CCD垂线坐标仪在宝珠寺水电站的应用
陆声鸿尚宏陈德学闫昕罗剑峰
摘要：宝珠寺水电站大坝安全监测自动化系统采用了先进的开放型分布式系统，CCD
垂线坐标仪是自动化系统下实现垂线位移观测的仪器。笔者着重介绍了CCD垂线坐标仪的测
量原理、安装要求、监测成果等有关问题。
关键词：大坝安全监测CCD垂线坐标仪分布式系统
1、简介
宝珠寺水电站位于四川省广元市三堆镇，是嘉陵江水系白龙江干流规划中的第
二个梯级水电站。距上游碧口水电站87km。宝珠寺水电站是以发电为主，兼有灌溉、
防洪等效益的综合利用大型工程。正常高水位588m。水库总库容25.5亿m3，调节
库容13.4亿m3，为不完全年调节。装机容量70万kw，保证出力15.6kw，年发电
量约23亿kw﹒h。
宝珠寺大坝设有自动化观测系统和常规观测系统，主要分为外部变形监测、渗
流监测和内部监测三大部分。自动化观测系统采用西安联能自动化工程有限责任公
司的LN1018开放型分布式数据采集网络，其系统布置框图见图1。
图1系统布置
1
大坝变形监测自动化项目由布置在10号、17号、22号三个典型观测坝段的正
倒垂，坝顶和498.7m高程廊道的两条真空激光准直系统，498.7m高程廊道的静力
水准。
三条倒垂均深入基岩50m，10号和22号坝段地面高程为498.7m，17号坝段地
面高程为468m。三条正垂的锚固点均在坝顶，10号坝段布设3个测点，17号坝段布
设5个测点，22号坝段布设4个测点。17号坝段5个测点的高程分别为571m、551m、
523m、498m、468m。垂线坐标仪经优选，采用西安联能自动化工程有限责任公司
的LN2002型CCD双向垂线坐标仪。LN2002型CCD垂线坐标仪，其测量为非接触式，
原理为光电式，无零漂、温漂、非线性，无机械动作。
2、CCD垂线坐标仪的安装调试
2.1CCD垂线坐标仪测量原理
CCD垂线坐标仪的核心部分
是线阵CCD传感器，包括平行
光光源，坐标仪的测量原理示
意见图2。
图2
CCD垂线坐标仪的主要技术参数如下：
测量范围：0～35mm；分辨率：0.01mm
精度：±0.1mm；环境温度：-20℃～+60℃
环境湿度：＜95%；输出：RS485
该CCD垂线坐标仪在国内首创将线体直径作为约束条件，对线位测值进行评判，
共五种评判状态，即“正常”、“无线”、“多线”、“传感器无信号”、“传感器复位”，
便于用户评判及维护。
2.2CCD垂线坐标仪安装调试
CCD垂线坐标仪安装调试较简单。
安装时，在原有的人工观测台上加
装一个钢支架（不能影响人工观测）。
CCD垂线坐标仪安装在支架上并调
到适当位置后紧固，测读出CCD垂
线坐标仪的测值并作好记录。典型
的安装示意图如图3。图3
2
3、CCD垂线坐标仪观测资料分析
CCD垂线坐标仪自完成安装调试投入运行以来，未发现硬件故障，系统稳定性
高。图4是17坝段从上到下各层廊道在2000年2月到2001年6月的测值过程线。
从图中可看出，测值过程线的变化趋势符合宝珠寺大坝的变形规律。
图4
3
4、结语
从CCD垂线坐标仪在宝珠寺大坝的使用效果看，其测量结果能满足要求，整个
测量过程无机械动作，无漂移现象，无非线性的修正问题，能进行智能判别测量中
的故障现象，便于用户维护。