小型水库雨水情测报及大坝安全监测系统

一、方案背景

我国水库众多，水库在带给人们便利的同时也存在着巨大的安全隐患，对大坝安全监测的要求越来越高，一旦溃坝失事，会对生命、财产、基础设施、生态环境、经济社会发展等造成灾难性破坏，大坝安全关系着公共安全、经济安全和国家安全，更是水库安全管理的先决条件，大坝的渗压安全监测与水库安全管理密不可分， 是监视和掌握水库大坝运行性态的重要非工程措施，是指导科学调度、安全运行的重要手段。

二、系统组成

根据水利规范和水利大坝渗压渗流监测的要求，结合我司多年研制气象和水文监测设备，物联网水库渗压渗流监测设备。基于物联网技术无线通信网络，组成完备的监测“神经数据传输 系统层”，每个数据采集节点都是整个“神经数据传输系统层”的“神经末梢”，实现各个监测节点与数据中心 实时通信，“数据中心”作为整个神经数据传输系统层的“神经中枢”负责调度各个节点之间实现相互“触发 式”数据采集，保证数据采集实时性，达到“牵一发而动全身”的“区域联动”监测效果；规避了目前基于无线传输的实时在线监测技术的传输距离近、设备功耗大、部署成本高、系统较复杂和大批量的SIM卡等上述缺陷， 具有搭建网络灵活、部署成本低、商业化速度快等特点。

小型水库雨水情测报和大坝安全监测系统主要由监测点感知设备(雨量计、水位计、渗压计、量水堰、视频)，遥测终端RTU、管理云平台等几部分。水库在线监测具有自动采集、分析和报告水库水位、降雨、图像、渗流等运行数据的功能，自组织网络和数据终端具有采集和通信各要素的功能，水库安全监测预警系统的云平台具有监测数据的智能分析和预警功能，实现了水库运行状态的感知和监测、运行情况分析、安全管理、巡检在线管理等综合运行支撑，有效辅助相关部门制定防汛抗旱调度方案和应急预案，实现水库的信息化管理。可以把水库大坝安全监测系统分为四层：感知层、网络层、平台层、应用层。

感知层：实时感应水库大坝监测参数传感器的状态，如变形监测、地表沉降、土体位移、土壤含水率、土压力、渗压计、水位计、雨量计、GNSS接收机、固定式测斜仪、渗压计、高速高清摄像机、孔隙水压计、雷达物位计、拉线式位移计、土压力计、表面应变计、埋入式应力计等前端感知设备；

网络层：支持数据通信，可上、下双向通讯，支持无线蜂窝网络、短信、北斗、PSTN、超短波等通信方式。感应设备M21F2可通过监测预警平台的通讯方式，上行发送至监测控制中心平台。

平台层：整合各层设备和系统功能，通过信号的连接，下发平台对前端感应器的命令，上传监测数据的采集、处理、存储和分析，实时联动前端各大监控设备。

应用层：监测中心通过实时数据接收汇集管理及监测预警平台可以实现各种监测数据的共享，对各种监测数据进行查询、分析、预警和管理。开启信息发布途径，实时展示信息数据和预警信息。

三、系统功能

数据实时监测：实现在线监测的地图显示、查看，包括监测设备的快速查询显示、监测数据展示、报警情况显示及监测数据曲线图的实时展示，通过系统主界面的显示功能，可以查看设备的位置、运行状态，掌握其水库库坝体浸润线及坝体内孔隙水压力、库内水位、水库出入入流量、降雨量、坝体位移的实时监测。

及时报警：通过布设在坝体内部和表面的各种类型的传感器，获取大坝变形、渗流、沉降、位移、水文、气象等相关数据。传输到相关软件系统，实现对整个坝体的全方位实时监测。等数据超过告警上限时系统自动根据该预警数据发布不同级别的报警信息。可设置多级报警，支持弹出软件窗口报警、邮件报警、短信报警及声光报警等功能多种方式传达至相关领导和责任人。

视频远程监控：包括对上下游水区、坝上、坝下和闸房内部的实时视频监控，用户可以从监控终端中实时的看到现场的视频图像，同时还可以通过软件控制现场摄像机镜头以及云台，根据需要调整光圈大小、焦距远近、变倍高低以及视频角度等，满足用户对现场多方位视频图像的监控需要，确保水库大坝运行安全。

 数据分析预判：对大坝浸润线、库水位、实时雨量、大坝渗流量及坝体位移历史数据等相关数据进行综合比较分析，推算出各类坝体运行数据的时间和空间的相关性，综合判断坝体健康状况。

GIS模拟建模：在适用前提下将水库大坝安全管理过程中的新思想、新方法融入到系统开发，做到数据和图形相融合、GIS与数学模型相结合，把科学计算的结果通过三维情景表现和动态的形式直观表现。

操作便捷：具备LCD液晶显示屏以及多功能输入键盘，用于现场参数设置、人工置数、安装调试、状态显示等功能，以及串口配置方式。 支持多种工作模式（包括自报式、查询式、兼容式等），最大限度降低功耗。

四、系统特点

★实时监测：7*24小时无人值守在线实时监测。

★超限预警：当监测数据超出设定的阈值时，可通过抓拍、平台软件、短信通知等方式进行预警。

★现场视频确认：必要时，可通过4G/5G无线网络远程查看现场的实时监控画面。

★联动控制：全方位一站式服务。具有从感知、采集、平台、用户管理等全流程的研发能力，具有多年完整的项目集成经验;

五、系统意义：

水库雨水情测报及大坝安全监测解决方案可以有效对水库大坝进行全天候实时监测，实时掌握水库大坝水流情况，如有预警险情，第一时间采取应对措施，同时可以利用水库大坝大数据、气象数据对汛期水库大坝（雨量计、水位计、渗压计、量水堰、视频）进行预测，提前做好相关部署，对当地水库大坝监测防洪减灾工作的有序进行具有重大的意义。