已埋钢弦式监测仪器工作状态评价

赵花城，沈省三（.国家能源局大坝安全监察中心，浙江杭州，3004；.北京基康科技有限公司，北京，00080）

已埋钢弦式监测仪器工作状态评价

赵花城1，沈省三2
（1.国家能源局大坝安全监察中心，浙江杭州，310014；2.北京基康科技有限公司，北京，100080）

DL/T1271-2013《钢弦式监测仪器鉴定技术规程》对已埋钢弦式监测仪器工作状态的鉴定方法和评价标准作出了规定，对钢弦式监测仪器的现场鉴定评价起到了指导性的作用。笔者对规程中的相关内容作了简要介绍和必要说明，供业内人员开展相关工作时准确理解和掌握。

钢弦式监测仪器；工作状态；评价

0　引言

钢弦式监测仪器于1919年由德国的麦哈克公司研制成功，经过近一百年的改进和完善，具有测量精度高和长期稳定性好等特点，已经广泛应用在国内外各类工程的安全监测中。我国自1960年开始研制钢弦式监测仪器，并于20世纪90年代起大量应用于水利水电工程的安全监测中。监测仪器与其他物件一样，受结构材料、元器件老化及变形等因素的影响，使仪器自身的性能发生变化，从而影响到监测数据的准确性和可靠性。如何鉴定并评价已埋入钢弦式监测仪器的工作状态，虽在有关的监测技术培训教材或丛书中已有所介绍，但一直没有形成统一的评价标准。为此，电力行业大坝安全监测标准化技术委员会组织相关单位，编制完成了《钢弦式监测仪器鉴定技术规程》。该规程适用于已埋设的钢弦式监测仪器的现场鉴定，规定了钢弦式监测仪器的鉴定方法和评价标准，对钢弦式监测仪器工作状态的现场鉴定具有明确的指导性作用。为了准确理解和合理应用本规程，笔者在此对规程中的相关内容作简要介绍和必要说明，供业内同行讨论和借鉴。

1　鉴定工作准备

根据建筑物的特点以及监测仪器自身的工作特性，已埋钢弦式监测仪器的鉴定工作主要包括历年监测数据分析评价、现场测试评价和综合评价等。因此，在监测仪器鉴定工作开始前，应收集需鉴定监测仪器的基本信息、历年监测数据和监测仪器所处建筑物的相关运行资料等，同时准备用于钢弦式监测仪器的测量仪表及现场测试所需的相关记录表格。

2　测量仪表的检验

现场测试的测量仪表（简称读数仪）必须为经检定合格且在有效期内使用的产品。测读时应严格按照说明书的要求进行操作。在现场测试前，还需采用标准试件（信号发生器）对读数仪的准确性进行校验。其基本操作步骤为：先用专用导线将读数仪和信号发生器正确连接；再将信号发生器置于频率发生状态，然后分别调节至500 Hz、1 000 Hz、1 500 Hz、2 000 Hz、3 000 Hz、4 000 Hz等档位，同时用读数仪读取对应各档的频率值，每档连续读取5个测值，以每档的各次测值与相应档位的标准值之差均不大于0.2 Hz为控制标准，满足要求的读数仪可认为是合格的，能用于现场测试。

3　历年监测数据分析评价

分析评价历年监测数据是鉴定监测仪器工作状态的重要依据之一，评价时主要采用测值过程线图分析法，以便发现一些现场测试鉴定时难以出现的问题和现象。

为使现场测试有针对性，在测试前应先根据被鉴定监测仪器的历年监测数据（即频率或频率模数、温度值）和相应的环境量（如库水位、气温）等资料，绘制测值过程线。分析评价时，应结合建筑物实际运行情况，可同时与被鉴定监测仪器埋设位置相近的同类其他仪器测值进行比对，检查测值变化规律的一致性或相关性，以做准确合理的分析和判断。由于对测值过程线的分析评价还难以提出定量的评判标准，目前主要以定性评价为主，评价标准一般按以下三个等级进行分类：

可靠：变化合理，测值过程线规律明显，无系统误差；或虽存在系统误差，但能够排除仪器自身的问题。

基本可靠：测值过程线能呈现较明显的规律，即使存在不能排除的仪器自身原因的系统误差，也可经过处理修正。

不可靠：测值变化紊乱无规律；或误差频现难以处理修正，无法分析和引用测值。

4　现场测试及成果评价

4.1现场测试

实际工程中，钢弦式监测仪器可能由人工直接测量或接入集线箱后再进行人工测量，也可能采用数据采集系统实现自动化读取。现场测试时，对于采用人工测量的仪器，可将仪器电缆与读数仪连接后直接测试；对于已接入数据自动采集系统的仪器，可将其从数据采集模块上拆下后再进行测试，或中断自动采集系统工作后采用人工比测接口进行测试。

4.1.1频率和温度测试

按照读数仪的功能测读仪器的频率和温度，对监测仪器进行稳定性测试时，需连续测量3次测值并记录，每次测量时间间隔不少于10 s。当遇到仪器测值不稳、集线箱旋钮或采集模块接口接触不良、电缆芯线颜色与常规不一致、仪器测值异常等现象时，应将相关情况的文字说明一并记录在现场测试表中。

4.1.2绝缘电阻测试

监测仪器电缆芯线的对地绝缘电阻采用100 V电压等级的兆欧表测量。测试时，将兆欧表的一根导线夹紧所测试仪器的电缆芯线；另一根导线接地，在现场可夹在测站旁的钢筋或电缆保护箱的固定螺栓上。

表1　钢弦式监测仪器现场测试成果评价表Table1　The appraisal of the vibrating-wire sensor based on on-site tests

表2　钢弦式监测仪器综合评价成果表Table2　The comprehensive appraisal of the vibrating-wire sensor

4.2测试成果评价

4.2.1影响评价标准确定的因素

在确定钢弦式监测仪器现场测试评价标准时，需考虑以下几方面的因素。

第一，在仪器出厂检验或埋设前现场检验的基础上，适当放宽仪器的相关技术指标。在不影响对建筑物运行性态做出合理判断的前提下，对已埋监测仪器，应遵循能利用则尽量继续利用的原则。

第二，读数仪在现场工作条件下的测量误差一般要比出厂检验工作条件下的测量误差大。

第三，仪器绝缘电阻对测值的影响，以及数据采集系统对监测仪器绝缘度的要求。

第四，现场各种干扰可能对读数的稳定性产生影响。

4.2.2评价标准

经综合考虑上述各项因素后，可确定钢弦式监测仪器现场测试的评价标准一般为：

（1）频率测值稳定性评价标准：

当频率测值 1 000 Hz时，频率极差 2 Hz为合格，频率极差＞2 Hz为不合格。

当频率测值＞1 000 Hz时，频率极差 3 Hz为合格，频率极差＞3 Hz为不合格。

（2）温度测值评价标准：

温度极差 0.5℃为合格；温度极差＞0.5℃为不合格。

（3）绝缘电阻评价标准：

绝缘电阻 0.1MΩ为合格；绝缘电阻＜0.1MΩ为不合格。

4.2.3现场测试成果评价

根据钢弦式监测仪器频率极差、温度极差、绝缘电阻值的现场测试成果，从仪器的频率测值和温度测值两方面对仪器的工作状态进行评价，评价结论按可靠、基本可靠、不可靠三个等级分类，具体评价情况详见表1。

5　综合评价

在对已埋钢弦式监测仪器历年监测数据进行分析评价、现场测试评价的基础上，最终对仪器的工作状态做出综合评价，仪器的评价结论分正常、基本正常、异常三类，相关情况见表2。

对工作状态正常的仪器需进行观测；对工作状态基本正常的仪器可继续观测，但在监测资料分析时，应分析评价其测值的可靠性；工作状态异常的仪器作封存停测处理，但应根据按相关程序，报有关部门审批后方可实施，同时需妥善保存拟停测封存仪器的所有历史资料，包括图纸、埋设基本资料、仪器相关参数、历年监测资料等。

［1］DL/T1271-2013，钢弦式监测仪器鉴定技术规程［S］.北京：中国电力出版社，2014.

［2］储海宁.混凝土坝内部观测技术［M］.北京：水利电力出版社，1989.

Title:Appraisal on performance of embedded vibrating-wire monitoring instrument//by ZHAO Huacheng and SHEN Xing-san//Large Dam Safety Supervision Center of National Energy Administration

Specification for appraisal of vibrating wire sensor mainly aims at the regulation of the appraisal of working state of the embedded vibrating wire sensors which has been taken as a guide for on-site practice.This paper introduces the main contents as well as the some key points in the specification，for reference.

vibrating-wire monitoring instrument；working state；assessment

TV698.1

A

1671-1092（2015）01-0083-04

2015-01-20

赵花城（1964-），男，浙江金华人，教授级高级工程师，长期从事大坝安全监测工作。

作者邮箱：zhao_hc@ecidi.com