人工与自动化观测相结合的水利水电安全监测仪器观测站的制作方法

本发明涉及水利水电技术领域，具体地指一种人工与自动化观测相结合的水利水电安全监测仪器观测站。

背景技术：

水利水电工程中为了解各建筑物安全性状，布置有多点位移计、基岩变形计、锚索测力计、锚杆应力计、钢板计、钢筋计、渗压计、应变计、无应力计、温度计等各种监测仪器，这些监测仪器按断面就近集中牵引至观测站。监测仪器电缆分为4芯、10芯、14芯，由于仪器电缆线及种类数量较多，按照设计规范要求观测频次一般为4次/月，施工期人工观测可能出现夹线错误或者夹子与芯线之间接触不良等情况，而反复观测后观测数据会得不到及时处理。

运行期自动化安装要重新布置观测站和电缆线连接等工作。如施工期观测站不能有效利用，按照大型水利工程，需要大约300个永久观测站，而永久观测站得不到利用，自动化安装时需要重新布置安装观测站，每个观测站加工及安装成本为2000元/个，成本较大。

目前，水利水电工程中施工期观测主要采用直接人工观测法观测，运行期自动化安装要重新进行布置。具体做法如下：

(1)针对四芯电缆的安全监测仪器：①使用夹子分别夹住的红线和黑线，利用读数仪进行读数，得到红线和黑线之间的数据；②重复上述工作，最终共得到红线和黑线之间、绿线和白线之间的2个数据。

(2)针对十芯电缆的安全监测仪器：①使用的夹子分别夹住二根红线，利用读数仪进行读数，得到二根红线之间的数据；②重复上述工作，最终共得二根红线之间、二根黑线之间、二根蓝线之间、二根黄线之间、二根绿线和二根白线之间的5个数据。

(3)针对十四芯电缆安全监测仪器：①使用夹子分别夹住二根红线，利用读数仪进行读数，得到二根红线之间的数据；②重复上述工作，最终共得到二根红线之间、二根黑线之间、二根蓝线之间、二根黄线之间、二根紫线之间、二根灰线之间、二根绿线之间和二根白线之间的7个数据。

然而，上述方法具有以下技术缺陷：

首先，在施工期，人工观测法需逐一使用夹子夹住芯线后读数，其中，四芯电缆仪器需要夹4次，十芯电缆仪器需要夹10次，十四芯电缆仪器需要夹14次。对于大型水利水电工程，比如三峡、向家坝、溪洛渡、乌东德水电站工程来说，一般布置约有8000支，监测仪器特别多，不仅费时费力、容易出错、效率很低，自动化安装时观测站得不到利用，并且需要重新连接电缆线，按每支仪器两个接头，四芯3000支、十芯3000支、十四芯2000支来计算，共有70000万根芯线接头连接，该方法也费时、费力，造成成本增加。

其次，在观测人员观测过程中，易出现接线错误、夹子与芯线接触不良等情况，导致观测数据易出现错误，反复进行测量，还无法及时有效评判各建筑物的安装状态。

再者，在运行期自动化安装，需要重新布置观测站，监测仪器需重新进行电缆线连接工作，量大且耗时，成本过高。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种人工与自动化观测相结合的水利水电安全监测仪器观测站，能够实现施工期和运行期均适用，且能够实现人工观测和自动化观测相对比。

为实现上述目的，本发明所设计的人工与自动化观测相结合的水利水电安全监测仪器观测站包括观测站、观测站门及锁扣；所述观测站内设有人工与自动化集线板，所述人工与自动化集线板上设有与一台安全监测仪器连接的人工观测端口组和自动化观测端口组；所述人工观测端口组中的每一人工观测端口和与连接至安全监测仪器的电缆线中一对芯线连接并且选择性地与读数仪连接，所述自动化观测端口组中的每一自动化观测端口和与连接至安全监测仪器的电缆线中一对芯线连接并且选择性地与自动化观测设备连接。

作为优选方案，每一所述人工观测端口上安装有接线座，所述接线座上设有二个插孔，二个所述插孔分别和与安全监测仪器连接的电缆线中的一对芯线对应连接。

作为优选方案，与所述接线座连接的读数仪上连接有接线头，所述接线头上设有二个分别与所述读数仪的二根读数仪数据线连接的插脚，所述插脚的形状与所述插孔的形状相匹配。

作为优选方案，所述人工观测端口组包括7个分别与一台安全监测仪器的电缆线中的成对芯线连接的所述人工观测端口，所述自动化观测端口组包括7个分别与一台安全监测仪器的电缆线中的成对芯线连接的所述自动化观测端口。

作为优选方案，数量相同的所述人工观测端口组和所述自动化观测端口组在所述人工与自动化集线板上交替分布。

作为优选方案，所述人工观测端口组中所述人工观测端口纵向排成一列布置，所述自动化观测端口组中所述自动化观测端口纵向排成一列布置。

作为优选方案，每一所述人工观测端口组中的7个所述人工观测端口分别设有7种不同的标识。

作为优选方案，每一所述人工观测端口组中的7个所述人工观测端口分别设有蓝、黑、红、黄、紫、灰及温度标识。

本发明的有益效果是：本发明的人工与自动化观测相结合的水利水电安全监测仪器观测站中，通过人工与自动化集线板上的人工观测端口组和自动化观测端口组的端口通道读取安全监测仪器的数据，人工观测时仅需将读数仪的数据线接入人工观测端口即可，操作简便、节约观测时间，可有效提高观测效率；本发明的人工与自动化观测相结合的水利水电安全监测仪器观测站仅需在施工期同步布置自动化观测端口组，即可保留至运行期持续使用，且不会产生重复连接自动化监测设备电缆线的工作，费用降低、减少投资，提高工作效益。

附图说明

图1为本发明优选实施例的人工与自动化观测相结合的水利水电安全监测仪器观测站的立体图。

图2为图1中的人工与自动化观测相结合的水利水电安全监测仪器观测站的人工与自动化集线板的主视图。

图3为图2中的人工与自动化集线板的人工观测端口组的结构示意图。

图4为图2中的人工与自动化集线板的自动化观测端口组的结构示意图。

图5为四芯线缆与人工观测端口和自动化观测端口的接线示意图。

图6为十芯线缆与人工观测端口和自动化观测端口的接线示意图。

图7为十四芯线缆与人工观测端口和自动化观测端口的接线示意图。

图8为图1中的人工与自动化观测相结合的水利水电安全监测仪器观测站的接线座和接线头的与读数仪的连接示意图。

图中各部件标号如下：观测站10(其中，人工与自动化集线板11、接线座12、接线头13；人工观测端口组111、自动化观测端口组112；人工观测端口111a、自动化观测端口112a；插孔121、插脚131)、观测站门20、锁扣30、读数仪40(其中，读数仪数据线41)、四芯线缆50、十芯线缆60、十四芯线缆70。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参阅图1，其为本发明优选实施例的人工与自动化观测相结合的水利水电安全监测仪器观测站的结构示意图，包括观测站10、观测站门20及锁扣30，观测站10内设有人工与自动化集线板11，人工与自动化集线板11与安全监测仪器连接。

请结合参阅图2，人工与自动化集线板11上设有人工观测端口组111和自动化观测端口组112，人工观测端口组111和自动化观测端口组112交替布置在人工与自动化集线板11上。相邻的人工观测端口组111和自动化观测端口组112分别通过电缆线与同一安全监测仪器连接，方便运行期人工观测与自动化观测同时进行比较测量。在图示实施例中，人工与自动化集线板11上交替布置有4组人工观测端口组111和4组自动化观测端口组112。端口组的数量可根据电缆线数量(即与之连接的安全监测仪器的数量)进行调整，并不局限于图示中的数量。

请结合参阅图3，为了兼容适应四芯电缆线、十芯电缆线和十四芯电缆线，每一人工观测端口组111中具有7个人工观测端口111a，每一人工观测端口111a与电缆线中的二根成对芯线(同色芯线)连接，从而可读取这组芯线的数据。图示实施例中，7个人工观测端口111a在纵向排成一行布置。为了便于识别及接线，每一人工观测端口组111中的7个人工观测端口111a分别用蓝、黑、红、黄、紫、灰、温度(绿、白)标识。

请结合参阅图4，同样地，为了兼容适应四芯电缆线、十芯电缆线和十四芯电缆线，每一自动化观测端口组112中具有7个自动化观测端口112a，每一自动化观测端口112a与电缆线中的二根成对芯线(同色芯线)连接，从而可读取这组芯线的数据。图示实施例中，7个自动化观测端口112a在纵向排成一行布置。为了便于识别及接线，每一自动化观测端口组112中的7个自动化观测端口112a分别用蓝、黑、红、黄、紫、灰、温度(绿、白)标识。

如此，人工与自动化集线板11上可接入十四芯电缆线及十四芯以下电缆线。当接入的安全监测仪器的电缆线为四芯电缆时，人工与自动化集线板11同时可接入四芯电缆线14支(包含人工监测和自动化监测)。

在人工与自动化集线板11上，需接入的与安全监测仪器连接的电缆线按固定顺序接入。对于四芯电缆50而言，4根芯线分别顺序接入人工观测端口组111中标注红、黑、温度(绿、白)的3个人工观测端口111a中，分别顺序接入自动化观测端口组112中标注红、黑、温度(绿、白)的3个自动化观测端口112a中，如图5中所示。对于十芯电缆60而言，10根芯线分别顺序接入人工观测端口组111中标注蓝(蓝)、黑(黑)、红(红)、黄(黄)、温度(绿、白)的5个人工观测端口111a中，分别顺序接入自动化观测端口组112中标注蓝(蓝)、黑(黑)、红(红)、黄(黄)、温度(绿、白)的5个自动化观测端口112a中，如图6中所示。对于十四芯电缆四芯电缆70而言，14根芯线分别接入标注蓝(蓝)、黑(黑)、红(红)、黄(黄)、紫(紫)、灰(灰)、温度(绿、白)的7个人工观测端口111a中，分别顺序接入自动化观测端口组112中标注蓝(蓝)、黑(黑)、红(红)、黄(黄)、紫(紫)、灰(灰)、温度(绿、白)的7个自动化观测端口112a中，如图7中所示。

请参阅图8，为了方便读数仪40与观测站10内的人工与自动化集线板11连接读取数据，每一人工观测端口111a和自动化观测端口112a上均安装有一个接线座12，接线座12上设有二个插孔121，二个插孔121分别和与安全监测仪器连接的线缆中的成对芯线(同色芯线)连接。接线头13上设有二个插脚131，二个插脚131分别和读数仪40的二根读数仪数据线41连接。插脚131的形状与插孔121的形状相匹配，从而接线头131可通过接插的方式与接线座12快速准确地连接。读数仪40通过并读取读数仪数据线41快速地读取成对芯线(同色芯线)之间的观测数据。

施工期监测仪器引入观测站时，安全监测仪器的电缆线穿过人工与自动化集线板11后按上述顺序接入人工观测端口组111；在每次观测时，用读数仪40的读数仪数据线41接好接线头13后，直接插入人工与自动化集线板11的人工观测端口组111上的对应的人工观测端口111a上的接线座12上，连接好读数仪数据线41的接线头13依次插入人工观测端口组111的人工观测端口111a上的接线座12后，读取安全监测仪器每支芯线的数据。观测人员按照需要观测的安全监测仪器，通过数据连接端口逐一插入即可快速读取各监测仪器数据。

在自动化连接时，按照所安装自动化设备按顺序在自动化观测端口组112的自动化观测端口112a中与接线座12插接连接读取数据，避免重复连接电缆线，同时与人工观测同步进行比测。

在上述技术方案中：施工期、运行期安全监测仪器引入观测站时，按照仪器编号上的芯线同步直接插入集线板上的端口5读取数据，而在运行期不必重新布置自动化观测站，避免自动化电缆线与仪器电缆线重新接线，也减少施工期人工观测带了的数据误差。

本发明的人工与自动化观测相结合的水利水电安全监测仪器观测站至少具有以下有益效果：

(1)通过人工与自动化集线板，利用人工与自动化集线板上的端口通道读取各安全监测仪器的数据，人工观测时仅需将数据连接插入端口即可快速观测，有效避免人工每次使用夹子逐一夹住芯线的重复操作，可大量节约观测时间，操作简便，可有效提高观测效率。

(2)仅需在施工期观测站中同步布置自动化观测端口，自动化电缆线连接不会产生重复工作，特别是与每个观测站不需要重新安装，费用降低减少投资，提高工作效益。

(3)通过集线板装置直接与端口连接，可有效避免接线错误和芯线接触不良等情况，提高观测数据准确率。

(4)提高了在观测效率跟自动化相结合的基础上，可缩减观测队伍人员数量、提高观测数据可靠性，运行期自动化观测站不必重新布置规划，电缆线不需要重复连接，提高工作效益及成本减少。

相比传统的人工观测需要对每支仪器不同芯线反复夹线读数的方法，本发明的人工与自动化观测相结合的水利水电安全监测仪器观测站可快速读取观测站内所有仪器的数据，操作简单方便，准确、快捷、高效，运行期自动化观测也不需要重新布置观测站，既减少投资的同时也方便与自动化同步比测。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。