大坝安全监测自动化系统的设计与实施(精)

水库大坝GNSS位移自动监测系统方案一、方案背景我国已拥有水库大坝9.8万余座，其中95%以上为土石坝，95%以上是上个世纪80年代以前建设的老坝。

虽然近10年来我国进行了大规模的病险水库除险加固，但水库大坝数量多，土石坝多，出险的几率非常高。

大坝作为一种大型水工建筑物，其投资和建成后产生的效果都是巨大的，同时由于其结构、运行环境等因素的复杂性，加上设计、施工、运维的不确定性，如果发生意外变形，失事后造成的灾难也是极其严重的。

因此对水利水电大坝运行状态进行持续的实时监测，是十分有必要的，不仅可以为大坝提供安全评估，保证大坝的安全运行，对水库大坝安全自动化监测预警意义重大。

二、系统组成水库大坝GNSS位移自动监测系统采用无人值守自动化监测，以物联网、互联网、北斗+等技术为理论基础，以自主研发的监测平台及各类传感器为核心，充分利用各种监测手段，建立地表和地下深部的三维立体监测网，对水库大坝坡进行系统、可靠的变形监测。

实时监测水库大坝不同部位各类型裂缝的发展过程，岩土体松弛以及局部坍塌、沉降、隆起活动；地下、地面变形动态（包括滑坡体变形方向、变形速速、变形范围等）；地下水水位、水量、水化学特征变化；倾斜和大坝各种建筑物变形状况；降雨以及地震活动等外部环境变化等，据此对水库大坝滑坡变形发展和变形趋势作出预测，判断其稳定状态给出水库大坝失稳预警值，指导施工，反馈设计和检验治理效果，了解工程实施后的变化特征，为设计施工及灾害预警提供科学依据。

可以把高水库大坝综合在线监测分为四层：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GNSS表面位移监测、地下水位、土壤含水率、土压力、和视频监控摄像机，降雨量等前端感知设备；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、ZigBee等通信方式。

感应设备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。

新丰江大坝自动化安全监测系统的实施及运行情况刘光洪!郭洁惠!许岳城(广东省新丰江水电厂9广东省河源市517021)摘要!新丰江大坝自动化安全监测系统自1990年开始9经过分期\分批实施后9现已初具规模9有垂线\引张线\扬压力\部分坝体渗流及两岸绕坝渗流监测5个项目O 目前9整个系统采用南京南瑞公司的DA M S -N 型模块化智能分布式大坝监测系统9投运后经历了高低气温\高湿度及强雷击的考验9运行情况良好9未出现系统故障9而且自动化仪器的观测精度高于人工观测精度O 文中主要介绍了整个系统的分期实施过程及运行情况9对大坝自动化监测系统的组成\配置和主要功能做了简要叙述9并对监测成果进行了初步分析O 关键词!大坝安全监测;数据采集单元;资料分析中图分类号!TV698收稿日期I 2003-03-25O1工程概况新丰江水电站位于广东省河源市内东江支流新丰江的最后一个峡谷出口处O 该工程以发电为主9电站总装机容量315MW O 水库控制流域面积5734k m 29总库容139>108m 39库容系数达99%9属完全多年调节水库O新丰江大坝原设计为混凝土单支墩大头坝9由19个18m 宽的坝段及两岸重力坝组成9坝顶高程124m 9坝顶轴线长440m 9最大坝高105m 9坝底最大宽度为102.5m 9上\下游坡比均为1=0.5O2主要监测项目经过1990年至今的分步骤实施9新丰江大坝自动化安全监测系统已初具规模9主要实施了大坝的水平位移及渗压渗流监测项目O 安装的自动化设施有垂线坐标仪\引张线仪\扬压力计\部分坝体量水堰渗流量计及两岸绕坝渗流计O 具体内容如下I 水平位移监测包括11台RZ -25型电容感应式双向垂线坐标仪\4台SRZ -25-10型电容感应式三向垂线坐标仪及27台RY -20型电容感应式单向引张线仪;渗压渗流监测包括49支GY 型扬压力传感器96支YL 型量水堰仪O 系统的布置如图1所示O图1新丰江大坝自动化监测系统立面布置3系统组成"配置和主要功能3.1系统组成和配置整个系统采用了南京南瑞集团公司的DA M S -N 型模块化智能分布式大坝监测系统9由传感器\数据采集单元(DAU )\计算机网络工作组\信息管理软件及通信网络构成O 各监测仪器用信号电缆接入DAU 内9DAU 之间用双绞屏蔽电缆通信9总线通信方式采用RS -485O DAU 与工控机之间采用光纤通信O 系统配置如图2所示O数据采集系统由11台DAU -2000型智能模块化数据采集单元和1套UPS \净化电源组组成O 其中98块NDA1203型模块共接入49支扬压力传感93第27卷第4期2003年8月20日Vol .27No .4Au g .2092003图2新丰江大坝自动化监测系统配置器912块NDA1303型模块共接入11台双向垂线坐标仪\4台三向垂线坐标仪\27台引张线仪及6支量水堰仪O信息管理系统由1台服务器(E40)\2台工作站(一台主要用于数据采集9另一台用于系统备份)\ 1台~P激光打印机\1套UPS\1台净化电源及大坝安全信息管理软件组成O由工控机采集现场数据9用管理机及管理软件分析处理监测信息O3.2系统主要功能系统采用W i ndo ws989W i ndo ws NT工作平台9功能强大9操作简单\方便9主要功能有在线监测\离线分析\数据库管理\成果换算\图形绘制\报表制作和工程档案管理等9基本满足了大坝安全监测的日常管理需要O4系统的实施过程及运行情况新丰江大坝是较早实施自动化监测的大坝之一9其实施过程是分期\分批逐步进行O4.1第1期工程第1期工程于1990年6月安装调试完毕并投入试运行9只安装了1个垂线自动化监测项目O大坝在8号坝段和14号坝段各设置了1条正\倒垂线9在原人工光学测点处安装电容感应式双向垂线坐标仪来监测坝体挠度变化9共11个测点9采用DA M S-i型集中式数据采集系统O限于当时的技术水平9监测数据经常中断O 1994年后对系统做了全面维护9并加强了用户培训9从1994年开始系统取得较为连续的监测数据9相对而言9系统的维护工作量较大O4.2第2期工程第2期工程于1998年7月底安装调试完毕并投入试运行9共有扬压力\两岸绕坝渗流\坝体排水和前期垂线自动化监测升级改造4个项目O扬压力自动化监测只选择1个纵断面和3个横断面9纵断面为每个支墩的1号测点9横断面为5号\8号\14号墩的所有测点9共26个测点;绕坝渗流自动化监测设置在两岸9共4个测点9扬压力和绕坝渗流自动化监测均采用GY型扬压力传感器;坝体排水自动化监测采用量水堰方式9选择了来水量较大的6个测点9堰槽采用混凝土现场浇注而成9安装了YL型量水堰仪O本期工程采用DA M S-I型分布式数据采集系统9其性能优于DA M S-i型集中式数据采集系统O该系统故障率低9测量精度高于人工观测精度9运行情况基本正常9并于2000年4月通过原广东省电力公司组织的验收O但在系统投运8个多月后9因遭受强雷击9整个系统出现了比较严重的故障9造成采集系统及几支扬压力传感器损坏等O南瑞集团公司派技术人员到现场进行了维护9并对系统做了许多特殊的防雷处理9使系统防雷性能得到一定的改善9监测数据较为稳定9但系统的维护工作量仍然较大O1999年8月9南瑞集团公司对垂线和量水堰自动监测进行免费升级改造9采用DA M S-N型监测系统代替原DA M S-I型分布式数据采集系统9即把数据采集单元MCU更换为DAU9并将监测软件进行相应升级O系统升级后9经几次强雷击考验9垂线和量水堰监测系统运行正常9监测数据稳定可靠;而未升级改造的扬压力和绕坝渗流监测系统却没有经受住强雷击考验9仍然出现部分MCU不能测量\部分传感器损坏等故障9系统的维护工作量较大O 2000年5月9南瑞集团公司再次对扬压力和绕坝渗流自动监测进行免费升级改造9至此9整个系统都采用了DA M S-N型监测系统O在硬件升级的同时9软件监测管理系统也进行了升级完善O操作平台由原来的DOS操作系统变为W i ndo ws98操作系统9用户界面友好\直观9操作简便ODA M S-N型监测系统投运至今9经历了高低气温\高湿度及多次强雷击的考验9运行情况良好9未出现系统故障9系统维护简便9基本做到了免维护O 由此可见9DA M S-N型监测系统具有高稳定性\高可靠性\高抗干扰及防雷电感应能力9其性能大大优于DA M S-I型分布式数据采集系统O4.3第3期工程第3期工程是引张线自动化监测项目9于2001年3月安装调试完毕并投入试运行O大坝共设置2条引张线9坝顶引张线布置在坝顶的上游侧9基础廊道引张线布置在廊道的上游侧9测点设置在支墩42003927(4)中间9安装了既可电测又可光测的电容感应式单向引张线仪9坝顶21个测点9廊道6个测点9共27个测点o引张线端点的位移采用倒垂线控制9安装了电容感应式三向垂线坐标仪9共4个测点o引张线采用双管9所有电缆都用钢管保护并接地9钢管与测点箱接合处用橡皮泥封堵;提供了人工观测设备来校核自动化仪器观测的正确性o引张线是实施大坝自动化监测最成功的项目9系统投运至今未出现任何故障9运行情况良好o4.4第4期工程第4期工程增加了第2期工程遗留的扬压力测点19个9以完善扬压力自动监测系统o2002年12月本工程安装调试完毕并投入试运行o从目前运行情况看9各测点测值连续\稳定9系统运行正常o5监测成果及初步分析5.1垂线自动化监测垂线自动化监测系统经过几次升级改造后9所取得的实测资料一次比一次连续\稳定9监测数据的规律性越来越好(如图3所示)9且光测与电测测值过程线的变化趋势一致o图3垂线比测过程线从测值过程线可以看出I坝体的挠度位移受气温影响较大9温度升高9坝体向上游位移9从3月初开始缓慢向上游位移99月初达到最大值;温度降低时9坝体向下游位移9坝体最大年变幅约8mm o5.2引张线自动化监测引张线自动化监测项目运行后9所取得的实测资料连续稳定\规律性好9真实反映了坝体水平位移的变化规律9如图4所示o从测值过程线可以看出I 人工观测与电测结果吻合9过程线的变化趋势非常一致;坝顶水平位移受气温影响较大9温度升高9坝体向上游位移9从3月初开始缓慢向上游位移99月初达到最大值;温度降低时9坝体向下游位移91年多的监测成果表明坝体最大年变幅约9mm;基础廊道水平位移基本不受气温影响9主要受上游水位影响9但影响不明显9测值稳定o图4引张线比测过程线5.3扬压力和绕坝渗流自动化监测扬压力和绕坝渗流自动化监测主要是与人工观测进行比测9由两者的差值情况来判别自动化监测仪器的精度o人工观测无压孔采用测绳测读9具有较高的精度9有压孔采用压力表测读9精度相对较低(小于0.90m9压力表量程60m9精度1.5级);扬压力计给出的相对精度为0.5%满量程9按50m测量范围9电测的精度小于0.25m o扬压力和绕坝渗流监测数据真实可靠9与人工测值的变化趋势一致9其精度均满足设计和规范要求9如图5所示o图5扬压水位比测过程线由图5可知9扬压力孔及绕坝渗流孔水位主要受上游水位和降雨量的影响9并滞后于上游水位和降雨o5.4坝体排水自动化监测坝体排水自动化监测采用量水堰方式9人工观测流量与自动化测量量水堰的堰上水头换算流量结果是一致的9但是9量水堰的流量采用拟合公式计算o我们用容积法测得实际流量9与堰上水头建立关系函数9通过拟合给出流量与堰上水头的经验公式o目前9量水堰的流量与实测流量仍有一些差距9主要是因为实际流量与堰上水头的实测资料还不够全面9待获得更多的实际资料后进一步拟合修正o6精度分析对自动化仪器数据和人工观测数据按照相同的时间和因子进行逐步回归计算分析9结果见表1o14!大坝监测仪器及自动化!刘光洪等新丰江大坝自动化安全监测系统的实施及运行情况表1自动化与人工观测数据回归计算结果比较使用仪器自动化观测复相关系数标准差样本数F 检验值人工观测复相关系数标准差样本数F 检验值PL870.8760.819613811518.790.8850.95375333.95PL850.8870.36751374717.690.8850.95375333.95PL840.9850.0692*******.520.9280.69095966.09PL1460.9800.44096682336.750.9720.495754174.91PL1440.9570.308311472040.500.9580.445825122.70PL1430.8720.3553769346.060.9280.69095966.09G8＿030.9650.150315382958.460.9070.03065444.66G 11＿010.9650.150315382958.460.9100.03015446.44G19＿010.9650.150215392960.390.9600.172660160.79由表1数据可以看出9自动化观测数据测次密集9总体上看9自动化观测数据的复相关系数要大于人工观测数据9说明自动化观测数据规律性强;自动化观测数据的标准差小于人工观测数据9说明自动化仪器的观测精度高于人工观测精度(G 8＿039G11＿01为无压孔人工用测绳观测9精度高于自动化观测);而自动化观测数据的检验值大于人工观测数据9说明自动化观测数据所建模型的有效性高于人工观测数据所建模型O 7结语新丰江大坝安全自动化监测系统设计先进\设备功能齐全\安装调试符合合同和规范要求9实测资料表明电测精度高于人工观测精度O 系统在分期\分批实施的过程中9无论是设计\安装\调试9还是运行\维护\管理等方面都取得了许多非常实用的经验9为今后新丰江大坝全面实施自动化监测创造了有利条件9也为各兄弟单位实施大坝安全自动化监测提供了宝贵的经验O刘光洪(1971T)9男9助理工程师9长期从事大坝监测工作o E -m ail li u g uan g hon g 001＠163.co mI M PLE MENTATI ON AND OPERATI ON OF XI NFENG JI ANGDA M SAFETY MONI TORI NG SYSTE ML i u Guan g hOn g ,GuO j ie hui ,Xu Yuec hen g (Guan g don g X i nf en gj i an g ~y dr o p o wer P l ant ,~e y uan 517021,Chi na )Abstract :S i nce 1990,t he aut o m atic saf et y monit ori n g s y ste m of t he X i nf en gj i an g D a m has been i m p l e m ented b y sta g es and i n batches .lt has taken sha p e w it h 5obser vati on ite m s ,i .e .vertical li ne ,tensi on w ire ,u p lif t p ressure ,p art of see p a g e fl o w f r o m t he da m bod y and t wo bank see p a g e fl o w ar ound t he da m.The whole s y ste m ado p ts t he DA M S -N modularized i ntelli g ent distri buted da m monit ori n g s y ste m.A f ter t he tests of hi g h and l o w air te m p erat ures ,hi g h hu m i dit y and str on g li g hteni n g str okes ,t he s y ste m is still i n g ood conditi on ,moreover ,t he accurac y of aut o m atic obser vati on is hi g her t han t hat of m anual obser vati on .This p a p er m ai nl y i ntr oduces t he i m p le m entati on p r ocess and t he o p erati on conditi ons of t he whol e s y ste m ,descri bes bri efl y t he co m p ositi on ,confi g urati on ,and m ai n f uncti ons of t he s y ste m ,and anal y zes p reli m i naril y t he obser vati on results .K e y words :monit ori n g of da m saf et y ;data ac C uisiti on unit (DAU );data anal y sis(上接第31页)APPLI CATI ON OF SYNCHRONOUS CONTROL RI NG GATE TOXI AOLANGD I HYDROPOW ER PLANTzhan g j ians hen g 1,2,L i u D in gy Ou 2,zhaO Xuc hun 2(1.X i an Uni versit y of T echnol o gy ,X i an 710048,Chi na )(2.X i aol an g di ~y dr o p o wer P l ant ,Ji y uan 454681,Chi na )Abstract :The X i aolan g di ~y dr o p o wer P lant is l ocated on t he ste m of t he silt-laden Yell o w R i ver .The w icket g ate m a y be seri ousl y abraded and severe water leaka g e m a y occur .This f act or must be consi dered i n t he desi g n of t he t ur bi ne .ln t he m eanti m e ,f or ada p ti n g t o t he water C ualit y ,t he ri n g g ate is a pp li ed t o X i aol an g di h y dr o p o wer units .The constr ucti on ,f uncti on ,and contr ol p ri nci p les of t he ri n g g ate are i ntr oduced ,and t he p ractical a pp licati on is anal y zed .K e y words :ri n g g ate ;s y nchr onous contr ol ;f uncti on ;a pp licati on anal y sis ;h y dr o p o wer p l ant242003927(4)。

⽢峪⽔库⼤坝安全监测⾃动化系统初步设计⽢峪⽔库⼤坝安全监测⾃动化系统初步设计西安理⼯⼤学⽔利⽔电⼟⽊建筑研究设计院⼆O⼀四年⼗⽉2设计原则与依据2.1设计原则（1）监测项⽬选择、仪器埋设、观测读数、资料整编与分析等符合《⼟⽯坝安全监测技术规范》的要求。

（2）密切结合⽢峪⽔库⽬前的实际情况和1999年11⽉⼤坝安全鉴定结论，在监测仪器的布置上突出重点、兼顾全⾯。

（3）在仪器设备的造型上，遵循可靠、耐久、经济、实⽤的原则，⼒求少⽽精，且利于⾃动化系统的实施。

（4）在监测仪器、监测技术以及监测⽅法上⼒求先进。

（5）重要的监测项⽬除了⾃动化采集外，还要有⼈⼯⼿段进⾏对⽐测量，以检验⾃动化测量的正确性和准确性。

（6）系统结构简单、维护⽅便。

2.2设计依据本系统设计主要依据的⽂件有：（1）《⽔库⼤坝安全管理条例》国务院颁发1991.3.23 （2）《⼟⽯坝安全监测技术规范》SL 551-2012 （3）《⼤坝安全⾃动监测系统设备基本技术条件》SL-268-2001 （4）《建筑物防雷设计规范》GB-50027-2010 （5）《⽢峪⽔库⼤坝⼯程地质勘察报告》（6）《⽢峪⽔库⼤坝安全鉴定报告书》（7）《户县⽢峪⽔库除险加固⼯程初步设计报告》西安市⽔利建筑勘测设计院3项⽬总体设计3.1监测项⽬2008年户县⽢峪⽔库除险加固⼯程对⽔库增设了⼤坝的外部监测项⽬，包括外部变形检测和岸边滑坡体位移监测，在⼤坝内部未埋设观测仪器，本次设计增设内观项⽬，依据《⼟⽯坝安全监测技术规范》（SL551-2012）,结合⽔库⼤坝的实际情况，拟确定以下⼏⽅⾯作为⼤坝安全监测的主要项⽬：⼀、变形观测（已设）1.垂直、⽔平位移2.坝肩滑坡体变形⼆、渗流监测1.坝体渗流压⼒2.渗流量3.绕坝渗流三、环境量监测1.库⽔位2.⽓温、⽔温四、⼊库站⽔位监测五、放⽔洞⽔位监测3.2系统结构⽢峪⽔库⼤坝安全监测⾃动化系统选⽤分布式数据采集系统，分布式数据采集系统主要具有较好的可靠性，通⽤性强，组态灵活，安装简便，抗⼲扰性能强等优点，能保证监测数据的连续性，同时具有⼀定的扩展性。

某水库大坝安全监测自动化系统设计与施工摘要：本文重点从某水库大坝的安全监测自动化系统的实施，谈到了对测位的布置、信号传输及设计、施工，同时也对防雷等问题做了分析。

关键词：水库大坝；监测；自动化；设计实施0 前言在土石坝安全监测自动化系统中，基础土建是其重要组成部分，往往由于认识的不足和工程应用研究较少，造成系统脆弱，成为水利自动化推广普及以及向深层次发展的屏障。

为此，应重视并研究水利自动化系统的基础土建问题，为新建、改建及扩建的自动化工程建立可行的基础条件。

１测位布置测位的布设原则是在满足大坝安全监测需求的基础上与自动化建设过程及长期稳定运行相适应的综合建设体系。

某水库枢纽工程由土坝、溢洪道、输水洞和水电站等组成。

土坝坝型为粘土心墙坝，最大坝高63m，坝顶长267m。

目前实施的主要测点及监测项目有：大坝渗流压力、浸润线、绕坝渗流、上游坝坡渗透压力、心墙渗透压力、坝基渗透压力、排水导渗降压效能、地下水位、渗流量、库水位、温度场等。

主要监测方法为测压管传感器法。

主要监测设备为测压管、渗压计、投入式压力传感器、超声波水位流量计、电磁流量计、铂电阻温度传感器等。

自动化系统的设计要求是将各测点采集的监测数据传送到监测中心站，由监测中心站完成数据处理与存储过程，实现土坝安全监测的自动化。

2 信号传输大坝安全监测自动化系统是国内外近年来发展较快的应用技术，其系统的土建设计与施工目前还缺乏想应的行业规范，实施中遇到的主要问题有传输路径研究、设备保护、线路防护等，防护过程包括防止人为破坏、气候因素造成的破坏、电磁干扰及雷电轰击等。

过去的水库管理中，曾有过自动化的雏形，如单一的远传水位计或坝体内预埋传感器等，信号传输路径通常是线路直埋或配合部分架空敷设，多数设备不可避免地在外力场、温度及电磁场的作用下很快夭折。

总结其破坏形式，主要是外力破坏（如剪刀、拉力等）、生物破坏（如鼠嗑、虫灾等）、雷击破坏等；而内力破坏则不多见。

小浪底水利大坝安全自动化监测预警系统设计方案目录1项目背景 (4)1.1 项目概况 (4)1.2 水利大坝监测预警的必要性 (5)2 区域地理环境背景 (6)3大坝安全监测系统 (7)3.1监测内容、方法 (8)3.2系统组成 (10)3.2 大坝监测工程选点 (11)3.2.1 监测点选择原则 (11)3.2.2 监测手段配置 (12)4 监测系统特点和功能 (12)4.1 系统特点 (12)4.2 系统功能 (13)5 预警系统建设 (14)5.1 信息采集监测站建设 (14)5.1.1 前端采集站 (14)5.1.2 坝体表面位移自动监测站 (17)5.1.3 深部位移监测站 (21)5.1.4 雨量监测站 (25)5.1.5 裂缝监测 (26)5.1.7 裂缝报警器 (29)5.1.8无线预警广播站 (30)5.1.9 地灾信息中心建设 (31)5.2 地质灾害自动化监测系统平台建设 (33)5.2.1 预警系统软件设计 (34)5.2.2 预警系统平台设计 (35)5.3 预警信息发布平台 (40)5.3.1预警发布终端 (40)5.3.2 短信预警信息发布终端 (42)5.4 系统通讯网络构建 (43)6 工作部署汇总 (45)7 具体经费预算 (45)8 保障措施 (47)8.1 组织保障措施 (47)8.1 质量保障措施 (48)8.2 技术保障措施 (49)8.3 安全及劳动保护措施 (50)1项目背景1.1 项目概况黄河小浪底水利枢纽工程位于河南省洛阳市孟津县小浪底，在洛阳市以北黄河中游最后一段峡谷的出口处，南距洛阳市40公里。

上距三门峡水利枢纽130公里，下距河南省郑州花园口128公里。

是黄河干流三门峡以下唯一能取得较大库容的控制性工程。

黄河小浪底水利枢纽工程是黄河干流上的一座集减淤、防洪、防凌、供水灌溉、发电等为一体的大型综合性水利工程，是治理开发黄河的关键性工程，属国家“八五”重点项目。

大坝安全监测与控制系统设计与实现近年来，随着国家水利建设的进一步发展，大坝建设也迎来了一个高峰期。

虽然大坝建设方便了人们的生活和经济发展，但是也给社会带来了极大的安全隐患。

因此，建立一套高效的大坝安全监测与控制系统对于保障人民生命财产安全至关重要。

一、大坝安全监测系统的设计与结构大坝安全监测系统是指对大坝水文、水文、水文、结构、周边环境等因素进行实时监控和预报，实现对大坝安全的持续、全面、科学的监测和控制的系统。

大坝安全监测系统包括传感器、数据采集器、通信模块、数据处理与分析、系统控制与管理等几个方面。

（一）传感器传感器是大坝安全监测系统的核心部件之一。

传感器的作用是对大坝周围的各种监测要素进行实时监测和数据采集，并将数据传递给数据采集器。

传感器常用的有测水位传感器、量河流量传感器、渗流传感器、地震传感器、温度传感器、湿度传感器等，通过对这些传感器数据的监测和分析，确定大坝是否存在安全隐患。

（二）数据采集器数据采集器是大坝安全监测系统的数据采集和传输设备。

它的作用是对传感器采集到的数据进行处理后，通过通信模块上传到数据处理中心进行存储和分析。

数据采集器的主要接口有模拟量接口、数字量接口、通讯口、定时口等，数据采集设备的稳定性和可靠性直接关系到系统的可靠性和精确度。

（三）通信模块通信模块的作用是采集到的信息传递给数据处理和分析中心进行处理分析，通信模块一般包括有线通信和无线通信两种。

大坝安全监测系统的通信模块必须保证高速、高带宽、低时延和稳定性。

（四）数据处理与分析数据处理与分析是大坝安全监测系统中的另一个重要的部分。

数据处理与分析是通过大数据处理和机器学习等技术来对大坝周边环境从各个方面进行高精度的评估和预测。

（五）系统控制与管理传感器、数据采集器、通信模块等监测设备的控制和管理是由系统控制与管理模块实现的。

该模块主要完成对监测设备的状态监测及时告警，数据采集周期设置和查询控制，数据传输模式控制等功能。

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。

水库安全监测自动化系统解决方案平升电子水库安全监测自动化系统解决方案由大坝安全监测、水雨情自动测报、闸门远程控制、水质在线监测4类测站构成。

该系统可帮助水利局和水库管理部门全面掌握大坝的变形、渗流、环境量等情况，实时监测水库水雨情，远程控制闸门开关，视频监控现场实况，实现水库防汛和大坝安全监测和预警，为水库安全鉴定、水库除险加固方案制定和防汛指挥调度提供数据依据，同时满足水库管理现代化的需要。

方案一：LoRa转4G/北斗组网。

监控分站信息通过LoRa网络发送至监控主站，再由主站通过4G/北斗网络上报至各级监控中心平台。

4G/北斗组网+软件对接。

所有测站设备统一上报至水库管理部门监管平台，再通过WebService/OPC/数据库对接省级水利厅监管平台。

4G/北斗组网。

各测站设备直接上报至各级监控中心平台。

系统功能▊远程监测水库安全关键数据，实现信息化•大坝：变形（水平位移、垂直位移、挠度、接缝位移、界面位移）渗流（渗流压力、渗流量）环境量（上下游水位、降水量、气温、水温）压力（应力）•水雨情：库区降雨量、水库水位•闸门：闸位、闸前后水位、瞬时和累计流量、每个启闭机的运行状态、机组电流和电压等•水质：色度、水温、电导率、浊度、PH值、溶解氧、氨氮等▊视频监控现场实况•闸门运行状态、水库水雨情实况、大坝周边环境等。

▊智能控制闸门，三种控制方式可切换•远程手控：通过监管软件远程控制闸门的升、降，提高时效性；•逻辑自控：根据水库水位，自动升、降闸门，实现自动化运行；•本地手控：通过闸门控制终端的按键操控，方便闸门现场调试。

▊异常自动报警，及时发现安全隐患•监测数据越限、监测设备故障、供电异常、通信中断时，自动报警。

•报警限值可通过软件设置。

▊自动定时巡测，特殊情况下主动选测•非汛期且水库大坝运行稳定时，系统自动定时测量，采集、上报周期可任意设置；•汛期或大坝出现安全隐患等特殊情况下，可通过中心软件对重点监测部位实施任意频次测量。

浅谈水库大坝安全监测自动化建设摘要：随着社会的进步，国内水利工程的数量和水利工程的建设规模不断增加，社会各界也表现得越来越关注水库大坝的施工质量。

为了提高水库大坝完成建设投入运营后的使用安全性，安全监测自动化系统的应用是十分重要的。

关键词：水库大坝；安全监测自动化；应用1自动化监测系统的测点选择通常来说，在确定自动化系统测点的过程中，首先要考虑的是自动化监测系统能否实现，其次还应该考虑自动化系统实际使用规模。

选择自动化监测系统测点一般有两种选择方式：①方案一：将变形监测仪以及渗流监测仪安装到自动化系统中；②方案二：将所有不受干扰、可实现监测功能的仪器（比如渗流监测仪）接入自动化系统中。

2水库大坝中安全监测自动化系统的应用方法2.1在保证建设施工秩序中的应用在水库工程的建设规划中，设计者需要先做好对周围环境的勘探工作，确保自身能够全面掌握工程的具体情况，这样才能保证工程规划设计的合理性，避免出现设由于设计不合理导致的施工操作混乱，提高工程建设施工的秩序性。

但由于部分水库建设地的环境比较恶劣，加之工程本身就具有一定的复杂性，使监测活动存在一定的难度和危险性，此时，工作人员采用安全监测自动化系统，不仅能够大幅度保障监测者的安全，同时还可以避免人工操作带来的误差，优化监测结果的可靠性，使设计人员能够全面、准确、明确、详细的掌握大坝运行状态，确保施工规划设计内容条理清晰、全面系统、秩序井然，提升工程建设水平。

此外，设计者可以将大坝安全监测数据存储至数据库中，使数据结构化，然后将数据信息传送给各方面的专家，实现远程咨询，提高信息沟通的效率，有助于及时校正工程施工设计方案，深入优化设计方案的科学性和可靠性，保证后续建设施工的秩序。

2.2在提高建设施工准确度中的应用在传统的人工巡查和摄像头监控组成的安全监测系统中，由于其中存在大量的人工参与，因此监测结果往往受到工作人员技术水平、自然环境、设备稳定性等多方面的因素干扰，准确性和可靠性相对较弱，而工作者借助先进的大坝安全监测自动化系统，能够大幅度降低各项主观、客观因素的影响，提高监测结果的精准度，保证建设工程的正确施工。

大坝安全监测自动化技术规范条文说明目次范围总则大坝安全监测自动化系统设计一般规定设计内容监测系统设计大坝安全监测自动化系统设备系统环境要求系统功能要求系统性能要求监测仪器采集计算机系统运行维护范围本标准关于大坝的定义中坝肩和近坝岸坡电站厂总则为了统一工程安全监测自动化的技术要求本标准均加以规凡经均纳入本标准的使做到技术先进安全适用大坝安全监测自动化系统设计一般规定本标准本着经济可靠的基在进行安逐工程安全监测有别于工程中的特定对象监测它必须考虑对工程进行全面的安全监测无论是针对面上或是点上的监测布置即其监测成果能为评估工程结构物的本标准没有采用少而精这样缺乏实际指导作用且容易引用于工程安全监测的仪器电容振弦式等传感器本标准在仪器设备选用原则设计内容自动化监测系统本标准针对自动化监测系统的特点这些规定包括自动化实施自动化监测的项目和仪数据采集系统的设置监测供电系统及安全防护以及自动化系统运行方为自动化监测系统建立一个良好的监测系统设计分布式是我国大坝安全监测自动化发展历程中出现的三种基本数据现代科技的发展使分布式采分布式采集方式已基本上取代了集中式和混合式采集方式因此本标准有广泛适用性的数据采集并冠以智能型开放型但作为行则不宜取用含有个性色彩的词汇而应采用能充分表达鉴于应用于大坝安全监测的监测仪器大通信自动化系统可以根据现场实际情况采用多种方式构建现场网络可以采用国内自动化监测系统目前大多都采用它仅是串而不涉及接插系统厂家需在此基础上建立自己的高层通信协鉴于自动化采集系统产品现场网络构建的差异性本标准未光纤和无本标准中的无线是泛指采用无线介质进行通信的方式它可以是专用无线电台也可以是或采通风设计上以确保采集设备监测管理站是基本采集系统的终端节点监测管监测数据采集装置进行数监测管理站与监测管理中心站可以是局域网络通信此时监测管理站是局域网络中的一个远程节点监测管理站应配备有计算净化电源和防雷设备等一套基本网络通信软件和监测管理中心站负责整个工程监因此监测管理根据工程规模和用工净化电源和防离线分对于为了确保监测数据的安全还应考虑网当采用线当对现场通信要求很高或现场电磁干扰严重影响通信质量时可采用光纤通信方式当现场通信的线路很长时监测管理站可采用局域网或当距离较远时应用实践表明电源供应对大坝监故本标准专列一条大坝监测自动化系统不同于一般工业测控的系统因此系应大坝安全监测自动化系统设备系统环境要求大坝安全监测自动化系统对电源要求统一管理但对于线路很长的工程通当自动化系统设备与大负荷设备不间断电源当交流电源掉电时出于经济的考虑系统功能要求工程安全监测管理软件是一个重根据工程的规模和特点监测管理软件的构成各本标准只规定了基本的功能要求有条件和有更多需求经过努力可以达到的还应可接受人也可系统性能要求本标准对自动化监测系统的各项采集性能指标作了一般由于采集系统是针对适用于静态量测的大坝监测仪器研这些性能指标规定但对于具有动态变化特征的某些监测对象抽水蓄能电站上库水位等由于有些自动化测量设备中有测量控制部件在进行测量时需耗费较长时间因此系统采样本标准的采样时间不包含采样前的准备工作时间监测仪器大坝安全监测所采用的仪有些自动化测量装置甚至是专大坝安全监测自动化采集设备因此在编制本标准时不可避并对自动化系统中使用的监测仪器作出采集计算机采集计算机是监测管理站的主要设备由于监测管理站通常设置在现场且肩负随时监测数据采集装监测管理可考虑以监测管理中心站的工不得采用数据库服务器兼Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Softwa For evaluation on 系统运行维护不同规模和特点的混凝土坝土石坝等工程监测对象对自动化监测的要求差异很大各工程可根据实际需要对安全监测的频次监测数据的比测和备份时间进行规定但不得低于本标准规定的时间为确保自动化监测系统稳定正常运行必须对系统进行经常性巡视检查发现问题应及时维护并作好详细记录特别是对容易受到外界环境影响的垂线引张线系统应仔细检查线体是否稳定自由避免串风动物侵入液位失衡等为使自动化监测系统始终保持设备先进状态良好靠和运行状况进行定期更新运行可系统的硬软件除定期检查和维护外应根据设备的使用年限。

大坝安全监测设计方案为了确保大坝的安全运行和预防潜在的灾难，建立一个完善的大坝安全监测系统至关重要。

以下是一个针对大坝安全监测的设计方案：1.监测设备：首先，需要在大坝周围和水坝内部安装一系列监测设备用于监测水位、地下水位、地下水压力、地震活动、温度变化等重要参数。

这些监测设备可以包括压力计、水位仪、地下水位仪、地震仪和温度传感器等。

2. 数据采集和传输：监测设备需要通过传感器实时采集数据，并通过无线或有线网络传输到数据中心。

数据中心可以设在坝址附近的地方，用于集中处理和分析数据。

3. 数据处理和分析：数据中心通过数据处理软件对监测数据进行实时处理和分析，以便及时发现任何异常情况和潜在风险。

同时，数据中心应该建立一套完整的数据库用于存储历史监测数据，以便对比和分析。

4. 预警系统：一旦监测数据出现异常，数据中心需要立即触发预警系统，向相关部门发出警报，以便采取相应的措施。

预警系统可以包括声光报警器、短信报警、电话报警等多种形式。

5. 定期检查和维护：监测设备需要定期进行检查和维护，确保其正常运行。

同时，需要定期进行对数据中心和预警系统的测试，以保证其可靠性和有效性。

综上所述，一个完善的大坝安全监测系统需要包括监测设备的安装、数据的采集和传输、数据的处理和分析、预警系统的建立和定期检查和维护。

只有通过这样一个完整的设计方案，才能确保大坝的安全运行和灾难的预防。

大坝是水利工程中重要的组成部分，也是能源供应和防洪的重要设施。

然而，大坝可能会面临各种潜在的风险，如地震、大雨、地质变化等，这些风险可能导致大坝垮塌或溃坝，带来严重的灾难。

因此，建立一个完善的大坝安全监测系统是非常重要的，可以帮助及时发现潜在的风险，并采取相应的预防措施，确保大坝的安全运行。

监测设备的选择和安装是大坝安全监测系统的重要组成部分。

首先，需要选择可靠性高、精度高的监测设备，以确保监测数据的准确性。

例如，对于水位监测，可以选择具有高精度和长期稳定性的水位仪；对于地下水位监测，可以选择能够在地下环境中稳定运行的地下水位仪；对于地震监测，可以选择对地震信号敏感的地震仪。