一、方案背景

我國水庫眾多，水庫在帶給人們便利的同時也存在著巨大的安全隱患，對大壩安全監(jiān)測的要求越來越高，一旦潰壩失事，會對生命、財產、基礎設施、生態(tài)環(huán)境、經濟社會發(fā)展等造成災難性破壞，大壩安全關系著公共安全、經濟安全和國家安全，更是水庫安全管理的先決條件，大壩的滲壓安全監(jiān)測與水庫安全管理密不可分， 是監(jiān)視和掌握水庫大壩運行性態(tài)的重要非工程措施，是指導科學調度、安全運行的重要手段。

二、系統(tǒng)組成

根據水利規(guī)范和水利大壩滲壓滲流監(jiān)測的要求，結合我司多年研制氣象和水文監(jiān)測設備，物聯網水庫滲壓滲流監(jiān)測設備?；谖锫摼W技術無線通信網絡，組成完備的監(jiān)測“神經數據傳輸 系統(tǒng)層”，每個數據采集節(jié)點都是整個“神經數據傳輸系統(tǒng)層”的“神經末梢”，實現各個監(jiān)測節(jié)點與數據中心 實時通信，“數據中心”作為整個神經數據傳輸系統(tǒng)層的“神經中樞”負責調度各個節(jié)點之間實現相互“觸發(fā) 式”數據采集，保證數據采集實時性，達到“牽一發(fā)而動全身”的“區(qū)域聯動”監(jiān)測效果；規(guī)避了目前基于無線傳輸的實時在線監(jiān)測技術的傳輸距離近、設備功耗大、部署成本高、系統(tǒng)較復雜和大批量的SIM卡等上述缺陷， 具有搭建網絡靈活、部署成本低、商業(yè)化速度快等特點。

小型水庫雨水情測報和大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)測點感知設備(雨量計、水位計、滲壓計、量水堰、視頻)，遙測終端RTU、管理云平臺等幾部分。水庫在線監(jiān)測具有自動采集、分析和報告水庫水位、降雨、圖像、滲流等運行數據的功能，自組織網絡和數據終端具有采集和通信各要素的功能，水庫安全監(jiān)測預警系統(tǒng)的云平臺具有監(jiān)測數據的智能分析和預警功能，實現了水庫運行狀態(tài)的感知和監(jiān)測、運行情況分析、安全管理、巡檢在線管理等綜合運行支撐，有效輔助相關部門制定防汛抗旱調度方案和應急預案，實現水庫的信息化管理。可以把水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)分為四層：感知層、網絡層、平臺層、應用層。

感知層：實時感應水庫大壩監(jiān)測參數傳感器的狀態(tài)，如變形監(jiān)測、地表沉降、土體位移、土壤含水率、土壓力、滲壓計、水位計、雨量計、GNSS接收 機、固定式測斜儀、滲壓計、高速高清攝像機、孔隙水壓計、雷達物位計、拉線式位移計、土壓力計、表面應變計、埋入式應力計等前端感知設備；

網絡層：支持數據通信，可上、下雙向通訊，支持無線蜂窩網絡、短信、北斗、PSTN、超短波等通信方式。感應設備M21F2可通過監(jiān)測預警平臺的通訊方式，上行發(fā)送至監(jiān)測控制中心平臺。

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

應用層：監(jiān)測中心通過實時數據接收匯集管理及監(jiān)測預警平臺可以實現各種監(jiān)測數據的共享，對各種監(jiān)測數據進行查詢、分析、預警和管理。開啟信息發(fā)布途徑，實時展示信息數據和預警信息。

三、系統(tǒng)功能

數據實時監(jiān)測：實現在線監(jiān)測的地圖顯示、查看，包括監(jiān)測設備的快速查詢顯示、監(jiān)測數據展示、報警情況顯示及監(jiān)測數據曲線圖的實時展示，通過系統(tǒng)主界面的顯示功能，可以查看設備的位置、運行狀態(tài)，掌握其水庫庫壩體浸潤線及壩體內孔隙水壓力、庫內水位、水庫出入入流量、降雨量、壩體位移的實時監(jiān)測。

及時報警：通過布設在壩體內部和表面的各種類型的傳感器，獲取大壩變形、滲流、沉降、位移、水文、氣象等相關數據。傳輸到相關軟件系統(tǒng)，實現對整個壩體的全方位實時監(jiān)測。等數據超過告警上限時系統(tǒng)自動根據該預警數據發(fā)布不同級別的報警信息?？稍O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領導和責任人。

視頻遠程監(jiān)控：包括對上下游水區(qū)、壩上、壩下和閘房內部的實時視頻監(jiān)控，用戶可以從監(jiān)控終端中實時的看到現場的視頻圖像，同時還可以通過軟件控制現場攝像機鏡頭以及云臺，根據需要調整光圈大小、焦距遠近、變倍高低以及視頻角度等，滿足用戶對現場多方位視頻圖像的監(jiān)控需要，確保水庫大壩運行安全。

 數據分析預判：對大壩浸潤線、庫水位、實時雨量、大壩滲流量及壩體位移歷史數據等相關數據進行綜合比較分析，推算出各類壩體運行數據的時間和空間的相關性，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)，做到數據和圖形相融合、GIS與數學模型相結合，把科學計算的結果通過三維情景表現和動態(tài)的形式直觀表現。

操作便捷：具備LCD液晶顯示屏以及多功能輸入鍵盤，用于現場參數設置、人工置數、安裝調試、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)特點

★實時監(jiān)測：7*24小時無人值守在線實時監(jiān)測。

★超限預警：當監(jiān)測數據超出設定的閾值時，可通過抓拍、平臺軟件、短信通知等方式進行預警。

★現場視頻確認：必要時，可通過4G/5G無線網絡遠程查看現場的實時監(jiān)控畫面。

★聯動控制：全方位一站式服務。具有從感知、采集、平臺、用戶管理等全流程的研發(fā)能力，具有多年完整的項目集成經驗;

五、系統(tǒng)意義：

水庫雨水情測報及大壩安全監(jiān)測解決方案可以有效對水庫大壩進行全天候實時監(jiān)測，實時掌握水庫大壩水流情況，如有預警險情，第一時間采取應對措施，同時可以利用水庫大壩大數據、氣象數據對汛期水庫大壩（雨量計、水位計、滲壓計、量水堰、視頻）進行預測，提前做好相關部署，對當地水庫大壩監(jiān)測防洪減災工作的有序進行具有重大的意義。