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一、方案背景

淤地壩是在水土流失地區(qū)各級溝道中，以攔泥淤地為目的而修建的壩工建筑物。其主要作用為：滯洪、攔泥，淤地、蓄水、減輕黃河泥沙，保持水土不流失、建設(shè)農(nóng)田、發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等。我國黃土高原地區(qū)現(xiàn)有淤地壩58776座，存在量多面廣，建設(shè)標準低，泄洪設(shè)施不完善，在汛期暴雨天氣下極易發(fā)生水毀事件等問題。同時，管理手段特別是信息化手段落后，導(dǎo)致防汛任務(wù)重、管理壓力大、監(jiān)管責(zé)任落實難。為深入貫徹落實《黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》，提升黃土高原淤地壩安全運用管理能力和水平，支撐淤地壩安全度汛和精準監(jiān)管，按照水利部安排部署，各省市陸續(xù)啟動淤地壩安全監(jiān)測及信息管理系統(tǒng)建設(shè)工作。二、系統(tǒng)組成

淤地壩安全自動監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)項目包括：降雨、水位、滲壓、變形、位移、應(yīng)力、視頻監(jiān)控這7個參數(shù)。在每座淤地壩上獨立布設(shè)雨量計、水位計、滲壓計、應(yīng)力計、地表位移站、視頻站、太陽能等供電系統(tǒng)等監(jiān)測設(shè)備；每座淤地壩的監(jiān)測設(shè)備由該壩體安裝的太陽能供電系統(tǒng)進行供電。各淤地壩監(jiān)測設(shè)備通過傳感器系統(tǒng)與全省監(jiān)控調(diào)度中心進行系統(tǒng)集成，從而實現(xiàn)全省淤地壩監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動化實時監(jiān)測。可以把淤地壩安全自動監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)分為四層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層。感知層：實時感應(yīng)淤地壩監(jiān)測參數(shù)傳感器的狀態(tài)，如雨量計、水位計、滲壓計、變形、位計移、GNSS接收 機、高速高清攝像機、孔隙水壓計、雷達物位計、拉線式位移計、表面應(yīng)變計、埋入式應(yīng)力計等前端感知設(shè)備；

網(wǎng)絡(luò)層：支持數(shù)據(jù)通信，可上、下雙向通訊，支持無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)、短信、北斗、PSTN、超短波等通信方式。感應(yīng)設(shè)備M21F2可通過監(jiān)測預(yù)警平臺的通訊方式，上行發(fā)送至監(jiān)測控制中心平臺。

平臺層：整合各層設(shè)備和系統(tǒng)功能，通過信號的連接，下發(fā)平臺對前端感應(yīng)器的命令，上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲和分析，實時聯(lián)動前端各大監(jiān)控設(shè)備。

應(yīng)用層：監(jiān)測中心通過實時數(shù)據(jù)接收匯集管理及監(jiān)測預(yù)警平臺可以實現(xiàn)各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的共享，對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)進行查詢、分析、預(yù)警和管理。開啟信息發(fā)布途徑，實時展示信息數(shù)據(jù)和預(yù)警信息。三、系統(tǒng)功能

數(shù)據(jù)實時監(jiān)測：實現(xiàn)在線監(jiān)測的地圖顯示、查看，包括監(jiān)測設(shè)備的快速查詢顯示、監(jiān)測數(shù)據(jù)展示、報警情況顯示及監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線圖的實時展示，通過系統(tǒng)主界面的顯示功能，可以查看設(shè)備的位置、運行狀態(tài)，掌握其淤地壩體浸潤線及壩體內(nèi)孔隙水壓力、庫內(nèi)水位、水庫出入入流量、降雨量、壩體位移的實時監(jiān)測。及時報警：通過布設(shè)在淤地壩體內(nèi)部和表面的各種類型的傳感器，獲取淤地壩變形、滲流、沉降、位移、水文、氣象等相關(guān)數(shù)據(jù)。傳輸?shù)较嚓P(guān)軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個壩體的全方位實時監(jiān)測。等數(shù)據(jù)超過告警上限時系統(tǒng)自動根據(jù)該預(yù)警數(shù)據(jù)發(fā)布不同級別的報警信息。可設(shè)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(guān)領(lǐng)導(dǎo)和責(zé)任人。

視頻遠程監(jiān)控：包括對淤地壩上和周圍的實時視頻監(jiān)控，用戶可以從監(jiān)控終端中實時的看到現(xiàn)場的視頻圖像，同時還可以通過軟件控制現(xiàn)場攝像機鏡頭以及云臺，根據(jù)需要調(diào)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(xiàn)場多方位視頻圖像的監(jiān)控需要，確保淤地壩運行安全。

 數(shù)據(jù)分析預(yù)判：對大壩浸潤線、壩水位、實時雨量、大壩滲流量及壩體位移歷史數(shù)據(jù)等相關(guān)數(shù)據(jù)進行綜合比較分析，推算出各類壩體運行數(shù)據(jù)的時間和空間的相關(guān)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(tǒng)開發(fā)，做到數(shù)據(jù)和圖形相融合、GIS與數(shù)學(xué)模型相結(jié)合，把科學(xué)計算的結(jié)果通過三維情景表現(xiàn)和動態(tài)的形式直觀表現(xiàn)。

操作便捷：具備LCD液晶顯示屏以及多功能輸入鍵盤，用于現(xiàn)場參數(shù)設(shè)置、人工置數(shù)、安裝調(diào)試、狀態(tài)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(tǒng)意義

淤地壩智能監(jiān)測預(yù)警管理系統(tǒng)主要針對淤地壩特征及監(jiān)管需求開發(fā)的可視化平臺，綜合展示了實時視頻監(jiān)控概況、預(yù)警信息、設(shè)備在線數(shù)量等，為淤地壩安全運行防治提供及時、準確、全面的數(shù)據(jù)支撐和可視化快捷查看，為水利工作人員針對具體事件作出應(yīng)對措施，增強應(yīng)對突發(fā)事件的能力，更提高了運管效率。可為制定精準化的流域水土流失治理方案、淤地壩智慧監(jiān)測與運行方案、淤地壩系洪水風(fēng)險圖等提供技術(shù)支撐，從而進一步提高淤地壩綜合利用率與智能化監(jiān)管水平，實現(xiàn)淤地壩治理水土流失、改善黃河流域生態(tài)環(huán)境、更好地滿足當?shù)厝嗣裆a(chǎn)、生活的作用。