水库大坝安全监测系统

水利工程管理技术
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图6-23分布式采集系统示意图
大坝安全监测自动化系统的结构形式
（三）混合式
混合式是上述两种采集方式的混合形态，它具有分布式的外形布 置，同时采用集中式进行数据采集。在同一个工程中，一部分类型仪 器布置较集中则实施集中采集，如集中布置在一起的温度计、钢筋计、 测缝计、应力应变计等卡尔逊式仪器。另一部分类型仪器可以用MCU 进行分散采集。所有仪器最终都用数字信号与中央控制单元的计算机 连接。
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图6-22 集中式采集系统示意图
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大坝安全监测自动化系统的结构形式
（二）分布式 分布式采集系统是将数据采集仪分散布置在靠近仪器的地方，俗称测 量控制单元(MCU)。系统对MCU的要求较高，MCU除执行数据采集把模拟 量转换为数字量(A/D) 的功能外，还要具备一定的存储和数据处理功能、 网络通信功能。MCU一般就近置于坝内，要求其防潮性能要好，能适应坝 内的恶劣环境。这种系统布置方式比较灵活，可靠性高、适应能力强，适 用于测点众多的大型水库工程。系统的典型布置如图6-23所示。
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大坝安全监测自动化系统的结构形式
（一）集中式 所谓集中式，通常在大坝内设一专门的监测室，置放数据采集仪，分 布于坝内各测点处的传感器通过电缆直接与数据采集仪相连，传感器信 号通过数据采集仪传输到坝外监控中心的数据处理计算机上进行存储管 理。这种系统适用于测点数量在200个以内，布置相对集中，传输距离不 远的工程，如图6-22所示。
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大坝安全监测自动化系统的结构形式
大坝安全监测自动化系统的结构形式
水库工程的监测自动化采集系统一般由观测点的遥测传感器、遥 控集线箱、数据自动巡检采集装置及监控中心中央控制单元(计算机) 等组成。从国际上看，监测自动化系统的布置形式根据不同工程情况 朝多元化方向发展。系统的结构形式按照数据的采集方式大体可分为 三类，即集中式、分布式和混合式。

水库大坝安全监测系统摘要：水库大坝是重要的水资源调控和洪水防治设施，其安全性直接关系到人民生命财产的安全。

本文介绍了水库大坝安全监测系统的基本原理、主要功能以及发展趋势。

水库大坝安全监测系统的建立和运行对于确保水库大坝的安全具有重要的意义。

一、引言水库大坝是用于调节水资源、防止洪水以及发电等功能的重要设施。

然而，由于自然因素、人为因素等原因，水库大坝的安全性面临着一定的挑战。

为了确保水库大坝的安全性，水库大坝安全监测系统的建立和运行变得至关重要。

二、水库大坝安全监测系统的基本原理水库大坝安全监测系统通过安装传感器、数据采集设备、数据传输设备和数据处理设备等组成，对水库大坝的物理量进行实时监测和数据采集。

基于监测数据的分析和处理，可以实现对水库大坝安全状态的评估和预警，为保障水库大坝的安全性提供技术支持。

三、水库大坝安全监测系统的主要功能1. 水文监测功能：包括对水库水位、流量、水质等水文参数的监测和采集，通过分析这些参数的变化可以判断水库大坝是否存在安全隐患。

2. 结构监测功能：包括对水库大坝结构的变形、裂缝、沉降等参数的监测和采集，通过分析这些参数的变化可以评估水库大坝的稳定性和安全性。

3. 应力监测功能：包括对水库大坝内部和周围岩土体的应力变化的监测和采集，通过分析这些参数的变化可以判断水库大坝是否存在应力集中区域。

4. 渗流监测功能：包括对水库大坝内部和周围岩土体的渗流量的监测和采集，通过分析这些参数的变化可以判断水库大坝是否存在渗漏问题。

5. 通信与报警功能：水库大坝安全监测系统可以通过与监测站点的通信设备实现远程监测和数据传输，及时向相关部门发送预警信息，保障水库大坝的安全。

四、水库大坝安全监测系统的发展趋势1. 自动化技术的应用：随着自动化技术的发展，水库大坝安全监测系统将越来越多地采用自动化设备和技术，实现对水库大坝的实时监测和数据采集。

2. 大数据和人工智能的应用：水库大坝安全监测系统将结合大数据和人工智能技术，通过对大量监测数据的分析和处理，实现对水库大坝安全状态的准确评估和预警。

水库大坝安全监测系统及自动化摘要：在水库大坝应用过程中,安全监测是保证其安全性、可靠性的重要手段,因此针对水库大坝采用安全自动化监测系统有着重要的现实意义。

文章分析了大坝自动化监测的重要意义,总结我国现阶段大坝安全自动化监测内容及设备发展现状,提出一般的大坝安全自动化监测系统的常规结构及功能,并对其后续的发展做出展望。

关键词：水库大坝；安全监测；自动化引言大坝是水库的关键水工建筑物之一，包括混凝土坝、土工坝两种类别，后者占水库总数的百分之九十以上。

因土工坝为散粒体结构，分析难度大，无法及时获取坝体渗流、坝基渗透压力等参数，对水库大坝安全监测提出了较大难题。

而通过将自动化系统应用于水库大坝安全监测，可以有效解决上述问题。

基于此，对水库大坝安全监测自动化系统的应用进行适当分析具有非常重要的意义。

1 水库大坝安全监测自动化系统的应用背景某大坝监测系统所应用的自动化设备为ROCTEST 监测设备+2380 数据采集系统+ 专业作图软件，可以在独立MCU（测控单元）中存储监测数据，主机则可应用数据采集系统将监测数据传输到计算机中进行分析。

安全监测包括变形监测、渗流监测两个主要部分，前者包括表面竖向位移观测、体内分层水平位移观测、倾斜检测、裂缝检测、挠度检测等；后者包括大坝坝基渗压观测、土坝坝体浸润线观测、大坝坝体渗流量观测等。

除此之外，还包括上下游库水位、水温、降雨量、气压、气温等数值监测。

2水库大坝安全监测自动化系统的应用过程2.1变形监测2.1.1监测系统水库大坝变形监测系统包括坝体倾斜监测、坝体裂缝监测、挠度监测、水平位移监测几个功能模块。

其中坝体倾斜监测主要采用静力水准仪，坝体裂缝监测则依靠测缝针运行，挠度观测主要通过双向垂线坐标仪，配合六台单向垂线坐标仪（即两组正垂线+三条倒锤线），对坝体垂直度上不同高程测点、倒锤线之间水平位置变化进行不间断监测。

水库大坝水平位移检测主要通过四条不锈钢钢丝制作的引张线（两条位于大坝基础廊道，两条位于主坝坝顶）、一台变位机、二十二台垂线坐标，定期测量大坝在水平方向的位置移动与否（一般规定大坝向上游方向移动为负）。

的相 关要求 ，大坝 表面变 形 、坝体及坝 基渗 流是必 须观测 的项 目；大坝 内部 重点部 位的变形 可进行 选
择 性 观 测 ；大 坝 应 力 观 测 是 选 择 性 观 测 项 目。
库大 坝主要工程 量为 ：清基 土方 １ ２ ３ 万 ｍ。 ０． ７ ，坝
体 填 筑 ３ １ ７万 ｍ。 ８． ，面 板 混 凝 土 ４ ８ ０ ， 苯 板 ４ ０ ｍ。
ｌ 工 程 概 况
希 尼 尔 水库 位 于新 疆 孔 雀 河 流 域 的 尉 犁 县境 内 ，是世 界银 行 贷 款 项 目塔 里 木 盆地 灌 溉 与 环保
（ 期 ）工 程 子 项 目 之 一 ，地 理 坐 标 为 东 经 ８ 。３ 二 ６ １
－
层 。三是工 程 的泄水建 筑物 因地形 限制 采用 在坝 内 埋涵 洞的设计 方案 ，均质 砂砾石 坝上有 钢筋混 凝土
２ 水 库 大 坝 安全 监 测 系统 设计 原 则 与 依 据
为确保 希尼 尔水 库 的大坝 安全 ，在 水库 大坝上 设置 了原型 观测系统 。在水 库运行 期 ，监测大 坝 的 运行状 态 ，用 以保证 水库 大坝 的安全运 用 ，充 分发 挥 工程 效益 。同时 ，通过 积 累第一 手 的原型观测 资 料 ，对大坝 的变形 、渗 流等规 律进行研 究 。 根据 《 压 式 土 石 坝 设 计 规 范 》 （ Ｉ ７ — 碾 Ｓ ４ ２
副 坝 长 ０ ５ｋ ． ５ ｍ， 西 副 坝 长 ２ ４ ７ ｉ， 主 坝 长 ． ３ｋ ｎ
致 。因此 ，设计 一套完 整 、合 理 的监测 系统 ，对 确
保 工程安 全是 十分重 要的 。
４ ６ ３ ｍ。二 是坝基 为深覆 盖层 软基 ，其 中东 、西 ．６ ｋ

水库大坝安全监测系统1.监测内容、方法及仪器a.大坝区降雨强度和雨量监测采用翻斗式雨量计测量降雨量和降雨强度。

b.大坝浸润线及坝基渗压监测通过埋设渗压计来观测坝体的渗流压力分布情况和浸润线位置以及坝基渗流压力分布情况。

c.大坝上下游水位监测通过安装浮子式、振弦式水位计观测大坝的上下游的水位。

d.大坝坝体位移监测采用全站仪自动极坐标测量系统监测大坝变形，内外业一体化的工程测量系统可实现无人值守及自动监测。

e.大坝渗流量监测水库大坝安全监测系统在大坝下游设置量水堰，安装量水堰计以监测大坝渗流量。

2.传感器可根据实际需求，在监测范围内安装各种传感器。

一般常用的有：渗压计、混凝土应变计、应力计、多点位移计、测缝计、水位计、钢筋计、倾角计、测力计、气压计、温度计、压力盒等。

3.自动监测系统a.系统介绍随着计算机技术和电测技术的发展，使得以电测传感器技术为基础的监测项目能实现全天候自动监测。

同样，监测系统也具备人工观测条件，通过观测人员携带读数仪或笔记本电脑到各监测站读取数据，并可由人工输入计算机，进入相关数据库。

连续自动监控可以记录被监控对象的整个数据变化过程，实时获取数据。

在计算机网络系统的帮助下，数据还可以传输到网络覆盖范围内任何需要这些数据的部门。

b.系统组成该系统由三部分组成：水库大坝安全监控系统1）现场量测部分2)远程终端采集单元mcu3)管理中心的数据处理部分c.系统网络结构水库大坝安全监测数据采集系统采用分层分布开放式结构，运行方式为分散控制方式，可命令各个现地监测单元按设定时间自动进行巡测、存储数据，并向安全监测中心报送数据。

系统MCU之间以及MCU与监控计算机之间的网络通采用光缆。

安全监测数据采集系统可通过光缆将位于本工程各个监测站内的监测数据采集上来，然后通过光缆传送到位于管理所的监测中心内的监控主机内。

水库大坝安全监测系统图1系统网络组成图4.监控系统的功能特点本监测系统是专为大坝安全监测提供最优解决方案，其基本的功能有：a.可实时远程监测大坝的各测试参数，可根据需要设定采集频率、测点数据，对原始数据可进行各种计算。

大坝安全监测系统产品概述大坝安全监测系统是对水库大坝进行实时地监测管理，通过对监测数据采集、分析、处理、查询，掌握水库大坝的实时运行状况，及时发现异常情况并采取措施。

大坝安全监测系统，采用高度集成化、智能化的、现代化的工业自动化控制技术，通过使用数据采集器，并采用各类相应的测量传感器，完成对土石坝、混凝土坝及其它水工建筑物、库区环境、高边坡、涵洞、楼宇、交通工程等岩土工程的变形，渗压渗流、环境因素（水位、气温、雨量）、应力应变等观测项目进行自动远程在线监测。

并对所监测的项目数据进行进行数据采集、在线运算、分析处理、存储及输出。

图：大坝安全监测系统系统具备的特点本系统内部可采用RS232 ,RS485/422以及其他国际标准构建现场通信，网络基本系统之间及基本系统与监测管理中心站之间采用局域网连接监测。

系统功能1.系统具备巡测和选测功能，系统数据采集方式采用自动控制方式2.系统有显示功能能，显示建筑物及监测系统的总体和过程曲线报警状态显示窗口等3.系统有操作功能，能在监测管理站的计算机或监测管理中心站的计算机上实现监视操作输入输出显示打印4.系统能报告现在测值状态调用历史数据，评估系统运行状态5.系统设备具备掉电保护功能在外部电源突然中断时保证数据和参数不丢失6.系统具备数据通信功能包括数据采集装置与监测管理站计算机之间的数据通信以及监测管理站和监测管理7.系统可靠.平均故障间隔时间MTBF=1/λ . λ是产品的故障总数与寿命单位总数系统性能系统具备下列采集性能指标采集信号：模拟量、数字量采集对象：差动电阻式、电感式、电容式、压阻式、振弦式、差动变压器、电位器式、光电式等监测仪器，步进电机式、测量装置、及其他测量装置系统运行方式：支持24h不间断运行根据需要可调测量周期:大于10min ,根据需要和测量装置可调系统具有较强的环境适应性,具备防雷、防潮、防锈蚀、防鼠、抗振抗、电磁干扰等性能具有图文并茂的用户界面采集计算机1.具备适合工业应用环境有较高运算速度和较大存储容量的工业机2.配置便携式计算机作为移动工作站并配有打印机3.能与监测管理中心站和监测站，进行网络通信并接收管理计算机的命令，向监测站数据采集装置转发指令4.具有可视化用户界面能方便地修改系统设置设备参数及运行方式能根据实测数据反映的状态进行修改选择监测的频次和监测对象5.具有对采集数据库进行管理的功能6.具有画面报表编辑功能7.具有自动报警功能8.具有运行日志故障日志记录功能图：分布式数据采集方式监测管理中心设备1.交流电源掉电时不间断电源维持系统正常工作时间不小于30min2.能通过采集计算机对现场采集系统进行采集和控制3.能完成大坝监测数据的管理及日常工程安全管理工作如在线监测、离线分析、图表制作、测值预报4..监测自动化系统的构建。

顼 目
３ 大 坝 安 全 监 测 自动 化 系统 建 设 为 了 解 决 水 库 安 全 监 测 存 在 的 问题 ， 从 水 库 实 际 需 要
出 发 ， 以 《 石 坝 安 全 监 测 技 术 规 范 》 （ Ｌ ０ ９ ）为 依 土 Ｓ６－４
魇有 监泓设鲢 （ 人工 溉涮 ＇
存 在不 足 ，主要 表现 为 ：①观 测 手段 落后 ，部分 设施 损
坏 ，无 法 达 到 监 测 目 的 。 渗 流 监 测 均 为 人 工 观 测 ，大 坝 全 长２８ｍ ６ ０ ，观 测 设 施 测 点 分 布 范 围 大 ， 人 工 采 集 一 次 时 间
口弦 式 压 力 传 感 器 进 行 渗 流 量 自动 化 监 测 ，并 对 前 期观 测 资
监 测 项 目的 坝 段 。据 此 选 择 １ 眼 减 压 井 及 总 堰 使 用 小 量 程 进 ２
２ 大坝安全监测存在的 问匿
虽 然 原 有 安 全 监 测 设 施 对 揭 示 水 库 工 程 存 在 的 问题 和 保 证 大 坝 安 全 运 行 发 挥 着 重 要 作 用 ，但 在 观 测 手 段 等 方 面
水 为 主 、兼 顾 下 游 防 洪 的 大 （ Ｉ Ｉ ）型 水 库 ， 为 ｉ０ 一 遇 ０年
（ ）绕坝 、绕 闸渗流 压力及溢 洪道扬 压力监测 。绕坝 ２
闸 及 溢 洪 道 扬 压 力 监 测 共 设 测 压 管 ２ 只 ，经 注 水 试 验 表 明 ， ５ 灵 敏 度 好 的 有 ９ 测 压 管 、 灵 敏 度 一 般 的 有５ 测 压 管 。 为 充 根 根 分 利 用 原 有 监 测 设 施 ，在 尚能 利 用 的 ｌ根 测 压 管 内 吊化 。 ４ （ ）坝 后 减 压井 渗 流 量 监 测 。 新 立 城 水 库 坝 后 设 １ １￣ ３ ０ Ｈ 减 压 井 ， 每 井 均 设 量 水 堰 ｌ ；各 井 之 渗 流 水 汇 入 减 压 井 下 座 游 总 管 排 入 排 水 沟 ， 排 水 沟 前 端 设 渗 流 量 总 堰 １ 。堰 上 水 座

大坝安全监测自动化解决方案目录第一部分大坝安全监测系统 (1)一. 系统概述 (1)二. 系统组成 (1)三. 系统设计 (1)四. 组网方式及数据流程 (5)五. 大坝安全监控系统功能 (5)5.1用户管理 (5)5.2系统配置管理 (6)5.3运行管理 (6)5.4系统状态管理 (6)5.5数据管理 (6)5.6报表生成 (6)5.8曲线绘制功能 (6)六. 主要设备技术指标 (7)6.1渗压计 (7)6.2量水堰计 (7)6.3库水位计 (7)6.4雨量计 (7)6.5分布式网络测量单元 (8)第二部分GPS坝体变形监测系统 (10)一．系统概述 (10)二．系统结构 (10)三．基准站 (11)四．监测站 (12)五．数据处理中心 (12)二十三.第三章软件系统功能 (12)第一部分大坝安全监测系统一. 系统概述整套系统采用分层分布的优化设计方法，硬件及软件系统均采用模块化、开放式结构设计，以方便系统升级以及与其它系统的连接。

关键部件选国外原装产品，配以国内的成熟技术与产品，系统设计力求较高的稳定性、可靠性、灵活性、可操作性和可扩展性，以利主坝后期子坝和副坝自动化安全监测的扩展设计安装，系统内部的通讯完全采用数字信号的传输。

二. 系统组成测量系统由计算机、安全监测系统软件、测量单元、传感器等组成，可完成各类工程安全监测仪器的自动测量、数据处理、图表制作、异常测值报警等工作。

系统软件基于WINDOWS工作平台，集用户管理、测量管理、数据管理、通讯管理于一身，为工程安全的自动化测量及数据处理提供了极大的方便和有力的支持。

软件界面友好，操作简单，使用人员在短时间内即可迅速掌握并使用该软件；三. 系统设计依据坝体现在状况，分别进行坝体渗流监测、水位监测、降雨量监测，具体配置如下：1.2.1坝体渗流监测（1）坝体浸润线监测一般监测断面不少于3个，监测断面位置一般选择在最具有代表性的、能控制主要渗流情况和估计可能出现异常渗流情况的横断面上，如最大坝高断面、原河床断面、合龙坝段、坝体结构有变化的断面和地质情况复杂的断面等，断面间距一般为100~200m。

大坝安全监测自动化系统的运行与维护概况：大坝安全监测是通过仪器观测和巡视检查对水利水电工程主体结构、地基基础、两岸边坡、相关设施以及周围环境所作的测量及观察;"监测"既包括对建筑物固定测点按一定频次进行的仪器观测;也包括对建筑物外表及内部大范围对象的定期或不定期的直观检查和仪器探查..一、大坝安全自动监测系统系统由三部分组成：现场量测部分传感器数据采集模块CCU远程终端采集单元MCU系统监测内容、方法及仪器大坝区降雨强度和雨量监测：采用翻斗式雨量计测量降雨量和降雨强度..大坝浸润及坝顶基渗压监测：通过埋设渗压计来观测坝体的渗流压力分布情况和浸润线位置及坝基渗流压力分布情况..大坝渗流量监测：在大坝下游设置水堰;安装量水堰计以监测大坝渗流量..二、大坝安全监测自动化系统的运行操作传感器可根据实际需求;在监测范围内安装各种传感器..一般常用的有：渗压计、混凝土应变计、应力计、多点位移计、测缝计、水位计、钢筋计、倾角计、测力计、气压计、温度计、压力盒、风速计、风向仪、蒸发仪等遥测设备..数据采集模块CCU控制运行操作1.每周二次自动化监测系统巡测;可采取中央控制方式;也可采用自动控制方式运行..每周施测时间如无特殊情况应固定不变;规定在每周二、周五上班后半小时内进行..2.在汛期高水位;低温高水位;以及某些部位出现异常等情况下;可根据有关领导决定加密测次并采取自动控制方式运行..3.正常情况下;数据采集模块处于工作状态;显示器可以关掉运行..4.数据采集模块控制测量步骤：1数据采集模块向各远程终端采集单元提供的系统工作电源220VAC50Hz和系统加热电源220VAC50Hz应可靠工作..2MCU的RS－422通讯总线接入数据采集模块CCU的RS－485通讯卡的1口..3数据采集模块在WindowsXP环境下运行“大坝安全监测数据采集系统软件”..4首先数据采集模块进行系统自检;自检完毕后查阅自检结果..若系统正常;进行正常自动化测量..若系统不正常;根据系统维护规程进行维修;若维修不了即和厂方联系..5读取各远程终端采集单元自报数据入库..6进行系统巡测..7对本次系统巡测的所有数据进行浏览;检查数据采集情况和数据可靠性..中心站主机远程控制数据采集模块运行操作1、远程终端采集单元的RS－422通讯总线接入CCU的RS－485通讯卡的1口..2、数据采集模块的RS－422通讯总线一端接入数据采集模块的RS－485通讯卡的2口;另一端接入主机的RS－485通讯卡的1口..3、在主机上即可进行远控自动化数据采集..4、测量完毕后;逐级退出系统;再关机..主机直接远程控制各MCU测量的操作1、数据采集模块的RS－422通讯总线一端通过总线驱动器接入MCU的RS－422通讯总线的另一端;另一端接入主机的RS－-485通讯卡的1口..2、数据采集模块向各远程终端采集单元提供正常的系统工作电源220VAC50HZ和系统加热电源220VAC50HZ..3、主机在WindowsXP环境下运行“大坝安全监测数据采集系统软件”..4、进行远控自动化数据采集..5、测量完毕后;逐级退出系统;再关机..三、大坝安全监测自动化系统维护巡视维护周期确定每一个月进行一次系统巡视维护..正式运行的第三年到第七年;每个季度巡视维护一次;对故障率较高的少数据仪器设备可局部加密维护次数..正式运行第八年后根据系统的运行情况和仪器设备实际老化状态确定巡视维护周期..根据规定;每三个月应对监测自动化系统至少进行1次巡回检查..汛前应进行1次全面检查..每次台风来临前;应对监测自动化系统进行1次巡视检查..定期维护步骤1.对系统内的监测仪器、监测仪器配套装置、连接电缆、远程终端采集单元、防雷器、总线电缆、电源电源、数据采集模块、主机、消防设备逐一检查..对以上各个环节的不正常或损坏进行记录..2.即时采取相应措施消除系统中已发现的各环节的不政党或损坏问题;对消除时间和情况进行记录..维护检查重点：1.垂线系统1浮筒或阻尼油桶内油位是否偏高或偏低钢丝是否能自由移动钢丝是否受风、虫、灰尘影响2垂线坐标仪和引张线仪是否受水、虫、灰尘影响是否能正常工作2.引张线系统引张线的浮船是否正常浮托着引张线测点箱的浮船的水箱液面高度是否下降引张线是否处于自由状特别要注意浮船是否存在翻转3.各种电缆是否受鼠咬或盗割有无断列之处4.远程终端采集单元是否受到渗水、灰尘或人为损害防雷器是否已被雷电流击穿四、大坝安全监测自动化系统维修自动化系统在运行发生故障时;根据故障住处查明故障部位和原因传感器维修1光电探头故障;即更换光电探头..更换光电探头时;要确保光电探头和靠山夹紧..更换光电探头后;用远程终端采集单元控制该垂线坐标仪测量;基准杆测值和原值的误差应≤0.1mm..否则要重新安装探头；2机械故障;需用机油清洗丝杆..清洗完后;用MCU控制该垂线坐标仪测量;基准杆测值应和原值的误差≤0.1mm..否则要重新清洗..数据采集模块维修1、数据采集模块硬件故障;须和厂方沟通..2、数据采集模块软件故障;即系统软件被破坏;用备份文件恢复..远程终端采集单元维修CPU板、电源板或通道板故障;更换即可..水情监测系统的运行与维护一、概述山洪灾害是山丘区在一定强度或持续的降雨下;因特殊的地形地质条件而发生的自然灾害;它具有突发、破坏性大、防治困难的鲜明特点;山洪及其诱发的泥石流和滑坡;往往对局部地区造成毁灭性灾害;对国民经济和人民生命财产造成重大损失..近年来;我国山洪灾害问题日益突出;每年都造成大量人员伤亡;严重影响社会经济发展..水情监测预报系统主要包括水情遥测站网布设、信息采集、信息传输通信组网、设备设施配置等..适用于水文部门对江、河、湖泊、水库、渠道和地下水等水文参数进行实时监测;监测内容包括：水位、流量、降雨雪、风速等..水情自动监测预报系统采用多种无线通讯方式实时传送监测数据;各通信数据互为补充保证监测数据的实时性和准确性;可以大大提高水文部门的工作效率..二、系统功能及设备1.系统功能管理功能：具有数据分级管理功能;监测点管理等功能..采集功能：采集监测点水位、降雨量等水文数据..通信功能：监测中心可分别与被授权管理的监测点进行通讯..告警功能：水位、降雨量等数据超过预设的告警上限时;监测预报系统软件主动告警..查询功能：监测预报系统软件可以查询各种历史记录..存储功能：前端监测设备具备大容量数据存数功能；监测中心数据库可以记录所有历史数据..分析功能：水位、降雨量等数据可以生成曲线及报表;供趋势分析..2.系统设备组成水情自动监测预报系统由前端遥测站、测量设备、通信网络超短波中继站、监测中心站等使部分组成..主要组成设备为：前端遥测站：自动遥测终端机..中继站：中继站终端设备——中继机..中心站设备：前置接收机、中心计算机等..测量设备：翻斗式雨量计、水位计等..其他设备：太阳能电池板及充电控制器、避雷针等..3.设备及功能3.1自动遥测终端机当雨量每产生一个计量单位1mm或水位每变化一个计量单位时;自动采集、存贮并向中心发送数据..达到设定的时间间隔时;即自动采集、存贮和发送数据..雨量发送累计值;水位发送实时值..支持超短波、GPRS、北斗卫星等多种无线通讯方式..可现场和远程通过GPRS设定站号和各项遥测数据的上、下限报警值等工作参数;数据越限时立刻上报告警信息..支持现场或远程升级设备程序..支持遥测;和历史数据远程查询功能..具有自检功能;低压报警功能..具有信道机超时发送强迫掉电功能..可扩展连接其他水文传感器、采集器接口..3.2中继机有较强的抗干扰能力;可靠性高..可设定中继站站号、工作信道..接收到下属遥测站数据;经译码、纠错后加上中继站信息再编码发送..3.3中心站全天候值守、实时接收遥测终端站点的数据;并对其进行处理、管理和存储..对所接收的信息进行解码、合理性检查、纠错;并按要素分类进行存储..对遥测终端站进行远程工作设定和工作参数修改、校时..监视遥测终端站点的工作状态功能..自动对采集得到的数据;按照水利、水文的数据规则和客户配置的数据检查逻辑;判断数据的合理性..数据库满足分中心数据查询、洪水预报、报表输出及其它水文业务应用的要求；数据库具有良好的维护功能..3.4测量设备翻斗式雨量计浮子式水位计遥测终端机GPRS/GSM模块北斗卫星终端超短波通信终端3.5其他设备无线超短波通信无线GPRS网络北斗卫星通信系统系统工作过程3.6软件功能通信和采集功能时钟同步功能数据补调功能具有基于优先级别的任务调度功能;事故、越限优先报警;报警记录可查询、打印..数据库管理功能图形显示功能多种形式的曲线报表功能美观的图形用户界面。

水库大坝监测预警系统
水库大坝，作为水利建设中的核心枢纽，扮演着重要的”角色“”，对水利系统的发展具有关键作用，它还是维护地区生态环境平衡的重要保障，尤其是在汛期，它的稳固性还关乎着无数人的生命财产安全，一旦发生风险事故，后果将会不堪设想，所以建设水库大坝监测预警系统做好安全监督是十分重要的。

水库大坝监测预警系统是一个集成了多种传感器、数据采集、传输和处理技术等技术手段的综合系统，该系统通过在水库大坝的关键位置来放置传感器，能够实现水库大坝的实时监测，及时的发现所潜在的隐患和异常情况，以便于大坝管理人员能够作出科学判断，保障大坝的安全稳定运行。

系统功能
报警功能:水库大坝监测预警系统监测数据时，当大坝位移超过设定的阈值，系统会自动触发报警，通过多种途径通知管理人员。

监测功能:水库大坝安全监测可以监测的水平位移、垂直位移，实时监控大坝的运行情况。

存储功能:水库大坝监测预警系统可上传数据至环境监控云平台，云平台可以长期存储数据，数据能够以表格方式下载、导出。

定位功能:水库大坝监测预警系统采用PPK载波相位事后差分定位技术，结合了GNSS环境监控云平台，拥有毫米级定位精度。

水库大坝监测预警系统通过多种技术手段来避免或者减轻事故的发生造成的损失和人员伤亡，为水利建设和生态平衡的安全稳定发展贡献了一份力量。

所以，通过使用这个系统，我们可以更好地保护水库大坝的安全性和稳定性，确保了水库大坝的顺利进行，提高了水资源的可持续利用，促进人与自然和谐发展。

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（ 江门市锦江水库工程管理处， 广东 江门 ５９ ３） ２４ １ （ａｇｎｎＪ ｊ ｎ ｅｅｖｉＰｏｅｔ ｎｇｍｅｔ ｆｃ，Ｇ ａｇ ｏｇ ｉ ｇ ｎ５９ ３） Ｊ ｎｒｅ ｎｉ ｇＲ ｓｒｏｒ ｒｊｃＭａａｅ ｎ ｉ ｉ ｉ ａ Ｏｆ ｅ ｕ ｄｎ ａ ｍｅ ２４ ｎ Ｊｎ １
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ｓ ｔ ｐ ａ ｉ ｅ ｅ ｔ ｍｐ ｒ ｎ ｏ ｉ ｏ ｆ ｈ ａ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏｔ ｅｍｅ ｈ ｉ ａ ｈ ａ ｔｒｓｉｓｏ ｒ ｖ ｔ ａ ｄｔ ｅ ｅ ｔ ｆ ｒ ｎ ｏ ｔ ｔ ｓ ｉ ｎ ｏ ｅ ｄ ｕ ｄ ｉ ａ ｐ ｔ ｔ ｍ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｃ ａ ｃ ｌ ａ ｃ ｅ ｉｔ ｆ ａ ｉ ｄ ｈ ｎ ｃｒ ｃ ｇ ｙ ｍ ａ ｎ ｈ
ＲＱ
～
ｌ ５ １ ５ 高程 上分 别布 置 一 套 多 点 位 移 计 ， ３． １ ｍ、５ ． １ｍ
共 设置 ３ 监 测点 ， 个 编号 为 Ｍ１ ～Ｍ３ 。
（） １测量控制单元 （ Ｕ ： Ｕ直接与传感器 ＭＣ ）ＭＣ
相连接，每个 ＭＣ Ｕ在分布式网络结构 中都是独立
的， 可独立完成监测数据采集 、 ／ ＡＤ转换 、 工程单位 转换， 或接受采集计算机的指令完成有关操作等。
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｓｒ ｏｒ Ｄａ ； ａｅ ｎｔｒ ｇＳ ｓ ｍ ｙ ｒ ｓＲｅ ｅ ｉ； ｍ Ｓ ｆｔ Ｍｏ ｉ ｉ ｙ ｔ ｖ ｙ ｏｎ ｅ
０ 引言
防渗灌浆等补强加固措施，并逐步建立和增设 了一 些大坝安全监测设施。水库在经受 “８ ” ９ ． 超百年一 ６
锦江水库于 １５ 年开工兴建， ９８ 期间历经两次续 建， ９３ １７ 年建成并投入运行。 工程 由大坝 、 溢洪道和

６ ７ ・
水利信息化
东北水利水电
２ ０ １ ４ 年第 ２ 期
在２ ７ 号挡水坝段 ９ ４ ． ２ ５ ｍ 高程 ，距 上游面 ２ ． ５ ｍ， 距
Ｓ ＷＣ 一 ５ ０ 型引张线坐标仪组成。 将垂线坐标仪水平安装 ，
测量水平 位移 ； 引张线坐标仪垂直安装 ， 测量垂直位移 。 １ ） ， ４ １ ６ ８ １ Ｔ １ ｒ ． ｎ 倒垂孔 岩石钻 孔 ： 孔 口安装定 位盘 ， 埋设 导 向管 ， 并经常用万 能角尺 检查和校 正岩芯孔 的倾角 。 钻 孔过 程 中 ， 如 果发现孔斜超 过允 值时 ， 采用扫孔 、 中心 导向 管等方 法进行 纠偏 。 ２ ） 保护 管 采用 ４ ， １ １ ｏ ｍ ｍ 的无缝钢管 ， 底部封堵 ， 管 内
共１ ９个 ， 高பைடு நூலகம் ８ ９ ． ４ ｍ。
坝基垂直位移 采用精 力水准监测 ， 在 灌浆廊道 水平 段
６号 、 ８号 、 ９号 、 １ Ｏ号 、 １ ２号 、 １ ４号 、 １ ６号 、 １ ７号 、 １ ８号 、 ２ Ｏ
水井 内各安装一套排 水量 自动 监测装置 。
１ ． ３ 温 度 测 点 的 布 置 １ ． ３ ． １ 坝 体 温 度 测 点 的 布 置
定期观 测。 在 ９号 、 １ ６号 、 ２ ４号坝段 ， 横 向廊道 排水沟 内 ， 安装 了 ３个量水堰 ， 分 区测量坝体 、 坝 基渗透流量 。 此外 ， 在３ 个集
坝基水平 位移 监测 ， 在灌浆廊道水平 段 ６ 号－ ２ ６ 号坝 段 布置一条全长 ３ ５ ０ ｍ 引张线 ，每坝 段 中部 设一 个测 点 ，
此外 ， 在库 区设 置气象站 ， 进行 气温、 气压 、 蒸发、 风速风 向等 环境 量观测 。 【 关键词 】白石水库大坝 ； 内部监 测 ； 外部 监测

通过水力学计算渗流量 。监测范 围 ０ ｉ０ Ｈ Ｏ ｍ ，精度达 Ｏ 卜Ｏ ２ 口 ０ ２ｍ 柱 ． ．
Ｈ Ｏ ｍ柱，Ｎ Ａ ３ ３按主机 要求进行数据采集、存储。 ２ｍ Ｄ １０
２ 内部 变 形 监 测 、
１）坝体 内部 位移 监测现 状 坝 体体 内水平 位移采用 Ｎ Ｗ型引张线式水平 位移计监 测 ，竖 向位 Ｙ
水利工 程 中广 泛 使用 。
读 要 求 进 行 过 程 控 制 、采 集 、存 储 。
３）水平位移 监 测 自动 化
内部水 平位 移 监测 自动化 ，即将引张线 式水平位 移计改造 为 自动
化监 测 ，首先要对 原 设备进 行改造 ，加反力 架 ，安装 加 卸、载机 构。 其 原理 框 图如 图 ３所示 ，简述 如 下： ａ）引张线 砝码 加载 卸载 自动化 每 套 引张线式 水 平位移 计用 １ 台步进 电机 （ 同步 电机 ）控制监测 房 内各条 引张线 式水平位 移计的 或 砝 码块 Ｂ 的加 载卸 载 ； ｂ）传 感器采用 电容式大 量程变位计 ，数据采集 装置用 Ｎ ＡＩ ６ Ｄ ３ ３ 数据采集智 能模块 ，Ｎ Ａ ３ ３按 引张线式水平位移计测读要求进行过程 Ｄ Ｉ２ 控 制 、数据 采集 、存 储 。测 量 时控 制加 载采 集 数据 ，不 测 时控制 卸
量 。水平位 移计和 沉 降仪有二条线 布置在 同一位置 。二则可 以相互校 核监测值 。相应 高程 的坝 体下游坡 布置监测 房，铟瓦钢 丝 以镀锌 钢管
保护 ，水管 以聚 乙烯 塑料 管保护 ，铟 瓦钢 丝和水 管通过各 自的保 护管
引至 下游 监 测 房 内 。
图如 图 ２ 所示 ，简述 如 下 ：
主机传送所 测数据 。监控主机 则根据一定 的模型对 实测数据 进行检验

水库大坝安全检测管理系统建设方案简介本文档旨在提供水库大坝安全检测管理系统建设方案。

水库大坝作为人类利用水资源的一种重要工程，其安全性十分重要。

但是，现有的水库大坝安全管理方式，大多在于人工巡检，不能及时识别潜在风险，容易导致安全事故的发生。

系统目的本系统的主要目的是实现对水库大坝的自动化安全监测和管理，通过对水库大坝的自动巡检、数据分析和预警，及时发现水库大坝的异常情况，以便及时采取措施，确保水库大坝的安全运行。

系统功能1. 自动巡检：系统通过安装在水库大坝周围的传感器，对水库大坝进行自动巡检，监测水库大坝的各项参数，如水位、温度、湿度、变形等。

2. 数据分析：系统通过对采集到的数据进行分析，及时识别潜在风险，为后续的预警和预防措施提供依据。

3. 预警处理：系统根据数据分析结果，对可能发生的安全事故进行预警，及时通知相关负责人，为后续的预防措施提供依据。

4. 管理查询：系统提供查询功能，有助于管理员对历史数据进行回溯分析，总结经验教训，提供参考依据。

系统架构本系统采用C/S架构，包括前台展示界面和后台数据处理和存储。

前台展示界面采用Web方式，实现在各种终端上展示数据查询和预警信息等。

后台数据处理和存储采用大数据处理方式将数据存储进入数据仓库进行数据分析，并通过数据挖掘算法和机器研究算法进行数据分析，最终生成预警信息。

系统实现在实现本系统时，需要根据实际情况进行具体实现。

包括如下几个步骤：1. 硬件设备选型：选取可靠的传感器进行实时采集数据。

2. 数据传输：选用稳定可靠的通信方式对采集的数据进行传输。

3. 数据处理：对采集到的数据进行处理和分析，提取有价值的信息。

4. 预警展示：将预警信息展示在管理界面，方便管理员查看。

总结本文提出了水库大坝安全检测管理系统建设方案。

通过对系统功能、系统架构和系统实现等方面的讲解，提供了一定的实现思路和技术指导。

此外，建议在实际建设过程中，根据具体情况进行适当的调整，以满足实际需要。

1、位移监测：GNSS精度达毫米级应用北斗卫星导航定位系统，拥有行业最高认证精度，全系统多频点抗干扰能力强，同时公司具备完整的数据后处理方案，实现地质灾害点表面三维形变高精度监测。

支持多模通信。

支持GPRS/北斗短报文/4G/LoRa/NB-lot等多种通信方式，可做备份传输，信息传输实时性强。

超低功耗设计一体化集成设计，低功耗支持多年免维护运行，设备无故障时间达到3年以上，性能稳定，安装简便，监测种类齐全远程设备管理真正实现设备远程互联，可借助平台实现设备的远程管理以及系统升级同时也支持手机客户端登陆系统，随时随地方便快捷查看数据和报警信息系统可靠性高针对不同灾害形态，有效进行传感器选择搭配，同时积极响应国家政策，实现普适型监测设备推广，既做到了成本控制，同时也保证系统长时间工作的稳定性和可靠性。

自主平台服务公司自主搭建大数据平台服务架构，利用云服务实时进行数据的分发、处理、均衡、管理与分析，并利用web进行数据的交互，针对每一个监测点情况进行专业模型分析，根据数据融合结果起到预警与调度作用。

2、渗流监测：量水堰计量水堰计采用磁致伸缩传感器作为液位测量，具有分辨率高、稳定性好、性能可靠、响应速度快、线性测量、永不磨损、工作寿命长等特点。

量水堰计测出堰上水头，再根据堰槽(三角堰、梯形堰、矩形堰等)经验公式计算出流量。

主要工作原理量水堰计由磁杆、浮球、测量电路和不锈钢护筒组成。

当堰槽内水位发生变化时，会带动浮球产生液位差，上位机用当前液位减去校准的基值得到实际的堰上水位，再根据堰槽类型计算流量。

量水堰量水堰由堰板和渠道所构成。

3、沉降监测：静力水准仪各个传感器容器使用通液管联接，每一容器的液位由一精密振弦式传感器测得。

传感器下挂有一个浮筒，当容器液位发生变化时，浮筒所受到的浮力可以被振弦传感器感应，从而测得传感器内的液位变化。

4、应力应变监测：土压力计当被测结构物内土应力发生变化时，土压力计感应板同步感受应力的变化，感应板将会产生变形，变形传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。

中小型水库大坝安全自动监测系统解决方案一、背景中小型水库大坝在灌溉、发电、防洪等方面起到重要作用，然而由于诸多因素的影响，如自然灾害、人为破坏等，水库大坝可能存在一定的安全隐患。

为了及时发现并防范潜在的安全问题，建立一个高效可靠的水库大坝安全监测系统显得至关重要。

二、系统架构1.监测仪器设备：包括水位测量仪器、渗流监测仪器、变形测量仪器、温度监测仪器等。

2.数据传输系统：将监测到的数据传输到数据处理中心。

3.数据处理中心：对接收到的数据进行分析处理，并根据预设的安全标准和算法进行实时监测和预警。

4.警报系统：当发现潜在的安全隐患时，及时向相关部门、人员发送警报信息。

5.远程监控与管理系统：允许用户通过互联网远程访问和管理该系统。

三、监测指标及仪器设备1.水位监测：通过使用超声波等测量技术的水位仪器进行监测，实时获取水位信息。

2.渗流监测：采用压力式和流速式渗流仪器，测量渗流量和温度，判断基础渗流以及溢流情况。

3.变形监测：使用测站、地面变形监测仪器，记录监测点的变形信息，分析判断大坝是否发生变形。

4.温度监测：通过温度传感器等仪器，实时监测水库大坝内部和周围环境温度变化，发现异常情况。

以上仪器设备需要定期进行校准和维护，以确保监测数据的准确性和可靠性。

四、数据传输与处理监测仪器设备采集到的数据会通过无线传输技术（如物联网技术）传输到数据处理中心。

数据传输系统需要具备高效、稳定的数据传输能力，同时保证数据的安全性和机密性。

数据处理中心是系统的核心，负责接收、储存、处理和分析监测数据，并根据预设的算法和安全标准进行实时监测和预警。

五、警报系统当监测数据异常或超出安全范围时，警报系统会自动发出警报信号，同时向相关部门、人员发送警报信息。

警报系统应具备可靠的报警功能，确保及时有效地向相关人员传递警报信息，以便采取紧急措施。

六、远程监控与管理系统七、总结中小型水库大坝安全自动监测系统可以实时监测水位、渗流、变形和温度等指标，及时发现潜在安全隐患，并通过警报系统向相关部门、人员发送警报信息。

1 大坝安全监测自动化系统
大坝监测遥测水位计系统图
1 大坝安全监测自动化系统
大坝浸润线观测示意图
1 大坝安全监测自动化系统
3.数据处理分析与监控管理系统 我国对大坝安全监测资料的定量分析，主要是针对单个测点的 测值建立统计模型、确定性模型和混合模型等常规数学模型，并得 到了广泛应用。在此基础上又研究和发展了多测点模型和多维模型， 在应用神经网络技术进行大坝安全监测资料的分析方面也进行了大 量探索。 监控指标方面，大坝应力和扬压力一般以设计值为监控指标； 大坝变形监控指标的确定主要有置信区间法、仿真计算法和力学计 算法。较普遍采用的是置信区间法，以数学模型置信区间的边界为 监控线。
1 大坝安全监测自动化系统
2.数据采集系统 我国对大坝安全监测数据自动采集系统的研究，始于20世纪70年代末， 80年代有了长足的进步，进入90年代中期后，随着电子技术、计算机技术、 通讯技术等的发展和国外先进设备的引进，有多种型号的大坝安全监测数 据自动采集系统先后研制成功，显著提高了我国大坝安全监测的实时性、 可靠性和适用性。 国内大坝安全监测数据自动采集系统按采集方式分为集中式、分布式 和混合式三类，具代表性的有DAMS型、IX型、I_N1018型等系统。
①电容式和步进电机式垂线坐标仪、引张线仪； ②钢弦式、差动变压式多点变位计； ③伺服加速度计式钻孔测斜仪； ④电感式、钢弦式、差动电阻式、压阻式渗压计； ⑤电容式、差动变压器式液体静力水准遥测装置； ⑥采用密封式激光点光源、光电藕合器件CCD作传感器的新型波带板、 真空泵自动循环冷却水装置等新技术的真空激光准直系统； ⑦采用液压平衡原理新研制的差动电阻式应变计和测缝计； ⑧适应高土石坝，特别是高混凝土面板堆石坝要求的大量程位移计和 测缝计等。