大坝安全监测系统
解决方案
目录
第1章概论 (3)
1.1系统概览 (3)
1.2历史回望 (3)
1.3现状分析 (4)
1.4目标阐述 (4)
第2章总体设计 (5)
2.1设计原则及依据 (5)
2.2系统体系结构 (7)
2.3信息流程 (10)
2.4系统组成 (12)
2.5系统功能 (13)
第3章信息采集系统 (15)
3.1需求分析 (15)
3.2技术解决方案 (15)
第4章通信网络系统 (21)
4.1测控单元和监测中心之间的通信 (21)
4.2监测中心和监测分中心之间的网络............................. 错误!未定义书签。第5章软件系统 (28)
5.1建设原则 (28)
5.2技术解决方案 (29)
第1章概论
1.1系统概览
大坝作为特殊的建筑，其安全性质与房屋等建筑物完全不同，大坝安全出现问题，将会引发大坝下游一定围的人员和财产、环境损失。在加强水利建设的大环境下，提高水工建筑物的安全，特别是提高大坝安全监测水平，保证水库大坝的安全，是关系到国家利益和社会稳定的头等大事。大坝安全监测系统主要由观测传感器、遥测数据采集模块、工业控制网络和自动监测管理软件系统组成，通过计算机的工作，能够实现大坝观测数据自动采集、处理和分析计算，对大坝的性态正常与否作出初步判断和分级报警为监测对象提供早期安全预警报告的自动化系统。建立大坝安全自动监测系统，可以缩短数据采集周期，提高大坝观测的工作效率，减轻劳动强度；并能充分利用水库调蓄能力，使其在防洪和供水两方面发挥最大的效益，同时可提高水库管理水平，及时发现大坝隐患，为水库的安全运行提供有力的保障。
1.2历史回望
大坝安全监测系统在西方发达国家已有30多年的历史。如法国要求对高于20 ｍ的大坝和库容超过1500万ｍ３的水库，均需设置报警系统，并提出垮坝后库水的淹没围、冲击波到达时间、淹没持续时间和相应的居民疏散计划等。而葡萄牙大坝安全条例（1990）也要求大坝业主提交有关溃坝所引起洪水波传播的研究报告，编制下游预警系统、应急计划和疏散计划。美国的《联邦大坝安全导则》和加拿大的《大坝安全导则》都强调要求采取险情预计、报警系统、撤退计划等应急措施，以便万一发生不测时，将损失减少到最小程度。1976年美国92.96 ｍ高的堤堂坝（Ｔｅｔｏｎ）失事前，大坝管理机构根据大坝安全监测系统监测到
的事故的发展状况及时通过下游的行政司法当局向可能被淹的群众发出警报，有组织地进行人员疏散，尽管大坝失事后堤堂河和斯克河下游130km，约780 km2的地区遭洪水肆虐，造成25000人无家可归、损失牲畜约２万头的巨大物质损失，但人员死亡只有11人，初步体现了大坝安全监测系统的重要意义。
1.3现状分析
中国已建成近8.5万座水库，数量居世界首位。但是，由于历史原因，这些水库大部分防洪标准偏低，且大都存在不同程度的质量问题。一些水库大坝的病险情况较为严重，影响了水库综合效益的发挥，也严重威胁着人民生命财产安全。为了确保水库大坝的安全运行，充分发挥水利工程的预期效益，对水库大坝实施安全监测和科学管理，已成为中国各级水行政主管部门所面临的一个迫切需要解决的重大问题。
大坝监测自动化经历了从单台仪器遥测、专用测量装置、集中式数据采集系统到分布式数据采集系统的发展过程，其发展与基于仪器设备的监测系统的发展和进步密切相关，而监测系统的发展是以所有监测元件的迅猛发展为标志的，包括从相关的传感器、测量仪器到转换、处理、存储、打印和分析设备的发展。
目前，全国的大部分的水库大坝监测报手段落后，测验设施设备老化，信息的采集精度低，甚至很多水库没有对大坝的监测手段。大坝带病运行，一旦遇大洪水来临严重威胁大坝及下游人员和财产安全。因此，迫切需要建设一套自动化程度高、有先进的大坝监测系统，以提高防洪减灾能力，保障人民生命财产的安全。
1.4目标阐述
大坝安全监控系统是一个庞大的系统工程，并且具有涉及信息量大、覆盖的
知识面广等特点。众所周知，大坝安全监测仪器是人们了解大坝运行状态的耳目，它要能够在恶劣环境下长期稳定可靠的检测出大坝微小的物理量变化，所以在某些方面（如在测量精度、长期稳定性方面）与其它工业监测行业相比，其要求更高、难度更大。从外部观测的静力水准、正倒锤、激光准直到部观测的渗压计、沉降计、测斜仪、土体应变计、土压计，其自动化遥测都是建立在高可靠性的传感器的基础上。近年来，随着大型水坝建筑的增多和高科技的应用，大坝安全监测正向一体化、自动化、数字化、智能化的方向发展。
大坝安全监测系统建设的总的目的是以国家对大坝安全监测工程建设的标准和要求为依据，以实时采集监测信息并传输到大坝安全监测中心进行分析、处理为目的，将现代化工业自动化控制、现代通信技术、计算机网络技术、数据库技术、地理信息技术和信息分析预测技术与大坝安全监测业务需求紧密结合，建成一个先进实用、高效可靠、自动化程度高的大坝安全监测系统，达到监测数据采集自动化、传输网络化、处理标准化、分析科学化，有效地提高水情信息采集、传输、处理、分析、预报的准确性、可靠性，更好地为各级大坝管理部门的决策和指挥抢险救灾提供科学依据。
第2章总体设计
2.1设计原则及依据
2.1.1设计原则
1.实用性
适应施工期、蓄水期、运行期及已建工程更新改造的不同需要，便于维护和扩充，每次扩充时不影响已建系统的正常运行，并能针对工程的实际情况兼容各
类传感器。能在温度－30～＋60℃、湿度95％以上及规定水压条件下正常工作，能防雷和抗电磁干扰，系统中各测值宜变换为标准数字量输出。操作简单，安装、埋设方便，易于维护。
2.准确性
对于大坝安全监测系统而言，信息的准确性直接关系到决策的成败。因此该系统在监测数据自动采集、传输、处理等工作环节的设备选型和技术处理上要充分考虑误差控制和误差处理，确保提高系统整体的准确性。
3.可靠性
为保证系统长期稳定运行，观测数据具有可靠的精度和准确度。系统设备能自检自校及显示故障诊断结果并具有断电保护功能，同时具有独立于自动监测量仪器的人工观测接口。
4.先进性
力求高起点，既满足现实需求，又适应长远发展的需要，确保系统所采用的技术与当前技术发展趋势保持一致，并便于系统的扩展、升级和优化。
5.开放性
坚持统一标准，采用行业标准和规进行统一设计，按开放式系统的要求选择设备，组建系统，以利于调整和扩展，便于信息的共享。
6.经济性
系统设计时坚持经济性原则，在功能和采集围上可多可少，可大可小，以满足不同投资规模和不同建设规模的需要，在追加投资后系统能方便的扩充功能和扩大监测围。系统采用为分布式结构，设备间连线简单，施工费用极低。整体优化设计，强化软件，简化硬件，降低了设备造价。
