一、基本情况     

        东风灌区是以长江北岸一级支流黄柏河为水源，以249条长1701公里的干支渠为纽带，以1座

大型水库、12座中型水库和188座小型水库为水仓的典型长藤结瓜式灌区,设计灌溉面积116.21万

亩，有效灌溉面积92.36万亩，覆盖24个乡镇，493个自然村，自然面积2815.3平方公里。 

        东风渠是灌区的主干输水道，由若干渡槽和隧洞及水渠组成，承担着城市供水、发电和农田灌

溉的多重功能，于一九七零年代建成通水，至今已有三十多年历史，其间经过若干次修补和改造。

为了保证渠道的安全运行，计划对几个重点渡槽进行安全监测试点，采用高性能的传感器和先进的

数据采集方式，利用灌区已经建立的光纤通讯系统和GIS系统，实现对渡槽整体概貌、整体变形和

局部裂缝变化的远程实时监控，及时准确掌握渡槽的安全状况，使系统功能做到历史数据保存、定

时数据采集、超限报警、变化趋势分析和监测部位在GIS上标注。

二、传感器及监测系统介绍

        该监测系统由三个子系统构成，即普溪河渡槽监测系统、郭家冲渡槽监测系统和杜家河渡槽监

测系统。每个子系统包括合理分布的倾斜计、静力水准仪、裂缝计等传感器和综合数据箱采集器，

采集器按需要定期进行数据采集、数据转换、数据打包、地址解析，向光纤另一端的主机传输数

据，主机为一台高性能的计算机，负责接收数据和处理数据。监视器便可看到由传感器感知的渡槽

的整体变形情况和局部裂缝的变化情况。

        每个子系统监测内容均为渡槽横向倾斜变化、渡槽垂直沉降/窿起变化、局部裂缝变化，所选传

感器和安装示意图及数据采集器性能介绍如下： 

倾斜传感器选用EL -SC型倾斜计

        EL电解质式倾斜仪是单轴电介质式，倾斜仪用于监测建筑物的倾斜变化，它是一种小量程、高
分辨率的设备。

                                                                                                  

        图1  倾斜计实物图

           

 

沉降/窿起变化选用KLA-GS沉降仪

    

        该仪器利用水管的虹吸原理，根据两点之间的水位的变化测出高差。它能在野外全天候工作，

不受气候变化影响。
 

        量程：  30 mm                       

        分辨率：0.1mm

        精度：  0.2% F•S   

                         

                 

                                                                          图3沉降仪原理图

                                            裂缝变化选用SW-LW-201智能拍照裂缝宽度观测仪

 

       由于渡槽使用年限较长，接缝间漏水严重，呈现出不同的滴水、线水、沁水和喷水状，需要不

定期的修复，针对这种情况，我们将采取人工测量的方式，对每个漏水处的裂缝不定期的测量，并

下照片，通过专科软件记录数据，加以保存和分析。

 

        SW-LW-201型表面裂缝宽度测量仪主要由带刻度线的主机显示屏、显微测量头和视频电缆组

 

成。测量时从主机屏上直接读取裂缝宽度数据，也可以将裂缝图像拍摄并存储于主机的内存中。需

 

要时利用USB数据线将主机与个人计算机相连接，即可把裂缝图像传送并转存于计算机的硬盘中。

 

利用裂缝数据分析处理软件可以获得更加精确的测量数据。

                 

测量范围 0.01-1.00 mm

 

最小刻度 0.01 mm

 

估读精度 0.005 mm

 

主机内存：125兆（可以存放上千张裂缝图像）,使用电压：主机－3.7V锂电池；测量头－12V锂电

 

池, 尺寸：主机   98×80×18

 

数据采集选用DT615型数据采集器　                

   

･ 10-30个传感器通道, 7个数字通道
　　

･ 支持振弦式传感器
　　

･ 独特的万用通道
　　

･ 多达1,390,000个数据点的存储容量
　　

･ 可取下的PC存储卡

 

･ 独立和实时的数据采集
　　

･ 远程监测和控制
　　

･ 可拆卸的螺口接线端
　　

･ 可扩展

 

･ 容易设置的Windows版软件与数据采集配套的机箱具有适合各种气候的坚固设计结构
 

• 适合于恶劣的环境
 

• 适合墙、柱、天线杆上安装以及携带
 

• 按照用户要求定制尺寸
 

• IP67和NEMA6保护等级 

        这样，由七支倾斜计、七台沉降仪和一台DT615数据采器组成的子系统，通过电缆联络起

来，数据每8小时采集一次，DT615数据采集器通过网络适配器接入东风灌渠局域网，置于办公

室的计算机通过专用软件的设置，定期采集数据，并进行数据的处理和分析。       

        系统的运行后的初始界面如下图所示。左半部分是以树形结构显示主标工程的概况，第一级是

 

主标名称，第二级是分部工程，第三级是监测项目，第四级是仪器类型，第五级是仪器编号。点击

 

每一级“＋”号，则展开当前级并在右半部分显示当前项目的内容。如果点击到仪器编号，则右半

部分则显示考证表和数据。

   

       系统由系统管理、静态信息管理、工程文档管理、监测信息管理、报表管理、图形曲线管理、

 

等功能模块组成。

 

三、结语

      

        本方案根据用户的要求作出，重点考虑以下几个问题，一是先进实用的问题，项目所选仪器基

 

本上是国内外最先进的仪器，以国外为主。既能保证仪器长期无故障的工作，又能做到若干年后仪

 

器不落伍，不被时代所淘汰。二是软硬件配套的问题，硬件选型能够保证数据采集的准确率和精确

 

度，专用软件则能直观的反映监测目标的变化状态和变化趋势，便于针对渡槽的管理实现科学的判

 

断和正确的决策。三是展示平台的问题，灌区管理中涉及到众多水工建筑物都具有自然地理坐标，

 

而且监测点位都具有空间属性，传统的以表格数据和平面图形为特征的管理系统难以直观表达这些

 

具有空间属性的数据，而地理信息系统（GIS）以数字电子地图和空间数据库为基础，可以方便地

 

把各种属性数据叠加到电子地图上，从而很好地适应了管理空间相关数据的需要。本项目已经考虑

 

了将来通过与灌区GIS融合，把监测到的基本数据整合到电子地图上，通过基于地图的查询，可及

 

时、准确、直观地把握渡槽状态。

 

        我们相信，该方案的实施，将为灌区建筑物的安全监测提供一个良好的范例，也为灌区高层

 

次的信息化技术提供一个现实的榜样。