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一、方案概述

我國現有各類水庫84926，其中大型水庫415座，中型水庫2618座，小型水庫81893座。這些水庫大部分建于20世紀50-70年代，經過三四十年的管理運用，社會效益和經濟效益都十分顯著，為國民經濟的持續、穩定發展作用了貢獻。然而，大多數中小型水庫建于六、七十年代，屬“三邊工程”，一方面大部分水庫防洪標準低、工程質量差、淤積嚴重，有效庫容萎縮，處于帶病運行狀態，另一方面不少水庫已達到或超過設計服役年限，老化嚴重，水庫工程潛在的安全隱患突出。水庫安全度汛一直是我國防汛抗洪的難點和重點，中小型水庫的安全度汛已成為當前全國防汛工作的一個薄弱環節，大部分水庫缺少必要的水雨情測報及大壩安全監測等設施，檢查手段落后，隱患很大。一旦發生局部暴雨洪水，極易引發潰壩事件，輕則造成財產損失，重則造成重大人員傷亡或毀滅性災害，在這種情況下，水庫大壩安全自動監測系統建設，實現水位、雨量、大壩的滲壓、滲流、應變等實時監測和預警就是非常必要的，可以實時動態的掌握水庫運行信息并進行預警，如果水庫的監測數據發生異常，水利部門的有關人員可以及時掌握情況并采取措施進行應急處理。

二、系統組成

水庫大壩安全自動化在線監測系統架構如下圖所示，其主要由感知層、數據采集層、傳輸通信層、云平臺及移動終端組成。

感知層：主要完成待監測物理量的信號轉換，其由多種類型智能傳感器構成，主要有應變傳感器、壓力傳感器、傾斜傳感器、力傳感器等。

數據采集層：主要負責數據采集，將感知層轉換后的電信號轉換成數字信號，以方便數據遠距離傳輸。

傳輸通信層：負責采集層與云平臺之間通信及數據傳輸，數據傳輸方式主要有有線傳輸和無線傳輸。有線傳輸通過光纖、網線經網關將數據發送到云平臺及云平臺數據下發；無線傳輸主要通過2G/3G/4G/5G將數據傳輸到云平臺及云平臺數據下發。

應用層：負責數據信息化管理，如控制指令下發和數據接收、多傳感器數據融合分析、結果展示、預警等。預警信息通過短信或郵件及時發送到相關管理人員，并提示后臺及時對結構當前狀態進行安全評估。

水庫大壩安全自動化在線監測系統主要監測項目包括大壩表面及內部變形監測、滲流監測、壓力監測、水文氣象監測等。

三、系統功能

數據實時監測：實現在線監測的地圖顯示、查看，包括監測設備的快速查詢顯示、監測數據展示、報警情況顯示及監測數據曲線圖的實時展示，通過系統主界面的顯示功能，可以查看設備的位置、運行狀態，掌握其水庫庫壩體浸潤線及壩體內孔隙水壓力、庫內水位、水庫出入入流量、降雨量、壩體位移的實時監測。

及時報警：通過布設在壩體內部和表面的各種類型的傳感器，獲取大壩變形、滲流、沉降、位移、水文、氣象等相關數據。傳輸到相關軟件系統，實現對整個壩體的全方位實時監測。等數據超過告警上限時系統自動根據該預警數據發布不同級別的報警信息。可設置多級報警，支持彈出軟件窗口報警、郵件報警、短信報警及聲光報警等功能多種方式傳達至相關領導和責任人。

視頻遠程監控：包括對上下游水區、壩上、壩下和閘房內部的實時視頻監控，用戶可以從監控終端中實時的看到現場的視頻圖像，同時還可以通過軟件控制現場攝像機鏡頭以及云臺，根據需要調整光圈大小、焦距遠近、變倍高低以及視頻角度等，滿足用戶對現場多方位視頻圖像的監控需要，確保水庫大壩運行安全。

 數據分析預判：對大壩浸潤線、庫水位、實時雨量、大壩滲流量及壩體位移歷史數據等相關數據進行綜合比較分析，推算出各類壩體運行數據的時間和空間的相關性，綜合判斷壩體健康狀況。

GIS模擬建模：在適用前提下將水庫大壩安全管理過程中的新思想、新方法融入到系統開發，做到數據和圖形相融合、GIS與數學模型相結合，把科學計算的結果通過三維情景表現和動態的形式直觀表現。

操作便捷：具備LCD液晶顯示屏以及多功能輸入鍵盤，用于現場參數設置、人工置數、安裝調試、狀態顯示等功能，以及串口配置方式。 支持多種工作模式（包括自報式、查詢式、兼容式等），最大限度降低功耗。

四、系統價值

大壩作為特殊的建筑，以自動化的方式實現對水庫大壩的安全監測，無論是對水庫大壩所在的地區，還是整個國家都有不同程度的積極影響。首先對于水庫大壩工作人員來說，實現對水庫大壩的自動化安全監測，能夠極大地減經水庫大壩工作人員的工作量。讓他們有更多的時間去對水庫大壩的其他方面進行監測。其次，最后，對于國家來說，水庫大壩的安全問題已經與國家的民生問題息息相關了，如果我們對水電大壩的監測實現自動化，他的監測性能定會得到很大程度的提高，監測到的結果勢必會更加科學，也會更加準確。大壩的運轉更加高效，并且監測數據也更加準確，實現了現代化設備自動監測技術的優化運用。