基于云平台的大坝安全监测数据管理及分析系统研发与应用

智慧水利在水库管理中的应用发布时间：2022-07-11T00:49:54.500Z 来源：《中国科技信息》2022年5期3月作者：宋学飞关震冷岩[导读] 水利工程涉及到了民生,它是一个基础设施工程问题,在对水利工程进行工程管理时最为重要的组成元素就属于水库管理工作。

宋学飞关震冷岩青岛市即墨区水利局山东省青岛市即墨区 266200摘要：水利工程涉及到了民生,它是一个基础设施工程问题,在对水利工程进行工程管理时最为重要的组成元素就属于水库管理工作。

水库安全管理工作已逐步采用自动化和计算机等技术，建立水情自动测报、洪水预报与调度、工程安全监测、工程安全分析与预警、闸门监控、视频监视、下游洪水演进与风险分析、办公自动化等系统，智慧水利是智慧城市发展的产物,是现代城市管理水平的表现,是保障国计民生的重要技术手段。

智慧水利的实施能推动水库管理系统的信息化建设,水库信息化管理能实现水资源的合理开发、优化配置和高效利用,从而提升水库管理工作的管理效率和社会服务水平。

?新一代信息技术的快速发展，特别是人工智能技术的进步，采用信息透彻感知、全面互联及决策高度智能的智慧水库平台承担水库安全管理工作已成为可能，这也是水库安全管理信息化的必经之路。

关键词：智慧水利；水利工程；信息化技术引言众所周知，智慧水库是基于水利信息化、数字化以及智能化建设，应用现代化物联网、移动通信网络、光网络等，利用云计算技术等高性能信息数字化技术，深入开发和高度整合水利信息资源，实现水库感知、传输、应用的网络化与智能化，有效的实现水库信息的共享，提升水库工程运用和管理的效率和效能。

1 智慧水库概念所谓无规矩不成方圆，档案工作需要有一定的标准、形式青岛市即墨区水利局为确保档案资料的齐备、完整、规范，根据国家《档案法》、《山东省档案工作条例》有关规定，并结合水库管理所实际情况，对所藏档案资料的收集整理、立卷归档、科学管理、合理利用做出了明确规定，极大的提高了档案的规范化管理水平切实落到实处。

大坝安全监测技术与措施摘要：水库大坝为我国基础设施，但是在日常运行时存在安全隐患具有复杂性的特征，为了防止对工程运行造成一定的影响，在实际工作中，相关部门人员要采取完善的安全监测技术，迎合我国科技水平的发展方向，转变在以往工作中粗放式的工作体系，通过集中性的监测管理快速发展在大坝中的安全隐患，提出更加完善应对方案，从而使得大坝安全管理水平能够得到全面的提升。

关键词：大坝；安全监测技术；应用研究在水库大坝安全管理工作中融入监测技术之前，要满足行业标准化和安全化管理的要求，做好科学的评估，严格遵循水库大坝安全指导评价的相关原则，确定主要的监测方法，并且还要督促各单位明确自身工作职责，共同的推进大坝安全监测技术的有效实施，为大坝安全运行提供重要的保障。

一、大坝安全监测的内容在进行大坝安全监测工作开展之前，要分析主要的工作内容，为后续管理工作科学实施提供重要的基础。

我国当前大坝实行的是定期安全监查制度，例如在竣工验收后的5年之内先进行初期的监测，之后每隔6年左右时间进行再一次的监测，当大坝运行时遭遇特大洪水和地震发生时，要组织专业性的部门做好安全的鉴定，及时的发现在大坝运行时所存在的安全隐患，全面提高整体的安全管理效果[1]。

另外在投入5年以上运行时，要根据建筑物的特点进行补充勘探和试验，取得真实性的参数，以此来为后续安全评估工作提供重要的基础。

在实际监测时要确定监测的项目和监测部位等等，例如在混凝土水库大坝中要通过定期巡视，查看其中是否有开裂的问题，严格的按照大体积混凝土施工要求，融入力学指标，做好混凝土保护层厚度和强度的深入性监测，及时的发现在大坝中所存在的影响因素。

同时在监测数量确定方面还要根据大体积混凝土的面积进行精准性的确定，由于各个大坝之间的差异性非常的突出，为了提高整体操作可行性，要根据各自的特点来做好监测内容的优化。

严格按照我国的相关规定来提高最终的监测效果，为大坝平稳运行奠定坚实的基础。

大坝安全监测自动化系统软件的应用探讨大坝安全监测资料作为实现大坝安全管理的重要信息，同时也是大坝安全状况进行评价的基础资料。

监测自动化不仅是监测资料快速准确获取的有效手段，而且还是为大坝安全状态实施评价的重要决策方式。

本文通过对大坝安全监测自动化系统软件的应用现状进行梳理和总结，并对其未来各方面的发展趋势予以探讨。

标签：大坝安全；自动化监测系统；软件应用；现状；趋势我国于上个世纪70年代开始对大坝安全监测自动化系统软件进行研究，80年代得到长足发展，90年代以后现代科学技术得到实质性发展，尤其是通信技术、微电子技术及传感技术的深入发展及创新，我国大坝安全监测研究得到跨越式发展。

进入21世纪伴随着云计算、物联网、大数据处理等新兴信息化技术的发展，安全监测系统应用的实用性、可靠性、稳定性以及实时性均得到较大提升，大坝安全监测自动化已经步入深入应用时期。

1、大坝安全监测自动化系统软件应用现状1.1 监测自动化。

大坝安全监测信息是支撑大坝实现在线安全管理的重要信息，同时也是对大坝安全实施评价的基础性资料。

随着自动化监测技术的不断发展，自动化监测手段不断被应用在实际工程项目中。

对于自动化在线监控而言，其主要包含有三部分，分别为在线监测、在线检验与在线快速安全评估。

其中在线数据采集是其本质基础，而在线快速实施安全评估则为其核心。

自动化监测核心流程包括：利用布设的各类监测传感器、信息监控设备、数据传输装置构建自动化采集硬件体系，定期或实时采集监测信息集中存储，并采用各种监控指标与实测数据进行对比和校验，针对所得实测值对异常方面实施快速及简便的判断和评估工作。

1.2 数据采集系统。

当前国内大坝安全监测数据自动采集系统，依据采集方式方面的不同，可大致划分为三类，分别为混合式、分布式及集中式。

数据采集单元（MCU）是大坝安全自动化采集系统的重要组成部分，当前具有特色及代表性的MCU有澳大利亚的DTMCU系统，美国的GeoMATION2300系统以及国产的DG型系统及DAMS型系统。

基于水库标准化管理的信息平台研究与建设摘要：随着现代社会的发展，对水库的管理提出了新的要求。

水库的管理工作十分繁杂，必须对水库的运行状况和各种资料进行实时掌握，从而为水库的管理决策提供可靠的依据。

在水库管理信息化管理中，建立了一个信息化管理平台，不仅提高了数据处理的速度，而且提高了数据处理的准确率，促进了水库管理信息化、智能化。

在这样的背景下，在水库标准化管理中进行信息平台的研究和构建具有十分重要的意义。

关键词：水库；标准化管理；信息平台；建设引言为保证人民的日常生活和合理利用水资源，水库已成为国家节约用水、节约用水的重要基础。

第一次全国水利普查的数据表明，目前全国共有98002个规模以上的水库，其中的地下水质量普遍不高，如何进行规范化的管理成为人们生活和工作保障用水的关键。

当前，我国已全面迈入了数字化信息化的时代，信息技术也在各个领域得到了广泛的应用。

由于水库占地面积大，变化快，检测困难，管理起来比较困难。

要充分利用信息技术在水库管理中的作用，就必须加强对信息化平台的研究与建设。

1基于水库标准化管理的信息平台主要结构目前，在水库管理中，对水库进行监测和监测是一项比较困难的工作。

利用GPS、 GIS 和 RS技术，在水库管理、大坝安全管理、防洪调度、泄洪闸管理、水质自动监测等方面实现了多个子系统的整合，可以提高水库管理工作的质量和效率。

在这种方法下，利用计算机网络、通讯、决策支持系统等技术手段，建立水库管理信息化、防汛调度科学化，提高管理工作效率和质量，实现全过程的数字化管理。

建设历史类数据库、实时类数据库、基础类数据库、元数据库、分析数据库等，是建设信息化管理平台的关键。

数据管理平台可以统一数据，提供统一标准的数据交互界面，使数据在不同的系统之间进行数据的交流和传递，确保数据的高效采集、存储、分析和处理。

DSS需要海量的数据和数据支撑，在洪水调度模型、数据管理平台、水环境评价与模型、综合数据库等方面进行仿真，为以后的管理和决策提供依据。

科技成果——闸坝结构运行安全动力学诊断关键技术及工程应用对应需求水库大坝安全鉴定智能支持云平台成果简介该成果采用多指标融合的闸坝结构动力学监测指标体系，构建实测模态和结构模型同步修正的闸坝结构损伤诊断模型，基于运行实测模态的闸坝结构-地基材料参数、泄流激励源、整体动态响应场等进行反演，实现闸坝结构运行期模态参数精准辨识、损伤诊断、监测预警等功能。

突破了多损伤、强干扰、强耦合条件下闸坝结构损伤敏感特征量提取与损伤诊断的技术瓶颈，提升了闸坝耦联动力系统运行安全的诊断技术水平。

适用于水利水电工程枢纽运行安全检测。

技术特点相对传统闸坝静态效应量监测、无损检测和水力学监测等技术，该成果实现了闸坝结构正常运行期振动危害监测、诊断及预警，在不影响闸坝正常运行条件下结构水下部位的损伤诊，提升了闸坝耦联动力系统运行安全的诊断技术水平。

1、提出了闸坝结构运行期模态参数精准辨识技术，节省92%传感器数量，信噪比提高3.9倍，模态辨识精度达到98%。

2、构建了闸坝结构运行动力学参数反演理论与关键技术，材料参数反演精度94%以上，振动响应场反演精度94.5%，3、提出了闸坝结构运行安全动力学损伤诊断技术，解决闸坝结构水下部位损伤诊断难题，精度95%以上。

4、构建了多指标融合的闸坝结构动力学监测指标体系，研发了闸坝结构运行状态监测与风险诊断系统，实现闸坝运行期动力学安全监测。

技术水平发明专利5项，实用新型专利4项，软件著作权1项，河南省教育厅科技成果奖一等奖1项。

应用情况该成果在汉江上游某水电站应用，对该水电站泄洪闸开展了原型振动测试，全面系统地阐明了该泄洪闸强烈振动的内在机理，对该泄洪闸减振设计方案进行了优化，提出了一种高效减振加固措施，加固后该泄洪闸运行稳定；在四川汶川地震后某水闸损伤检测中应用，在震后现场极其复杂的条件下，基于泄流激励对水闸进行的损伤诊断振动测试与识别，实现了强干扰、强耦合复杂运行条件下水闸震后的损伤检测与诊断，准确率高，保障了水闸震后的安全运行。

大坝安全监测自动化系统应用现状及发展趋势摘要：随着科学技术的发展，我国的大坝安全检测自动化技术有了很大进展。

安全监测可为大坝全生命周期的安全管理提供技术支撑。

对中国大坝安全监测自动化系统发展历程以及采集控制、通讯传输、管理系统三大关键技术进行了介绍，调研了中国典型工程的大坝监测自动化系统实施情况、市场占有率较高的采集控制单元主要参数及变形监测自动化系统的新技术新方法。

本文首先分析了风险评估基本原理，其次探讨了监测自动化关键技术，然后就大坝安全风险评估进行研究，最后论述了监测自动化系统展望，以供参考。

关键词：大坝安全监测；自动化系统；采集控制引言大坝安全风险评估可充分考虑各种环境因素以及大坝结构本身所存在的种种不确定性对大坝安全运行的影响，能反映一旦大坝失事所造成的后果对大坝安全性的要求，能综合考虑大坝运行、社会、环境、经济、人员等方面的要求，因此，对大坝安全状况所做出的评价更符合实际要求。

1风险评估基本原理大坝安全风险评估通过分析与计算，确定各种风险发生的可能性，以及大坝发生风险事故后所造成的损失，由此得出大坝的风险等级，从而依据接受准则制定针对性的应对策略和控制方案。

（1）风险识别。

风险识别用来识别可能引起大坝产生风险的风险源。

风险源可以是内部的，也可以是外部的。

外部的风险源包括地震、台风、强降雨、超标准洪水（含上游非正常泄水）等自然环境因素，也包括上游可能失事的大坝、养鱼的网箱、船只、滑坡体、泥石流沟等；内部的风险源包括组成大坝枢纽建筑物的大坝、泄水建筑物、引水发电建筑物、导流洞堵头（含底孔）、船闸、升船机、鱼道、过木建筑物、工程基础、闸门及启闭机等。

（2）风险分析。

风险分析指对各个风险源推演可能发生的风险事件。

一个风险事件可能产生另一个更为严重的风险事件，建议依据实际情况进行风险事件推演，建立风险路径图，对每个风险事件进行可能性和风险损失分析，确定风险等级。

大坝安全风险事件包括溃坝、漫坝、滑坡、泥石流、水淹厂房、堰塞湖、坝体坝基渗透破坏、坝体坝坡失稳、泄水及消能设施冲刷破坏、泄水建筑物进水口淤堵、泄水闸门启闭设备和电源故障等。

工程安全监测信息云服务平台
无;李双平;马能武;马瑞;张力;叶芳毅;胡斌斌;徐瑞
【期刊名称】《水利水电快报》
【年(卷),期】2022(43)12
【摘要】成果概况工程安全监测信息云服务平台(简称“平台”)是长江空间信息技术工程有限公司(武汉)自主研发的工程信息安全监控智能系统。

平台实现了安全监测信息与海量的影像、高程、矢量、三维建筑物模型、倾斜摄影、激光点云、BIM、视频、文本等多元数据的融合应用,具备对监测数据即时采集、传输、展示、分析
和应用的能力,实现了在线监控、动态监测、三维可视化、智能分析评价、预警决
策等功能,形成了“设备-平台-智倉监控”全链条一体化的解决方案。

平台提供了
完善的二次研发接口,可轻松实现专业化定制应用,已广泛应用于水利水电安全监测
信息化管理、库坝区工程安全监测系统集成、流域级安全监测可视化管理与分析等领域。

【总页数】2页(P6-7)
【作者】无;李双平;马能武;马瑞;张力;叶芳毅;胡斌斌;徐瑞
【作者单位】江设计集团有限公司;长江空间信息技术工程有限公司(武汉);不详
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.重庆市重大基础设施安全监测云服务平台设计
2.基于云服务的大坝安全监测信息管理与分析研究
3.基于云服务平台的心电网络信息管理系统在动态心电监测中的应用
4.特种设备质量安全检测监测云服务平台设计
5.新疆中小型水库安全监测云服务平台研究
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大坝变形监测数据分析与预警系统设计随着工业和人口的快速增长，对水资源的需求不断增加，大坝的建设已成为解决水资源问题的重要手段。

然而，在大坝建设和运营的过程中，安全问题是一个一直以来备受关注的话题。

大坝因为受到地质灾害、水压力、沉降和变形等因素的影响，可能出现破坏性变形，对周边环境和居民造成极大的威胁。

因此，建立一个可靠的大坝变形监测数据分析与预警系统是至关重要的。

一、大坝变形监测数据分析1. 数据采集：为了实时监测大坝的变形情况，首先需要利用多种传感器对大坝进行布置。

这些传感器可以包括位移传感器、压力传感器、倾斜传感器等，以获取大坝各个部位的实时数据。

此外，可以利用卫星雷达遥感和无人机等先进技术获取更全面和完整的大坝变形数据。

2. 数据传输和存储：采集到的大量监测数据需要通过高效稳定的数据传输网络传输到数据中心，并利用云计算平台对数据进行处理和分析。

大坝监测数据的存储可采用分布式数据库技术，确保数据的安全性和可靠性，并提供快速的获取和检索功能。

3. 数据处理和分析：对采集到的大坝监测数据进行实时处理和分析是保证系统高效性的关键。

数据处理算法可以运用统计学方法、时间序列分析方法和机器学习等，以识别大坝的变形趋势和规律。

例如，可以利用主成分分析、聚类分析和监督学习算法等方法，从大量数据中提取出关键的特征和指标。

4. 可视化展示：大坝监测数据的可视化展示有助于工程师和决策者对大坝的变形情况进行直观的了解和判断。

可以利用图表、曲线和地理信息系统等工具，将大坝监测数据以直观形式展示出来，并实现数据的实时更新和动态显示。

二、预警系统设计1. 预警指标的确定：根据大坝的结构特点和监测数据的分析结果，确定一些关键的指标作为预警的依据。

这些指标可以包括大坝位移、沉降速率、压力变化等，通过对这些指标的监测和分析，可以判断大坝是否存在变形风险，并进行及时的预警。

2. 预警模型的建立：基于历史监测数据和变形规律，可以通过建立预警模型来预测大坝的变形趋势。

关于水库大坝安全监测自动化技术的探讨1. 引言1.1 水库大坝安全监测的重要性水库大坝是重要的水利工程设施，起着蓄水、防洪和发电等重要作用。

由于各种因素的影响，水库大坝存在着一定的安全隐患，一旦发生事故会对周边地区和人民生命财产造成巨大损失。

水库大坝的安全监测显得至关重要。

水库大坝是直接面对自然环境的工程，受地震、洪水、风力等外部因素的影响较大，所以需要及时监测其受力情况。

通过监测可以及时发现大坝的变形或裂缝等问题，从而采取相应的修复措施，确保大坝的安全稳定。

水库大坝一旦发生事故，可能会导致洪水泛滥、溃坝等严重后果，威胁人民生命安全。

通过安全监测技术可以预警大坝存在的潜在风险，及时采取应对措施，减少事故发生的可能性。

水库大坝安全监测的重要性不言而喻，只有通过科学的监测手段和技术手段，才能保障水库大坝的安全稳定，确保人民生命财产安全。

1.2 当前水库大坝安全监测存在的问题传统的水库大坝安全监测技术存在着监测数据不及时、不准确的问题。

传统的监测手段主要依靠人工巡查和定期检测，无法及时捕捉到大坝发生的微小变化，导致安全隐患得不到及时处理。

人工监测存在着监测范围有限、监测频率低的问题。

由于水库大坝较大，监测点有限，且人工巡查的频率受到人力物力的限制，无法实现对大坝全面、连续的监测，容易造成漏检疏漏。

传统监测技术无法实现远程监测和实时预警。

在突发事件发生时，人工监测无法及时发现问题，也无法进行即时预警和应急处置，增加了事故的发生概率。

当前水库大坝安全监测存在的问题主要集中在监测数据及时性、准确性、全面性和实时性等方面。

为了解决这些问题，需要引入现代水库大坝安全监测自动化技术，提高监测水平，保障水库大坝的安全运行。

2. 正文2.1 传统水库大坝安全监测技术传统水库大坝安全监测技术一直是水利工程领域的重要课题。

在过去，水库大坝的安全监测主要依靠人工巡查和手动记录数据的方式。

传统的监测手段包括定期巡视大坝、测量水位和水压等参数，以及通过人工观察来判断大坝的安全状况。