水庫綜合管理平臺解決方案
發布時間：2023-04-25 瀏覽量：454
一、項目概述
隨著我國經濟發展對水資源需求的增大，其作用也將愈發明顯。水庫大壩作為重要的水利基礎設施，在水資源配置、防洪減災中發揮至關重要的作用。中國已建成近8.5萬座水庫，數量居世界首位。但是，由于歷史原因，這些水庫大部分防洪標準偏低，且大都存在不同程度的質量問題。一些水庫大壩的病險情況較為嚴重，影響了水庫綜合效益的發揮，也嚴重威脅著人民生命財產安全。水庫大壩在發揮重要作用的同時，因其自身安全性所導致的潰壩洪水風險問題，也會給相關地區帶來潛在的安全隱患；盡管事故發生的概率非常低，但其失事后果嚴重，災難性破壞，可能造成巨大的生命、財產和環境損失。為了確保水庫大壩的安全運行，充分發揮水利工程的預期效益，對水庫大壩實施安全監測和科學管理，已成為中國各級水行政主管部門所面臨的一個迫切需要解決的重大問題。
二、項目需求
1.建設內容和目標
大壩安全監控系統是一個龐大的系統工程，并且具有涉及信息量大、覆蓋的知識面廣等特點。眾所周知，大壩安全監測儀器是人們了解大壩運行狀態的耳目，它要能夠在惡劣環境下長期穩定可靠的檢測出大壩微小的物理量變化，所以在某些方面（如在測量精度、長期穩定性方面）與其它工業監測行業相比，其要求更高、難度更大。從外部觀測的靜力水準、正倒錘、激光準直到內部觀測的滲壓計、沉降計、測斜儀、土體應變計、土壓計，其自動化遙測都是建立在高可靠性的傳感器的基礎上。近年來，隨著大型水壩建筑的增多和高科技的應用，大壩安全監測正向一體化、自動化、數字化、智能化的方向發展。將現代化工業自動化控制、現代通信技術、計算機網絡技術、數據庫技術、地理信息技術和信息分析預測技術與大壩安全監測業務需求緊密結合，建成一個先進實用、高效可靠、自動化程度高的大壩安全監測系統，更好地為各級大壩管理部門的決策和指揮搶險救災提供科學依據。
2.建設依據
有關規程規范和技術標準。
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國務院第77號令《水庫大壩安全管理條例》1991
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水利部《土石壩安全監測技術規范》（SL10-94）
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國家經委《混凝土壩安全監測技術規范》（DL/T5178-2003）
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《大壩安全自動化監測系統設備基本技術條件》（SL268-2001）
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《水文情報預報規范》（SL250-2000）
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《水文自動測報系統規范》（SL61-94）
三、總體設計
3.1系統架構
a.采集層
采集層是信息來源的基礎，通過不同的監測方法和技術來完成，主要監測項目為:
1）變形監測
變形監測包括水平位移（橫向和縱向）、垂直位移（豎向位移）壩體及壩基傾斜、表面接縫和裂縫監測。對于土石壩除設有上述變形（稱之為表面變形）監測項目外，還設有內部變形監測。內部變形包括分層豎向位移、分層水平位移、界面位移及深層應變觀測。對于混凝土面板壩還有混凝土面板變形監測，具體包括表面位移、撓度、應變及接縫開度監測。另外岸坡及基巖表面和深層位移監測也屬變形監測。
2）滲流/壓/量監測
混凝土壩滲流監測包括壩基和壩體揚壓力、壩基和壩體滲漏量、繞壩滲流和地下水位監測。土石壩滲流監測包括壩體滲流壓力、壩基滲流壓力、繞壩滲流、滲流量監測。
3）應力、應變及溫度監測或壓力（應力）監測
混凝土壩的應力、應變及溫度監測包括混土的應力和應變、無應力、鋼筋應力、鋼板應力、壩體和壩基溫度、接縫和裂縫開度監測。土石壩的壓力（應力）監測包括孔隙水壓力、土壓力、接觸土壓力、混凝土面板應力監測。
4）環境量監測
環境量監測或水文、氣象監測大壩所在位置的環境對大壩和壩基工作性態有重大影響，需予以監測。監測項目有大壩上下游水位、水溫、氣溫、庫區雨量等。
b.通信層
通信層是監測數據傳輸交流的基礎，是數據傳輸的介質。系統現場采集的數據可以通過有線數據通信（現場總線）或無線數據通信的方式傳輸到監測中心，其中有線數據通信最遠距離可以達到十幾公里，無線數據通信距離可以達到數十公里。在采用有線數據通信子網和無線數據通信混合結構時，系統數據傳輸具有路由自動判斷機制，可以提高數據傳輸可靠性。
c.網絡層
網絡層主要指是監測中心或者分中心的計算機網絡，主要是為應用軟件系統運行的基礎環境，是日常行政辦公、內部信息交流、信息共享的網絡基礎。
d.數據層
數據層是整個業務綜合數據的平臺，是業務應用軟件系統運行的基礎，由多個相對獨立又互有關系的數據庫組成，該數據層主要是監測數據庫部分。主要包括基本數據庫、監測數據庫、實時數據庫、歷史數據庫、空間地理數據庫等。
e.應用層
應用層是以大壩安全監測管理軟件為核心，主要進行監測數據的接收、檢測、計算處理、存儲、分析、安全評價預警、統計、整編、查詢等過程。大壩安全監測管理軟件包括信息采集處理系統、資料整編系統、統計分析預警系統、WEB查詢系統、數據庫管理系統。
四、水庫大壩安全監測綜合管理平臺
1.系統組成
大壩安全監測平臺由信息采集系統、通信系統、網絡系統、綜合數據庫系統、監測平臺應用軟件系統和移動APP ，包括自動采集或人工觀測埋入壩體或安裝的傳感器 (大壩的變形、滲流、應力應變、溫度、降雨、水位、氣溫和地震等)、測控單元（MCU） 、監測平臺及監測中心組成， 系統結構采用分布式體系結構，數據采集工作分散到靠近較多傳感器的測控單元來完成，然后將所測數據傳送到主機。系統每個觀測現場的測控單元都是多功能智能型儀器，能對各種類型的傳感器進行控制測量。
2.監測平臺及業務應用系統
業務應用系統主要為大壩安全管理軟件系統；可以在監測中心、分中心進行數據接收、處理、存貯、分析、預警等功能。對接收的數據進行容錯校驗、數據可靠性和準確度檢查及數學模型檢查，數據存儲、刪除、插入、記錄、顯示、換算、打印、查詢及儀器位置、參數工作狀態的顯示，建立、標定安全監控數學模型、并進行影響因素分解及綜合性的分析、預報報警及安全性評價，以滿足對大壩安全監測的需要。綜合數據庫系統：可以對水文信息建立統一數據平臺，統一數據格式，規范數據標準，可以有效地進行數據共享，數據分析，為業務應用系統提供可靠基礎。也可以對其它相關系統的數據接入提供接口。
3.大壩安全監測移動端
大壩安全監測移動端應用（以下簡稱大壩監測APP）是為相關工作人員提供監測管理、設備管理、視頻監控、巡查管理、個人信息管理等功能和服務。
五、應用場景
水庫大壩（土石壩）、水庫大壩（混凝土壩）
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