 3 運(yùn)雜費(fèi)（運(yùn)雜費(fèi)率取1%） 2779400 1% 27794 小計(jì) 208455 總預(yù)算 2987855
五、表面變表形監(jiān)測(cè)自動(dòng)化方案二（三維激光掃描儀監(jiān)測(cè)方案）
1、鏡站點(diǎn)
三維激光掃描儀可架設(shè)在觀測(cè)墩的強(qiáng)制對(duì)中基座上，因此可直接在平面控制網(wǎng)的TN1TN6的觀測(cè)墩上，對(duì)大壩、邊坡進(jìn)行表面變形監(jiān)測(cè)。在TN1點(diǎn)即可大壩面板、溢洪道引渠段邊坡、溢洪道控制段段邊坡、進(jìn)水口邊坡、放空口進(jìn)口邊坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在TN2點(diǎn)即可大壩下游坡、廠房后邊坡、2#導(dǎo)流洞出口邊坡、放空洞出口邊坡、溢洪道泄槽段邊坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試成果
2014年7月24日，用Optech ILRIS-LR三維激光掃描儀在TN1點(diǎn)對(duì)溢洪道邊坡進(jìn)行了掃描測(cè)試，在機(jī)器人3點(diǎn)對(duì)大壩下游坡、廠房后邊坡、2#導(dǎo)流洞出口邊坡、放空洞出口邊坡作了了掃描測(cè)試。測(cè)試成果見以下圖。
TN1點(diǎn)掃描溢洪道邊坡，連續(xù)兩次掃描的誤差分布圖
機(jī)器人3點(diǎn)掃描大壩下游坡、廠房后邊坡、2#導(dǎo)流洞出口邊坡、放空洞出口邊坡后數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接。
3、設(shè)備技術(shù)參數(shù)
?掃描距離：80%反射率：3000米；10%反射率：1300米
?原始測(cè)距精度：7mm@100米；4mm@100米（平均值）
?原始角度精度：8mm@100米
?視場(chǎng)角：40°×40°
?最小角步徑：0.001146°
?最大點(diǎn)間距：2mm@100米
?旋轉(zhuǎn)速度：0.001°-20°/s
?激光光斑直徑：27mm@100米
?激光光束發(fā)散率：0.014324°
?激光波長(zhǎng)：1064nm
?激光等級(jí)：3級(jí)
?內(nèi)置相機(jī)：310萬像素
