水库大坝安全监测系统实施方案

一、方案概述

水库大坝作为特殊的建筑，其安全性质与房屋等建筑物完全不同，并且建造在地质构造复杂、岩土特性不均匀的地基上，目前对于大坝监测多采用人工巡查的方法，存在一定的系统误差，其工作性态和安全状况随时都在变化。如果出现安全问题，将会引发大坝下游一定范围洪涝灾害，不仅会损失人民群众的生命财产，同时也会造成一定生态失衡。智慧水库大坝安全监测解决方案基于物联网、大数据、云计算等技术，结合地理信息系统构建的物联网络，对影响水库大坝安全的各个因素进行实时在线安全监测，及时对大坝安全问题及安全隐患进行预警预报，为处置应对与决策提供科学的支持，最大限度降低危险事件发生的概率，从而保障大坝的安全运行。

二、系统组成

水库安全监测预警系统由水库智能感知、物联网信息通信、云端智慧监控管理平台组成。水库大坝安全监测具有库水位、雨量、图像、渗流等运行数据自动釆集、分析、上报功能，自组网、物联网系统具有全要素采集通信功能，水库安全监测预警系统云平台具有监测数据智能分析预警功能，实现了水库运行状态感知监测、运行态势分析、安全管理、巡视检查在线管理等全面业务支持，既能支持单个水库管理，也能支撑全省、各县水库群管理。

三、主要硬件设备性能参数

■遥测终端机

☆产品采用高性能的工业级32位通信处理器和工业级无线模块;本地超大容量数据安全存储，支持存储1年以上原始数据;

☆支持NB-IoT/GSM、GPRS、3G、4G、5G无线、光纤有线和LoRa无线自组网等通信方式;

☆支持遥信遥测遥控功能，

☆支持本地/远程配置编辑，升级，修改参数;

☆支持节电模式，静态值守电流<0.65ma (12v)工作电流<9.5ma (12v);>

☆通过SL651-2014《水文监测数据通信规约》测试;

☆通过SL/T 427-2021《水资源监测数据传输规约》测试;

☆实现水位、流速、流量，雨量、水质等数据采集;

☆具有定时自检发送、死机自动复位、站址设定、掉电数据保护;

☆实时时钟校准和设备测试等功能;

☆供电方式:蓄电池向设备供电，太阳能电池板浮充供电;供电范围DC 5~30v;

☆本地存储:支持存储5年的监测数据;

☆设备平均无故障工作时间:MTBF>65000小时;工作温度:-30℃～+60℃，湿度:0～90%;

☆外部接口光电隔离;

■Gnss接收机

☆一体化设计，安装维护简便；

☆全天候实时自动监测；

☆高精度、高可靠性、高时效性、高时间分辨率的先进算法；

☆集成MEMS倾角传感器、温湿度传感器；

☆变频监测与智能唤醒功能，大大降低功耗；

☆可根据需要灵活设定数据采集与处理间隔；

☆宽电压多模式供电；

☆工业级标准设计；

☆IP68防护等级；

☆支持太阳能等多种供电方式；

☆支持本地/远程云平台解算方式；

☆支持可视化物联网监测预警平台或对接地灾灾害监测平台；

☆支持掉电保护功能，具有防雷及抗干扰功能；在雷电、暴雨等恶劣天气条件下能正常运行；

■翻斗式雨量计

☆具有降雨信息实时监测、接收、信息显示和存储功能

☆具有超雨量阈值自动报警功能

☆降雨量精准采集

☆本地/远程实时监测

☆支持水文、气象、环保等行业协议

☆一体化设计、安装维护方便

■雷达水位计

☆全天候，高频微波测距技术，

☆抗干扰能力强，不受温度、湿度及风力影响

☆传感器高精度

☆无人值守，连续在线采集

☆无机械磨损、非接触测量

☆测量与水质无关，不受浮冰等漂浮物影响

☆不需要防浪井，水流对测量无影响

☆可选太阳能供电

☆成本低，安装维护简单，寿命长

■气泡水位计

☆内部集成嵌入式实时操作系统，监测到错误可自动重启；

☆超高精度，全温度补偿，线性补偿，抗干扰、防雷设计；

☆零点和基础高程可自由设置；

☆RS232/RS485/SDI12通讯自行选择；

☆4.3寸彩色触摸屏显示界面，使仪表使用更为方便；

☆定时测量，测量和采集时间可自由设定；

☆主机参数自由设定，并带上位机界面软件；

☆超大容量的历史数据存储，数据存储量可达50万条；

☆带有超量程报警功能和断电信息存储功能；

☆100%水质密度可调，适合全国各地各种水质高度测量；

☆超低功耗，更适合于电池系统供电；

☆兼容市场上常见厂家的水位采集协议，以便于兼容RTU设备；

■振弦渗压计

☆采用振弦式理论设计制造，具有高灵敏度、高精度、高稳定性的特点，适应于长期观测；

☆采用数字信号信号检测，信号长距离传输不失真，抗干扰能力强；

☆绝缘性能良好，防水耐用；

☆采用脉冲激振方式，激振、测试速度快；

■量水堰计

磁致式量水堰计适用于长期测量河流、湖泊、水库、坝体等堰槽的水位，是监测水位及流量变化的有效监测设备。量水堰计采用磁致伸缩液位计作为传感器进行测量，具有分辨率高、稳定性好、性能可靠、响应速度快，工作寿命长等优点。

磁致式量水堰计主要功能有线性测量，绝对位置输出，非接触式连续测量，永不磨损，传感器不用标定及定期维护，输出信号多种选择(RS485、电压、电流)，安装简单方便。

■摄像头

☆具有超低照度（黑光级），在光线较暗或无光源的环境，仍然拍照得较为清晰的彩色图片；城市环境无需补光就能拍出比较理想的图片效果；

☆通讯端口具有防浪涌保护，防误接保护，提高产品可靠性（通迅端口施加12V电源，可达8H不致损坏）；

☆宽电压电源输入9～28V；

☆电源防反接保护、防雷、防浪涌（电源端口反向施加28V电源，可长期不致损坏）；

四、主要软件功能

■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。

■数据报警

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。

■数据大屏

通过大屏电子地图、视频监控全览系统内所有监测点的实时状态、数据信息和现场实况，并配置相应的各类数据查阅功能，为对水质的污染排放实时监控、预警和协调调度提供有力的辅助手段。