摘 要：无线网络灌浆监测系统，包括内嵌无线通信模块的灌浆自动记录仪、无线自组网络和网络化监测软件组成。每台灌浆记录仪在完成灌浆数据显示、记录的同时，将所采集的数据以无线多跳路由的方式，实时传输给网络协调器。网络协调器直接与灌浆管理系统的网络服务器连接，完成对现场施工所有数据的实时显示、记录、查询、曲线显示分析、打印、防伪分析等功能。彻底改变了过去灌浆工作面分散、孤立、难以远距离全面实时监控的局面，实现了对灌浆过程的集中监控和一站式管理，强化了现场的施工管理和监控的能力，在溪洛渡水电站帷幕灌浆工程中得到了成功应用。
关键词：无线网络，灌浆监测系统，溪洛渡水电站
1.工程概况
金沙江溪洛渡水电站是我国西电东送中线的骨干电源之一，位于四川省雷波县与云南省永善县接壤的金沙江干流上，是金沙江下游梯级开发的第三级水电站，以发电为主，兼有防洪、挡沙和改善下游航运条件等巨大的综合效益，具有不完全年调节能力的特大型水电站。溪洛渡水电站由混凝土双曲拱坝、引水发电系统、泄洪系统及导流建筑物组成，混凝土双曲拱坝最大坝高285.5m，坝顶高程610.0m，发电厂为地下式，左右岸对称布置在山体内，各安装9台单机容量为770MW的水轮机发电机组，总装机容量1386万KW，为国内第二、世界第三大型水电站。
溪洛渡厂区帷幕从600.00m高程到324.00m高程，设5层灌浆廊道，立面上帷幕总深度276m，平面上单条灌浆廊道长1099.89m。厂区帷幕灌浆设计总量逾70万m。溪洛渡水电站灌浆工程量大、施工工期长，如何有效降低施工成本、节省工程造价、保证施工进度，确保灌浆质量显得尤为重要。用灌浆自动记录仪记录、显示和打印灌浆过程中的压力、流量、比重、抬动等信息提高了操作人员和检查人员的工作效率，能为评价灌浆效果提供真实可靠完整的资料，使灌浆的质量得到有力的保证。无线灌浆监测仪省去了综合布线上的费用和精力。通过自适应的组网和无线通信技术，使所有的记录仪之间通过分布式协作实现统计采样、数据融合、查询式监控、动态功能升级等先进的监控功能。
2.无线灌浆监测系统的原理与特点
无线监测系统主要由3部分组成，无线灌浆记录仪作为数据采集发送终端、主要负责数据采集和传送；网络协调器和无线路由器组成无线自组网络，作为现场控制中心主要负责从记录仪上进行数据采集、缓存、转发；中央服务器作为远程控制中心通过GPRS网络与各现场控制中心建立通讯。
2.1基本原理
无线监测系统全面运用了网络通信技术、电子测量技术、嵌入式计算机技术、动态软件技术、全触摸屏技术、远程控制及自动化技术等高新技术手段，以《水工建筑物水泥灌浆规范》、《灌浆记录仪技术导则》为理论指导，对灌浆过程进行监测与反馈处理。内嵌无线模块的灌浆记录仪为网络端点，是数据的形成和发送者；无线路由器从每个网络端点接受数据，继而向无线网络协调器转发数据，增加无线路由器的个数即可扩大无线网络覆盖范围；无线网络协调器是无线网络的启动者和维护者，GPRS模块设置为信号发射器，将网络协调器上来的数据通过GSM网上传给中央服务器。用户登陆中央服务器即可进行远程控制。
2.2系统特点
无线监测系统具有如下特点：
(1) 采用高频段通信，抗通信干扰能力强，点对点直线无障碍条件下的理想通信距离可达1000m。
(2) 以多跳路由模式传输数据，大大增加了无线网络的覆盖面，同时也大大提升了数据通信的可靠性。
(3) 网络节点256个，通过无线网关可以扩展到65536多个节点。
(4) 节点具有随机自动组网和加入、退出网络功能，完全满足灌浆记录仪应用环境的需要。
(5) 用户可以在互联网上登录在线管理系统，实时监控灌浆过程数据，并进行后续数据处理，所有灌浆记录数据均可在线查阅打印，实时完整记录灌浆现场所有施工动态、彻底杜绝人为干扰因素。
(6) 对于不同层级的用户，系统可以根据各方面不同的职责设置不同的用户权限，对服务器上的数据实施不同程度的管理。
2.3溪洛渡帷幕灌浆无线组网
溪洛渡水电站灌浆工程量大，施工工期长，为更好的控制灌浆工程质量，确保灌浆资料的准确性和完整性，经过综合考察后采用长江科学院GJY-7型及中大华瑞捷通JT--VI型一拖二无线网络灌浆记录仪组成的无线灌浆监测系统，实现了互联网在线监测，为业主、监理、施工方对灌浆过程的监管提供了有效手段，是确保帷幕灌浆质量的可靠保证。
在左右岸厂区帷幕灌浆施工中，各条廊道长约1100m，高峰期设置73台套无线网络灌浆记录仪为网络端点。在洞内每间隔200m安置1个无线路由器。每条廊道布置6个，在交通洞靠帷幕廊道附近安装1个无线网络协调器，在交通洞口露天处设置1个GPRS无线发射器。所有仪器装置电源均采用廊道内原有的220V交流照明电路。
2.4无线监测系统功能升级
在实际使用过程中，成立了灌浆仪器专家小组。应业主、监理、施工等各方要求及时解决施工过程中发现的问题，结合溪洛渡灌浆施工项目实际，持续改进、分批次进行优化更新升级：
（1）打印报表表头反映溪洛渡水电站项目工程信息，自动统计孔管占浆量。
（2）压水试验时采用全压水头压力值计算吕荣值更准确。
（3）压水压力和灌浆压力同时记录平均压力和瞬时峰值压力，更客观反映灌浆压力控制过程。
（4）高速实时采集存储灌浆数据，突然断电后不丢失信息，来电后可及时继续记录。
（5）每一份灌浆记录均有记录仪编号、打印次数、灌浆过程中的异常状况记录，自动产生防伪编码，杜绝了作假可能，确保灌浆资料的真实可靠。
2.5灌浆网络管理信息系统简介
灌浆网络管理信息系统结合了无线传感器网络技术、面向对象的数据库系统编程技术、将灌浆施工过程中采集的数据通过无线网络收集传送和入库，进行统一、有效的管理，方便用户可以随时、随地实时监测工程灌浆施工的进度和质量，为项目管理者决策提供基础数据和图表。主要功能介绍：
（1）随时浏览查询现场灌浆施工数据，并实时查看现场灌浆设备使用情况。
（2）查询任意灌浆孔段的历史施工记录。
（3）自动生成灌浆记录表、成果表、示意图、形象进度条等统计分析表。
（4）提供预警、发现异常情况，可及时控制。
3应用效果评价
通过无线监测系统，业主和监理采取了一站式管理，大大节约了施工成本和监督管理成本。管理人员只需要通过登录互联网上的灌浆数据监测系统即可对施工过程实时监控。当某台记录仪有异常情况时，中央服务器立刻报告用户，并通知监理人员进入施工廊道，通过对特定仪器查找异常原因，及时处理事故来保障灌浆施工的顺利进行。从实际使用效果来看，无线网络灌浆监测系统技术成熟，故障率较低，稳定性较好，总体效果达到预期。
4结语
无线灌浆监测系统结合了先进的高新技术手段，结合灌浆过程监测的实际需要，具有信息化、图形化、网络化特点，是迄今为止国内技术最先进、性能最优异、功能最完备的灌浆监测系统。在溪洛渡水电站的成功应用，实现了灌浆施工管理从分散的一对一旁站式监管到互联网在线同步集中式管理模式的跨越式发展，技术先进、成本节约、质量可靠，值得向其他水电站项目推广。
2011年10月长江科学院无线灌浆监测系统在溪洛渡水电站通过新产品鉴定会。专家组一致认为：该产品的综合性能及技术指标达到国际先进和国内领先水平，具有良好的市场前景，其中在灌浆记录仪领域采用无线MESH网络拓扑结构和ZigBee无线网关进行数据传输方法达到国际领先水平。
参考文献：
[1] 《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148-2001
[2] 《灌浆记录仪技术导则》DL/T5237-2010
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