水库大坝安全监测自动化系统初步设计
水库大坝GNSS位移自动监测系统方案
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。
大坝安全监测自动化系统的设计与实施(精)
水利工程管理技术
大坝安全监测自动化系统的设计与实施
系统设计 对照上述对系统功能和性能的要求，根据各水库工程实际，监测自 动化系统在设计时需从组成系统的三大部分入手，综合考虑。
1.监测仪器系统 接入监测自动化系统的各监测仪器应经过严格检验，它们应结构简 单、传动部件少、容易维修，且可靠性高、稳定性好，能在水库工程的 恶劣气候条件下长期、稳定、可靠地工作。 监测仪器的布设应根据规范，结合水库工程实际，有目的的考虑设 计方案，做到重点突出、兼顾全面，满足有效地监控水库工程安全运行 的需要。 各监测仪器的选择应在稳定、可靠的基础上力求其先进性。应优先 选用经过长期运行考验的成熟的产品。为科学研究而设置的新仪器设备 原则上不应纳入自动化监测系统观测。 在老监测系统基础上升级改造为自动化监测时，设计前应对原有监 测仪器进行检验和鉴定，有选择地将老仪器纳入新监测系统。
水利工程管理技术
大坝安全监测自动化系统的设计与实施
⑤系统可靠性(故障率)考核:因系统仪器或设备原因造成系统整体或局部 不能正常工作，导致无法测得正确数据称为系统出现故障。主要考核系 统中传感器和数据采集、传输系统运行的故障率或平均无故障T作时间， 一般要求系统故障率≤1.0%，或系统平均无故障工作时间>8 000h。 其他 实施自动化监测系统时，不能忽视巡视检查和人工监测项目。应考虑 到仪器监测在空间上和时间上的不连续性，不可避免地会使一些工程安 全隐患在自动化监测仪器的范围和时间内漏掉，自动化监测仪器的零位 误差等有时也需要靠人工观测仪器来发现和纠正。相关的监测技术规范 中也明确规定监测自动化系统调试时，应与人工观测数据进行同步比测。
水利工程管理技术
大坝安全监测自动化系统的设计与实施
系统的实施 ： 自动化监测系统实施前，需先对原有的监测设施进行全面鉴定和评价， 完善监测设施，配齐必要的监测项目，提高监测精度、稳定性和可靠性， 满足规范的基本要求。在此基础上再考虑对必要的监测项目和测点逐步 稳妥地实现自动化监测。“总体设计、分步实施”是国内水库工程自动 化监测系统实施时目前较普遍的观点。 自动化监测系统的设置要坚持少而精和经济、实用、有效的原则，在 技术经济合理的前提下，采用国内外成熟的先进技术。
水利大坝自动化监测预警系统方案
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。
大坝安全监测自动化解决方案
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。
中小型水库大坝安全自动监测系统解决方案
中小型水库大坝安全自动监测系统解决方案
1.系统架构：
中小型水库大坝安全自动监测系统的架构应包括监测设备部分、数据传输与处理部分和应急响应与预警部分。
监测设备包括应力监测、位移监测、渗流监测、测斜监测等；数据传输与处理部分应具备实时传输数据、自动处理数据、存储数据和生成报表等功能；应急响应与预警部分应包括自动报警、人工干预、应急预案和紧急疏散等。
2.监测设备：
应力监测设备采用应力传感器，实时监测大坝内部应力情况，当应力超过一定范围时进行报警；位移监测设备采用位移传感器，监测大坝位移情况，当位移超过预设值时进行报警；渗流监测设备采用渗流传感器，监测大坝渗流情况，当渗流速率过大或破坏大坝结构时进行报警；测斜监测设备采用测斜仪，实时监测大坝的倾斜情况，当倾斜超过一定角度时进行报警。
3.数据传输与处理：
监测设备采集的数据通过无线传输至数据中心，数据中心负责接收、存储和处理数据。
数据中心应具备实时传输、自动处理数据和存储数据的功能。
实时传输保证监测数据及时到达，自动处理数据可以通过算法分析数据，提取异常情况，并自动生成报警信息。
存储数据方便后续数据查询与分析。
4.应急响应与预警：
5.其他功能：
系统还可以包括数据报表生成和分析功能，用于提供历史数据查询，
监测数据趋势分析和决策支持。
同时，系统应具备远程监测功能，方便管
理人员随时随地查看大坝安全状态，进行远程控制和应急响应。
综上所述，中小型水库大坝安全自动监测系统应具备完善的系统架构，包括监测设备、数据传输与处理和应急响应与预警等功能。
该系统能够实
时监测大坝的安全状态，及时报警并生成应急预案，为保障水库大坝的运
营安全提供有力支持。
水库大坝安全自动监测系统
水库大坝安全自动监测系统--DTU，3G、4G工业路由器系统背景我国是个山川、河流众多的国家，特别是南方地区，河流湖泊密布，特别是中小河流，纵横交错，如此众多的河流，极易造成洪水灾害。
为防止洪水灾害给人们造成危害和财产损失，人们不断在各大河流兴建水库，用于拦截洪水。
同时，水库还可用来灌溉、发电、防洪和水产养殖，为人们防护洪水灾害的同时也给人们带来很大的便利。
但，水库带给人们便利的同时也存在着巨大的安全问题。
水库的蓄水量巨大，一但发生局部暴雨洪水,水位超警戒值，极易引发溃坝事件，轻则造成财产损失，重则造成重大人员伤亡或毁灭性灾害,将可能给下游区域造成巨大的损失。
特别是近年来，全国各地极端天气越来越多，特别是汛期，长时间，大范围的强降雨时常带来洪水灾害，强降雨和上游洪峰时常使水库水位在短时间内大幅上涨。
水库安全监测一直是我国防汛工作的重点和难点，库区的雨量、水位监测是非常必要的，实时监测库区降雨量和水库水位值等数据，兴建水库监测系统能有效防止灾害的发生，确保水库安全。
以往的水库监测方式是人工监测或者有线的方式进行监测，这种监测方式耗费大量的人为物力，而且监测范围小，而且，由于水库通常都处于山区，布线极不方便，导致有线监测的方式建设费用极高。
因此，常规监测方式监测覆盖率、实时性、准确性等无法达到日渐增长的需求，不能很好地对洪水和暴雨等灾害进行监测和预警，无法实时监测水库水位信息。
为了减少人们的生命和财产损失，急需一种自动化程度高、建设方便、建设费用低、实时性高、实用性强、稳定可靠的新式监测手段。
在科技飞速发展的今天，无线传输技术、监测技术、图像压缩处理技术的快速发展，使远程无线视频成为可能，而且建设方便快捷、全自动24小时不停歇监测。
无线视频由于使用无线网络作为传输方式，无需人工布线，安装方便，价格低，可以很好地满足水库的距离远、无人监测等实际需求。
方案设计水库监测系统是水利管理部门远程监测水库的水位、降雨量等实时数据，同时进行视频远程监控的有效方式，为保障水库的安全度汛和安全生产提供准确、及时的现场信息。
山东某水库大坝监测初步设计
山东某水库水库大坝安全监测系统初步设计报告方卫华水利部南京水利水文自动化研究所二 O 一一年年十二月目录1 概述 (2)2 监测系统设计的依据和标准 (2)2.1工程等级和设计标准 (2)2.2设计依据和内容 (2)3 监测项目和测点布置 (3)3.1巡视检查 (4)3.2仪器监测 (4)4 大坝监测仪器选型 (5)4.1经纬仪 (5)4.2水准仪 (5)4.3测压管渗压计 (6)4.4量水堰仪 (6)4.5温度计、雨量计、水位计和气压计 (7)4.6检测仪 (9)5 自动监测系统选型与总体设计 (10)5.1系统选型 (10)5.2系统设计 (11)5.3系统功能 (13)5.4系统性能 (15)5.5设备选型 (18)6 自动监测系统应用软件 (23)6.1数据采集软件 (23)6.2信息管理软件 (24)6.3数据分析处理软件 (29)7监测系统工程经费概算 (30)1 概述水库围坝坝轴线总长度为2733m，设计蓄水位44.00m，总库容约580.3万m3，平均坝高9.0m。
2 监测系统设计的依据和标准2.1 工程等级和设计标准根据《防洪标准》(GB50201-94)及《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),本枢纽工程为小（1）型水库，工程等级为四等。
永久性主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。
2.2 设计依据和内容2.2.1设计依据本设计依据《土石坝安全监测技术规范》(SL60-94)、《大坝安全自动监测系统设备基本技术条件》(SL268-2001)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)进行，涉及土石坝安全管理工作时应符合《水库大坝安全管理条例》的要求，同时综合考虑山东某水库水库大坝的实际情况和管理要求。
尽管山东某水库水库库容不大，但是其位于我国水资源短缺的山东地区，且肩负着许多城市的供水任务，因此加强水库大坝的安全监测意义重大。
根据《土石坝安全监测技术规范》(SL60-94)的要求四级建筑物可以参照执行，因此本设计参照该规范并结合山东某水库大坝的具体情况进行说明。
水库大坝安全检测管理系统建设方案
水库大坝安全检测管理系统建设方案简介本文档旨在提供水库大坝安全检测管理系统建设方案。
水库大坝作为人类利用水资源的一种重要工程，其安全性十分重要。
但是，现有的水库大坝安全管理方式，大多在于人工巡检，不能及时识别潜在风险，容易导致安全事故的发生。
系统目的本系统的主要目的是实现对水库大坝的自动化安全监测和管理，通过对水库大坝的自动巡检、数据分析和预警，及时发现水库大坝的异常情况，以便及时采取措施，确保水库大坝的安全运行。
系统功能1. 自动巡检：系统通过安装在水库大坝周围的传感器，对水库大坝进行自动巡检，监测水库大坝的各项参数，如水位、温度、湿度、变形等。
2. 数据分析：系统通过对采集到的数据进行分析，及时识别潜在风险，为后续的预警和预防措施提供依据。
3. 预警处理：系统根据数据分析结果，对可能发生的安全事故进行预警，及时通知相关负责人，为后续的预防措施提供依据。
4. 管理查询：系统提供查询功能，有助于管理员对历史数据进行回溯分析，总结经验教训，提供参考依据。
系统架构本系统采用C/S架构，包括前台展示界面和后台数据处理和存储。
前台展示界面采用Web方式，实现在各种终端上展示数据查询和预警信息等。
后台数据处理和存储采用大数据处理方式将数据存储进入数据仓库进行数据分析，并通过数据挖掘算法和机器研究算法进行数据分析，最终生成预警信息。
系统实现在实现本系统时，需要根据实际情况进行具体实现。
包括如下几个步骤：1. 硬件设备选型：选取可靠的传感器进行实时采集数据。
2. 数据传输：选用稳定可靠的通信方式对采集的数据进行传输。
3. 数据处理：对采集到的数据进行处理和分析，提取有价值的信息。
4. 预警展示：将预警信息展示在管理界面，方便管理员查看。
总结本文提出了水库大坝安全检测管理系统建设方案。
通过对系统功能、系统架构和系统实现等方面的讲解，提供了一定的实现思路和技术指导。
此外，建议在实际建设过程中，根据具体情况进行适当的调整，以满足实际需要。
大坝安全监测-水库安全监测自动化系统
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。
白杨河水库大坝安全监测改造及自动化系统设计
溢洪 口泄洪 闸为两孔 ， 孔 宽 ６ｍ， 板高程 单 底
４ ８ ２ｍ。设 计 洪 水 位 时 最 大 泄 洪 能 力 为 １５ ２ ． ９
坝 高 ２ ． 顶 宽 ３ ｍ， 大底 宽 ２ ９ ５ｍ， 最 ８ｍ。大坝 设
有 一条 基础 灌 浆 排水 廊 道 ， 道 底 板 高 程 ４ １ ７ 廊 ｌ ．
２ 设 计 依 据
由于 目前所 掌握 的 基础 资料 有 限 ， 次 工 程 本 监 测项 目改 造及设 计 主要 是依 据业主所 提要求 和
中游 的哈拉阿拉特 山 口， 距克 拉玛依市 １ ０ｋ ０ ｍ。 水库 最 大淹没 面积 ５ ７ ｍ。 属 年 度 调节 水 ． ７ｋ ， 库， 计重现期 ５ 设 Ｏ年 ， 计 洪 水 流 量 为 ２ ２ 设 １
顶 宽 ３ － 内有 １ １５ｍ 宽 的粘土 心墙 。 ＂ ５ｍ， － － ～ ．
最 大设 计引 水量 ５ ／ 。 ０ｍ。 ｓ
（ ）原有监测 设计及 其现 状 ２ 根 据新 疆石油 管理局 供水公 司 目前提供 的资
主要 建筑 物 由混 凝 土拦 河 主坝 、 北 副坝 及 南
两侧 土坝 、 双孔 泄洪 闸 、 水库 放 水隧 洞及 黄羊 泉引
洪 干渠放 水 闸组成 。
维普资讯
第 ４期
张勤 劳 ， 等 白杨 河 水 库 大 坝 安 全 监 测改 造 及 自动 化 系 统设 计
１ ７
坝 安全 管理条 例 》 ； （ ） Ｌ Ｔ ５ ７ －０ ３ 混 凝 土 坝 监 测 技 术 规 ２ Ｄ ／ １ ８２ ０ 《
中小型水库大坝安全自动监测系统解决方案
中小型水库大坝安全自动监测系统解决方案一、背景中小型水库大坝在灌溉、发电、防洪等方面起到重要作用，然而由于诸多因素的影响，如自然灾害、人为破坏等，水库大坝可能存在一定的安全隐患。
为了及时发现并防范潜在的安全问题，建立一个高效可靠的水库大坝安全监测系统显得至关重要。
二、系统架构1.监测仪器设备：包括水位测量仪器、渗流监测仪器、变形测量仪器、温度监测仪器等。
2.数据传输系统：将监测到的数据传输到数据处理中心。
3.数据处理中心：对接收到的数据进行分析处理，并根据预设的安全标准和算法进行实时监测和预警。
4.警报系统：当发现潜在的安全隐患时，及时向相关部门、人员发送警报信息。
5.远程监控与管理系统：允许用户通过互联网远程访问和管理该系统。
三、监测指标及仪器设备1.水位监测：通过使用超声波等测量技术的水位仪器进行监测，实时获取水位信息。
2.渗流监测：采用压力式和流速式渗流仪器，测量渗流量和温度，判断基础渗流以及溢流情况。
3.变形监测：使用测站、地面变形监测仪器，记录监测点的变形信息，分析判断大坝是否发生变形。
4.温度监测：通过温度传感器等仪器，实时监测水库大坝内部和周围环境温度变化，发现异常情况。
以上仪器设备需要定期进行校准和维护，以确保监测数据的准确性和可靠性。
四、数据传输与处理监测仪器设备采集到的数据会通过无线传输技术（如物联网技术）传输到数据处理中心。
数据传输系统需要具备高效、稳定的数据传输能力，同时保证数据的安全性和机密性。
数据处理中心是系统的核心，负责接收、储存、处理和分析监测数据，并根据预设的算法和安全标准进行实时监测和预警。
五、警报系统当监测数据异常或超出安全范围时，警报系统会自动发出警报信号，同时向相关部门、人员发送警报信息。
警报系统应具备可靠的报警功能，确保及时有效地向相关人员传递警报信息，以便采取紧急措施。
六、远程监控与管理系统七、总结中小型水库大坝安全自动监测系统可以实时监测水位、渗流、变形和温度等指标，及时发现潜在安全隐患，并通过警报系统向相关部门、人员发送警报信息。
水库大坝安全监控与管理系统初步设计
水库大坝安全监控与管理系统初步设计一、系统体系结构二、功能模块1.数据采集模块：负责实时采集大坝上的各种感知设备传输的数据，包括水位、温度等信息，并将数据传输给数据处理与分析模块。
2.数据处理与分析模块：负责对传感器数据进行实时处理与分析，检测大坝的运行状态与安全性能。
可采用机器学习和数据挖掘算法，实现异常检测和预测性维护。
3.监控中心模块：负责接收并显示数据处理与分析模块传回的数据，在监控中心可以实时观察水库大坝的运行状态，同时进行异常报警和应急响应。
4.远程控制模块：负责远程对大坝进行控制操作，可以通过远程控制模块进行闸门调节、泄洪等操作，保证大坝的正常运行。
三、数据采集与传输为了实现对大坝安全状态的有效监测，需要在大坝上设置多个传感器，用于采集水位、温度、应力等数据，并通过有线或无线网络传输至数据处理与分析模块。
传输方式可选择有线网络、无线传感网或卫星通信等。
数据采集与传输模块需具备高度稳定性和抗干扰能力，以确保数据的实时性和准确性。
四、远程监控与管理系统应支持远程实时监控大坝的运行状态，监控中心模块可以显示大坝的水位、温度、压力等数据，并提供历史数据查询功能。
同时，监控中心还应具备可视化界面和数据报表，方便管理人员进行数据分析和决策。
五、报警与应急响应在监控中心模块中，需要设置大坝安全状态的报警机制，当检测到大坝存在异常情况时，系统应能自动发出警报，并及时通知相关人员。
同时，在系统中设计应急响应机制，包括紧急关闭闸门、泄洪等操作，以及及时通知应急救援部门。
总结：水库大坝安全监控与管理系统的初步设计应包括系统体系结构、功能模块、数据采集与传输、远程监控与管理、报警与应急响应等方面。
通过合理的设计与配置，可以实现对大坝运行状态的实时监测与管理，有效保障大坝的安全运行。
水库工程安全监测自动化系统
1 大坝安全监测自动化系统
大坝监测遥测水位计系统图
1 大坝安全监测自动化系统
大坝浸润线观测示意图
1 大坝安全监测自动化系统
3.数据处理分析与监控管理系统 我国对大坝安全监测资料的定量分析，主要是针对单个测点的 测值建立统计模型、确定性模型和混合模型等常规数学模型，并得 到了广泛应用。在此基础上又研究和发展了多测点模型和多维模型， 在应用神经网络技术进行大坝安全监测资料的分析方面也进行了大 量探索。 监控指标方面，大坝应力和扬压力一般以设计值为监控指标； 大坝变形监控指标的确定主要有置信区间法、仿真计算法和力学计 算法。较普遍采用的是置信区间法，以数学模型置信区间的边界为 监控线。
1 大坝安全监测自动化系统
2.数据采集系统 我国对大坝安全监测数据自动采集系统的研究，始于20世纪70年代末， 80年代有了长足的进步，进入90年代中期后，随着电子技术、计算机技术、 通讯技术等的发展和国外先进设备的引进，有多种型号的大坝安全监测数 据自动采集系统先后研制成功，显著提高了我国大坝安全监测的实时性、 可靠性和适用性。 国内大坝安全监测数据自动采集系统按采集方式分为集中式、分布式 和混合式三类，具代表性的有DAMS型、IX型、I_N1018型等系统。
①电容式和步进电机式垂线坐标仪、引张线仪； ②钢弦式、差动变压式多点变位计； ③伺服加速度计式钻孔测斜仪； ④电感式、钢弦式、差动电阻式、压阻式渗压计； ⑤电容式、差动变压器式液体静力水准遥测装置； ⑥采用密封式激光点光源、光电藕合器件CCD作传感器的新型波带板、 真空泵自动循环冷却水装置等新技术的真空激光准直系统； ⑦采用液压平衡原理新研制的差动电阻式应变计和测缝计； ⑧适应高土石坝，特别是高混凝土面板堆石坝要求的大量程位移计和 测缝计等。
大坝安全监测设计方案
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。
云表水库大坝安全监测自动化系统设计
第３７卷第３期红水河Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．３２０１８年６月ＨｏｎｇＳｈｕｉＲｉｖｅｒＪｕｎｅ．２０１８云表水库大坝安全监测自动化系统设计蓝㊀刚，何令祖，涂㊀旭（广西壮族自治区水利科学研究院，广西㊀南宁㊀５３００２３）摘㊀要：文章针对云表水库监测设施不完善㊁水库管理手段落后的现状，结合坝址地形㊁水文气象及流域等实际情况，通过对云表水库大坝安全监测自动化系统工程的建设，采用最新无线广域网Ｇ云平台自动化观测的先进技术，结合人工校核的方法，及时收集㊁记录㊁整理和分析各项安全监测数据，以达到实时掌握水库的运行状况的目的㊂监测系统自投入运行以来，运行状况良好，为水库的安全运行和科学调度提供了科学依据，水库的运行管理基本实现 无人值班㊁少人值守 ㊂关键词：云表水库；大坝安全监测自动化系统；设计中图分类号：ＴＶ６９８文献标识码：Ａ文章编号：１００１－４０８Ｘ（２０１８）０３－０００７－０５１㊀工程概况云表水库坝址位于广西横县云表镇山口村，珠江流域郁江水系镇龙江一级支流云表河中下游，地处东经１０９ʎ１８ᶄ，北纬２２ʎ５７ᶄ，距横县县城５０ｋｍ，距云表镇政府所在地９ｋｍ，距云表河口３０ｋｍ，水库集雨面积３１．７ｋｍ２㊂水库大坝设计洪水标准采用１００年一遇洪水设计，１０００年一遇洪水校核［２］㊂正常蓄水位１０１．４０ｍ，设计洪水位１０４．９６ｍ，相应溢洪道下泄流量３７５ｍ３／ｓ，校核洪水位１０６．１６ｍ，相应溢洪道下泄流量为５９８ｍ３／ｓ，溢洪道消能防冲设计洪水重现期采用３０年一遇㊂水库总库容３８２０万ｍ３，调洪库容１３９８万ｍ３，有效库容２３４２万ｍ３㊂水库原设计灌溉面积０．４７万ｈｍ２，其中贵港市０．３３万ｈｍ２，横县０．１３万ｈｍ２；有效灌溉０．３４万ｈｍ２，历年最大实灌０．３４万ｈｍ２（１９６６年）㊂１９６９年贵港市（原贵县）在其上游１２．５５ｋｍ处兴建甘道水库，拦截了云表水库上游５２．５ｋｍ２汇流面积，水量通过甘道水库调节后引到相邻流域的鲤鱼江发电，甘道水库泄洪仍进入云表水库，甘道水库建成后，云表水库的入库水量大为减少，但仍担负原来设计的０．２４万ｈｍ２灌溉任务，由于水量不足影响渠尾灌区的灌溉，近年实灌约０．１１万ｈｍ２㊂坝后电站总装机２ˑ２００ｋＷ㊂云表水库大坝安全监测自动化系统建设前状况如下：１）工程监测设施建设不完善㊂云表水库枢纽共有１座主坝㊁２座副坝和１座溢洪道，目前大坝和溢洪道均没有安全监测设施，库区甘道 云表区间仅有１个雨量站（云表站），且位于河谷地带，存在雨量站网密度不足和代表性差的问题，且观测设施陈旧落后，报汛通信经常出现故障，难以确保收集资料的可靠性和有效性㊂由于缺少监测设施，无法收集云表水库的各项工程安全数据，给工程造成很大安全隐患㊂２）水库管理手段落后，还处于原始的人工管理㊂目前云表水库在水库自动化监测系统建设及投入方面还是一片空白，没有建立计算机网络管理系统，各方面的工程观测数据均为人工采集㊁整理㊁分析和记录，然后存档归案，报上级管理部门，方法既费时费力，又不能及时反映出水库的实时运行情况㊂２㊀系统建设的必要性２．１㊀工程安全运行方面云表水库主坝下游有云表㊁三里㊁五里等三个乡镇，还有Ｇ２０９呼北线㊁Ｇ８０南梧高速㊁０．４７万ｈｍ２农田等㊂云表水库的安全运行直接影响到地区的稳定性，对当地工业㊁农业及城乡建设发展有不可替代的作用，也直接关系到人民群众的生命财产安全，关系到经济建设的健康发展，是水库安全运行工作的保证㊂㊀㊀收稿日期：２０１８－０１－２２；修回日期：２０１８－０２－２８㊀㊀作者简介：蓝㊀刚（１９８８），男，广西巴马人，工程师，研究领域：大坝安全监测㊁水利信息化㊁水环境㊁农田水利工程㊁山洪灾害防治，Ｅ－ｍａｉｌ：７１０２２４４５８＠ｑｑ．ｃｏｍ㊂７㊀红水河２０１８年第３期２．２㊀工程管理方面云表水库安全监测自动化系统建设前，监测设施不完善，水库的管理条件比较落后，相关管理人员配置不足，工作强度大，严重影响到工作效率，同时由于长期缺少观测资料，无法实时掌握水库的运行状况，存在安全隐患㊂自动化系统的建设可使云表水库走向科技信息的道路，同时减轻水库管理人员的工作负担，改善管理条件㊂２．３㊀水资源管理及经济效益方面水库对水资源的调节㊁支配在横县当前水资源紧缺的状况下甚为重要，云表水库是一座以灌溉为主，兼顾防洪㊁养殖作用的中型水利工程，只有对水库的水资源情况有了充分的了解，才能科学㊁合理地利用水资源㊂而目前由于云表水库的管理还处于人工管理阶段，对水库水资源的情况无法及时充分地了解，造成不能合理地调配水资源，这在一定程度上浪费了现有的水资源㊂因此，要改变这一落后的面貌，必须通过建设一整套完善的水库工程自动化监测系统，对水库水资源进行实时监测，对监测所得的数据进行科学分析，才能制定出合理可行的水资源调配方案㊂由此可见水库工程监测自动化系统的建设是很必要的，它不仅能够使水资源得到充分的利用，而且还能够提高水库的经济效益，充分有效地发挥水库的综合功能㊂３㊀系统建设内容和规模根据横县云表水库目前存在的各种问题及各级部门的管理需要，根据水库管理相关规范规定及目前水利系统科技发展情况，本系统的设计主要包括大坝安全监测系统㊁水情自动测报系统等建设内容㊂３．１㊀大坝安全监测系统大坝安全监测主要考虑主坝及２号副坝的监测，监测内容主要包括主坝的水平和竖向位移监测㊁渗压监测㊁渗流量监测及水温监测㊂３．２㊀水情自动测报系统水情自动测报系统主要通过ＧＰＲＳ通信设备进行数据传输，计算机系统进行数据分析㊂站网规模为：１ʒ３（即１个中心点㊁３个遥测站）㊂３．３㊀中心站中心站设在云表水库管理所，主要提供工程防汛㊁工程调度管理等会议人员集中观看大屏幕上演播的各水库大坝安全监测㊁水情自动测报系统分析成果及水库介绍等情况㊂建设内容主要包括机房的装修㊁电缆布线㊁相关设备的购置及安装等㊂云表水库大坝安全监测及水情自动测报系统总体结构如图１所示㊂图１㊀系统总体结构图４㊀系统设计４．１㊀大坝安全监测系统本系统监测项目主要有水库枢纽的巡视检查㊁大坝表面变形监测㊁渗流监测㊁水温监测㊂本文主要介绍变形监测及渗流监测㊂４．１．１ 变形监测本工程的大坝变形监测为主坝和２号副坝表面变形观测的设计，包括竖向位移和水平位移㊂竖向位移采用水准测量方法，采用精密水准仪进行观测；水平位移采用全站仪人工观测，观测方法为视准线法，观测数据由人工录入工作站进行分析㊁存储㊂主坝和２号副坝各位移观测点严格按照相关规程㊁规范进行布设：观测视准线平行坝轴线布置，视准线左右两边１ｍ范围内不能有任何障碍物；位移测点设在垂直于坝轴线的观测横断面与平行于坝轴线的观测纵断面（即视准线位置）交叉结合坝面处，水平位移标点和竖直位移标点做在同一个观测墩上，形成综合位移标点，兼竖向位移和横向水平位移观测；工作基点则设在两岸每一纵排测点的延长线上，校核基点设在同一排工作基点的延长线上㊂主坝位移观测点共设有６个观测横断面㊁４条视准线，观测横断面垂直于坝轴线布设，分别为坝０＋０４０㊁０＋０９０㊁０＋１４０㊁０＋１９０㊁０＋２４０㊁０＋２９０；８蓝㊀刚，何令祖，涂㊀旭：云表水库大坝安全监测自动化系统设计㊀视准线以坝轴线为０＋０００桩，往主坝上下游坝坡平行于坝轴线分布，上游坝坡设有１条，桩号为上０－０１２，下游坝坡共设有３条，桩号分别为０＋００５㊁０＋０３０㊁０＋０６０；位移测点设在观测横断面与视准线相交处，每条视准线上均设５ ６个位移测点，总共设有２４个；校核基点㊁工作基点设在视准线上，主坝左右两岸每边各设１个工作基点和１个校核基点，总共设有８个工作基点和８个校核基点㊂２号副坝位移观测点共设有７个观测横断面㊁２条视准线，观测横断面垂直于坝轴线布设，分别为坝０＋０００㊁０＋０２６．７５㊁０＋５３．５０㊁０＋０７９．９６㊁０＋１０６．４２㊁０＋１４３．２１㊁０＋１８０；视准线以坝轴线为０＋０００桩，往２号副坝上下游坝坡平行于坝轴线分布，上游坝坡设有１条，桩号为上０－０１０，下游坝坡设有１条，桩号为０＋００５；位移测点设在观测横断面与视准线相交处，每条视准线上均设７个位移测点，总共设有１４个；校核基点㊁工作基点设在视准线上，２号副坝左右两岸每边各设１个工作基点和１个校核基点，总共设有４个工作基点和４个校核基点㊂４．１．２ 渗流监测本工程的渗流监测设计包括主坝及２号副坝坝体渗压观测㊁坝基渗压观测㊁水温观测及渗流量观测，分为自动化观测和人工校核观测㊂４．１．２．１㊀坝体、坝基渗压监测坝体㊁坝基渗流压力观测点与位移测点一样，严格按照相关规程㊁规范进行布设㊂渗压观测横断面与位移监测横断面相结合，在观测横断面上根据观测需要设置观测铅直线的条数，铅直线用来定位埋设渗压计钻孔㊂坝体渗压观测点和坝基渗压观测点在一条观测铅直线上，坝体渗压观测点布设高程主要根据计算浸润线的位置确定，布设在最低浸润线之下，坝基渗压观测点则设在坝基强透水层中㊂主坝渗压自动化观测共设４条观测铅直线，按平行于坝轴线可分成４排，上游坝坡１排，设在上０－０１０桩号；下游坝３排，分别设在下０＋００７㊁下０＋０３２及下０＋０６２桩号㊂按垂直于坝轴线可分成４个观测横断面（与位移观测横断面相重合，分别为：０＋０９０㊁０＋１４０㊁０＋１９０㊁０＋２４０），每条观测横断面设有４个渗压观测孔㊂每个渗压观测孔分别设有１个坝体渗压观测点和１个坝基渗压观测点，总共设有１６个坝体渗压观测点和１６个坝基渗压观测点㊂每个渗压观测点安装１支渗压计，渗压计通过数据电缆连接到设在大坝外坡的数据测量控制单元（ＭＣＵ）上，ＭＣＵ以无线方式（ＧＰＲＳ通讯方式）与监测云平台进行数据传输，实现渗流压力和水温的自动监测㊂主坝坝体渗压人工校核观测共设４条观测铅直线，按平行于坝轴线可分成４排，上游坝坡１排，设在上０－０１０桩号；下游坝３排，分别设在下０＋００７㊁下０＋０３２及下０＋０６２桩号㊂按垂直于坝轴线可分成４个观测横断面（分别为：０＋０９２㊁０＋１４２㊁０＋１９２㊁０＋２４２），每条观测横断面设有４个坝体渗压观测孔，总共设有１６个坝体渗压观测点，用于校核自动化观测数据㊂４．１．２．２㊀渗流量监测主坝渗流量的观测方法为量水堰法，监测点设在大坝下游坝脚反滤堆后，具体位置根据现场渗漏排水情况确定，为避免或减少其他来水干扰，量水堰的底板㊁边墙通过砌护加固，保证堰沟不漏水㊂在渗流量监测点安装量水堰和量水堰计，设备通过ＭＣＵ连接，实现主坝的渗漏量及坝体水温的自动化监测㊂主坝及副坝变形监测及渗流监测布设详见图２㊁图３㊂图２ 主坝系统平面布置图９㊀红水河２０１８年第３期图３㊀副坝系统平面布置图４．１．３㊀大坝安全监测系统软件大坝安全监测系统建成后，将具有以下几项功能：１）数据采集及实时显示功能；２）数据分析处理功能；３）报表和图形功能；４）远程控制功能；５）数据上传功能㊂４．２㊀水情自动测报系统４．２．１㊀站网布设水情自动测报系统站网规模为１ʒ３，即１个中心站㊁３个水情遥测站㊂具体布置见图４㊁遥测站点具体分布见表１㊂表１㊀水情自动测报系统站点分布表序号站点名称遥测项目１云表水库主坝水位㊁雨量２甘道水库主坝雨量３陈村雨量图４㊀水情自动测报系统站网布设图４．２．２㊀水情监测系统软件水情自动测报系统建成后，将具有以下几项功能：１）随机自报功能；２）定时平安自报功能；３）设备自动保护功能；４）水位消浪滤波处理，电源下限自动报警功能和先进的信道纠错㊁检错㊁编码功能；５）故障自诊断和报警功能；６）具有与中心站通话功能，使调试与维护工作更方便㊁简单㊂４．３㊀计算机网络系统在云表水库管理所建立计算机网络系统，计算机网络连接形式为星形结构，采用精简的紧缩核心设计，由服务器㊁监测工作站㊁交换机组成，网络配置为１０００Ｍ宽带的以太网，并对现有的办公楼内的网线进行改造，以现有的节点为基础，增加新配置设备所需端口㊂其主要功能如下：１）实现监测数据信息的统一规范管理和信息共享，实现以高新技术和科技信息为主要内容的信息有效管理；２）配置足够的网络带宽，实现可靠的网络接入；３）提供相应的网络㊁系统安全保护；４）实现信息的网络查询服务和在线实时数据显示服务㊂４．４㊀电源及防雷保障系统４．４．１㊀电源配置１）遥测站使用太阳能电池和蓄电池组合的浮充供电系统㊂在日照期太阳能电池给蓄电池充电，并利用蓄电池为设备供电；夜间使用蓄电池所存储的电能为设备供电［３］㊂太阳能电池板选１０Ｗ，免维护全密封蓄电池选用１２Ｖ／３８Ａｈ；２）主坝渗压渗流观测的测控单元及传感器㊁中心站有良好的交流电源条件，而监控计算机的值守功耗相对较大，故采用交流电为其供电，中心站０１蓝㊀刚，何令祖，涂㊀旭：云表水库大坝安全监测自动化系统设计㊀配置宽限净化交流稳压电源，将外部电源对设备性能的影响降低到最小，同时配置ＵＰＳ及电池组，当交流电停电时，为中心站设施提供２小时以上的供电㊂４．４．２ 避雷装置１）将所有用电设备的接地点都连接到公共的接地端上，然后由其接地端上引出一点接入大地㊂这样有利于各点地电位互相之间的平衡，以消除在雷击时不同接地点之间的电位差，避免地回路造成的设备损坏；２）ＭＣＵ须引下线与基础接地网可靠连接，防止相关设备遭受雷击损坏，接地电阻小于或等于１０Ω；３）各水情遥测站需新建避雷针和埋设避雷接地体，接地电阻小于或等于１０Ω；４）中心站机房需引入良好的设备接地体，电源接地和设备接地最好采用不同接地，接地电阻要求小于或等于５Ω㊂５㊀系统创新点本次大坝安全监测自动化系统设计采用最新无线广域网Ｇ云平台施工工艺技术，与传统监测方法相比见表２㊂表２㊀Ｇ云平台性能特点与传统监测对比表项目Ｇ云平台传统监测方法扩展性理论上无限制预留冗余接口兼容性理论上无限制定制模块实时性单点测站３ｓ，集中测站３０ｓ多级控制中心通讯限制，一般５ １０ｍｉｎ准确性真实测值中间过程可修改表２（续）项目Ｇ云平台传统监测方法维护性判断故障和备品更换系统检查，故障诊断，维修方案，具体实施；综合素质要求高经济性减少传感器接线㊁通讯线缆线缆布设昂贵且复杂安全性数据读取中间过程极致简化，专业数据库服务器管理数据数据泄漏点多即时行传感器埋设之后可实现自动化施工期几乎不可行，多在施工后期或竣工后布置６㊀结语目前水库管理模式逐步向自动化㊁科技化㊁数字化㊁信息化发展， 数字水利 是水利行业基于可持续发展理念的高技术发展战略，而水库大坝工程监测自动化系统作为水利工程建设的必要项目，其重要性不言而喻㊂云表水库监测自动化系统的建设和完善，将逐步推进水库工程建设与管理的现代科技一体化㊂同时云表水库监测自动化系统的建设对水库日常管理及决策起了很好的辅助作用，为水库的安全运行提供科学决策㊂参考文献：［１］㊀农世乐．广西凤亭河水库㊁屯六水库大坝安全监测及水情测报自动化系统设计［Ｊ］．企业科技与发展（下半月），２０１４（６）：１２０－１２２．［２］㊀吕菲．云表水库除险加固主坝工程地质条件评价［Ｊ］．企业科技与发展（下半月），２０１４（１２）：３０－３１．［３］㊀杜军，赵安林，刘志宏．黄河三小间水情自动测报系统遥测站供电系统设计计算［Ｊ］．电工技术杂志，２００３（８）：８０－８２．［４］㊀ＳＬ１６９－９６，土石坝安全监测资料整编规程［Ｓ］．ＤｅｓｉｇｎｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒＤａｍＳａｆｅｔｙｏｆＹｕｎｂｉａｏＲｅｓｅｒｖｏｉｒＬＡＮＧａｎｇ ＨＥＬｉｎｇｚｕ ＴＵＸｕＧｕａｎｇｘｉＨｙｄｒａｕｌｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｎａｎｎｉｎｇ Ｇｕａｎｇｘｉ ５３００２３Ａｂｓｔｒａｃｔ ＴｈｉｓｐａｐｅｒａｉｍｓａｔｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｉｍｐｅｒｆｅｃｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｆａｃｉｌｉｔｉｅｓａｎｄｂａｃｋｗａｒｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｉｎＹｕｎｂｉａｏｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅａｃｔｕａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄａｍｓｉｔｅｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ ｈｙｄｒｏｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙａｎｄｄｒａｉｎａｇｅｂａｓｉｎ ｔｈｒｏｕｇｈｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｄａｍｓａｆｅｔｙｏｆＹｕｎｂｉａｏｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ａｎｄａｄｏｐｔｓａｄｖａｎｃｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒａｕｔｏｍａｔｉｃｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌａｔｅｓｔｗｉｒｅｌｅｓｓＷＡＮＧｃｌｏｕｄｐｌａｔｆｏｒｍ ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｍａｎｕａｌｃｈｅｃｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ ｃｏｌｌｅｃｔｓ ｒｅｃｏｒｄｓ ｓｏｒｔｓａｎｄａｎａｌｙｚｅｓｖａｒｉｏｕｓｓａｆｅｔｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄａｔａｉｎｔｉｍｅｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｒｅａｌ－ｔｉｍｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓｏｆｔｈｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．Ｓｉｎｃｅｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗａｓｐｕｔｉｎｔｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｔｈａｓｂｅｅｎｏｐｅｒａｔｉｎｇｉｎａｇｏｏｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｐｒｏｖｉｄｉｎｇａｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｓａｆｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｏｆｔｈｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．Ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒｈａｓｂａｓｉｃａｌｌｙａｃｈｉｅｖｅｄ ｎｏｏｎｅｉｓｏｎｄｕｔｙａｎｄｆｅｗａｒｅｏｎｄｕｔｙ ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｙｕｎｂｉａｏｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｄａｍｓａｆｅｔｙ ｄｅｓｉｇｎ１１。
水库大坝安全监控与管理系统初步设计
1 系统建设的目的1.1 工程概况由于工程运行多年，存在诸多安全隐患，一旦出险将造成严重后果。
按照国务院颁布的《水库大坝安全管理条例》规定:坝高15m以上或库容100万m3以上的大坝水库必须进行安全监测，及时分析处理安全监测资料，随时掌握大坝运行状况。
在《广东省水库大坝安全管理实施细则》中也明确规定：对大坝安全监测设施不完善的已建大坝,应在扩建、改建或者加固的设计中补充完善.由此可见,为提供水库大坝和下游地区的安全保障，尤其是防范灾难性突发事故，建立蚙渠石水库大坝安全监控与管理系统已势在必行。
当前，水安全水资源和水环境已经成为制约我国社会和经济发展的突出因素,建立有利于水安全、水资源和水环境可持续发展的现代水利保障体系也成为社会共识。
蚙渠石水库大坝安全监控与管理系统作为保障体系的一部分,将为工程提供现代化管理手段,对提高工程管理水平，保障工程和地区的安全，最大限度发挥管理效益，促进传统水利向现代水利和可持续发展水利转变具有重要意义。
1。
2 设计原则为适应传统水利向现代水利和可持续发展水利转变，系统设计立足高起点并具有适度超前性；优化集成现代测控、计算机、通讯网络、智能信息、水利、统筹优化等专业前沿科技。
按照可靠、实用、高效、功能全面、自动化程度高、面向用户开放、操作简单、易维护、可扩展、性价比高、技术先进、满足水利工程现代管理需求的原则进行设计；整体可靠性、实用性和先进性是蛉渠石水库大坝安全监控与管理系统从设计、设备选型、集成、运行、维护到售后服务与技术支持全过程始终坚持的原则。
（1)系统风格设计针对大坝安全监测资料管理的特点，整体结构和每一个环节的设计，都要充分体现监控、运行、管理一体化、自动化、网络信息化、信息资源与设备资源共享的水利工程现代化管理趋势。
操作界面以Windows界面风格为主,并充分吸收其他管理系统软件的主体风格，参考国内已有的大坝安全监测资料管理软件的基本风格。
（2）数据库体系设计针对蛉渠石水库大坝安全监测设计特点，力求做到思路清晰、层次分别、使用明确、操作简便。
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。
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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。
大坝安全监测自动化系统由传感器、自动测控单元、水库调度中心等组成。
具体可参照图3.1。
图3.1 网络拓扑结构图3.2.1系统通讯3.2.1.1 MCU的通讯在大坝坝顶处布设一台测控单元。
此MCU主要采集大坝渗流压力和坝体渗流量、绕坝渗流、放水洞流量、气温和水温的传感器的数据，坝顶处的MCU测控单元通过485通讯线路与水库监控中心相连，数据直接传至水库监控中心。
3.2.1.2 RTU的通讯在水库上游入库站设一台测控单元RTU。
此RTU主要采集入库站水位的数据。
由于目前电信通讯已经覆盖到入库站地区，因此选用电信ADSL标准宽带系统通讯作为入库站信息传输的传输方式，将入库站的水位数据传输到水库监控中心。
3.2.1.3 与上级单位的通讯目前电信通讯和北斗卫星系统均可覆盖到水位监控中心，因此水库监控中心与上级管理部门之间的通讯，可以利用电信通讯或者北斗卫星系统实现。
本设计采用电信通讯传输作为水库管理局与上级管理单位（县水务局）信息传输的主要方式，北斗卫星系统为备用方式。
由于西安市信息中心已配备有北斗卫星接收器，因此仅需在水库管理站安装一个北斗卫星发射器，在县水利局安装一个接收器实现一发多收卫星通讯机制。
信息传输到上级管理单位时，同时传输至西安市水务局，以便西安市水务信息平台获取实时监测数据。
4大坝安全监测4.1大坝变形观测4.1.1垂直、水平位移观测布置2008年进行的甘峪水库除险加固工程已布设了垂直、水平位移基点，因此本次设计不需要对其布点，但由于监测仪器老旧，需对其配置新的监测设备，包括水准仪、经纬仪、铟钢尺和强制对中基座等。
大坝垂直、水平位移观测共用一个观测基点，选取了具有代表性的大坝横断面作为观测断面。
以最大坝高横断面为基准（0+00断面），往右35米、往左35米处各设了一个截面，共3个截面。
每个横断面布置了3个测点，大坝上游侧正常水位以上617.00米高程处布置一个测点，坝顶620.30米高程下游侧布置1点，下游坝坡596.743米高程戗道外沿布置1点。
每个测点处设立混凝土基础墩，三个横断面相同高程测点在一条直线上，有Y1-1~Y3-3共9个测点。
具体位置见附图2平面布置图和表4.1表4.1 大坝垂直、水平位移测点编号轴线距离（cm）截面位置（cm）高程（m）编号轴线距离（cm）截面位置（cm）高程（m）Y1-10-800 0+35 616.60 Y1-20+250 0+35 620.30 Y2-10-800 0+00 616.60 Y2-20+250 0+00 620.30Y3-10-800 0-35 616.60 Y3-10+250 0-35 620.30 Y4-10+5000 0+35 596.743 Y3-30+5000 0-35 596.743 Y5-10+5000 0+00 596.743变形基准点共有6个，分别为D1~D6。
基准点建立在牢固的岸边基础上。
要避开两岸滑坡体上。
具体位置见附图2平面布图和表4.2。
表4.2 基准点布置表序号编号轴线距离（cm）截面位置（m）高程（m）1 D10-800 0+70 620.02 D20-800 0-100 620.03 D30+250 0+80 620.84 D40+250 0-110 581.65 D50+5000 0+35 596.7346 D60+5000 0-60 597.54.1.2坝肩滑坡体位移观测布置2008年进行的甘峪水库除险加固工程针对坝肩滑坡情况，设置了坝肩滑坡体位移观测点，本次设计不对观测点进行改动，在现有的观测点上利用水准仪和经纬仪进行滑坡体位移观测。
在坝肩两岸滑坡体上有位移观测点H1~H7布置在右岸。
布置在滑坡体上沿侧稳定山体上，兼作滑坡体位移观测基准点。
具体位置见附图2平面布置图和表4.3。
表4.3 左坝肩滑坡体位移观测点布置表序号编号轴线距离（cm）截面位置（m）高程（m）1 H10-3000 0+110 638.02 H20+00 0+110 632.03 H30+00 0-160 633.04 H40-3000 0-180 652.05 H50-7000 0-250 700.06 H60-12000 0-180 658.07 H70-13000 0-160 635.04.1.3变形观测仪器选型水准仪的型号很多，一般使用的是DS2/DS3级。
高精度的是DS05级如：Ni002、Ni004水准仪等。
DS1级的如：N3、Ni007水准仪等等。
考虑到水库的实际情况和仪器成本，没有必要用过高精度的水准仪，DS1级精度又过低，DSZ2型水准仪其操作方便、自动化程度及测量精度符合水库的实际要求，完全可以满足安全监测的需要。
经纬仪分别为光学经纬仪、电子经纬仪、激光经纬仪，型号有：DJ6型光学经纬仪、激光J2-JDB型、电子经纬仪DJD2-C型。
DJ6型光学经纬仪，精度是6、、，适用于各种比例尺的地形图测绘和土木工程施工放样，操作简单，经济实惠，但是读数不方便；激光经纬仪，精度是2、、，用于准直测量，常用的是J2-JDB型，它有激光经纬仪的功用，还可以应用于建筑的轴线投测，隧道测量，大型管线的铺设，桥梁工程，大型船舶制造，等等；经纬仪DJD2-C型作为一款经典型大地测量仪器，一直受到业内及用户好评，大屏幕的文本显示，采用增量式数字角度测量系统，具有角度、距离等多种测量模式，自动修正仪器误差，适用于控制测量、工程测量及建筑施工等专业测量。
本次水平和垂直观测仪器推荐选用DSZ2型水准仪、DJD2-C型经纬仪，DSZ2型水准仪仪器技术参数如下：每公里往返测量的标准偏差DSZ2：±1.5mm（普通标尺）±1.0mm（铟钢标尺）放大倍率：24×最短视距：0.7m补偿工作范围：±14 ’补偿安平精度：±0.5、、仪器重量：2kg DSZ2+FS1:≤±0.7mm望远镜：正像物镜口径：45mm放大率：32X 视场（100m处）：2.3m最短视距（离轴）1.6m 乘常数：100加常数：0 补偿器工作范围：±14 ’补偿器安平精度：≤±0.3、、补偿器安平时间：2s园水准泡角值：8 ’/2 mm 净重：2.5kg平板测微器FS1（选购）（带光学测微尺）FS1平板测微器主要技术参数：范围：10mm 最小格值：0.1mm读值：0.01mmDJD2-C型经纬仪仪器技术参数如下：望远镜镜筒长度：155mm 物镜孔径：45mm放大倍率：30X 成像：正像视场角：1°30 ’鉴别率：2.5、、最短视距：1.3m 乘常数：100加常数：0电子测角最小读数：1、、/5、、/10、、精度x（1）:2、、度盘直径：71mm照明液晶显示器：有光学分划板：有数据通讯EDM通信接口：有数据输出接口：有补偿器电子倾斜传感器：垂直角补偿补偿范围：±3 ’最小读数：1、、/5、、对点器放大率：3X 视场角：5°水准器调焦范围：0.5mm—∞长水准器：30、、/2mm圆水准器：8 ’/2mm电源工作时间：可充电电池27小时尺寸仪器高：179.5mm仪器重量：4.9kg4.1.4变形观测设备清单表4.4 变形观测设备清单品名厂家/型号单位工程量水准仪DSZ2型台 1经纬仪DJD2-C型台 1铟钢尺把 1强制对中基座个 14.2渗流监测4.2.1坝体渗流压力监测布置2008年进行的甘峪水库除险加固工程在大坝最有代表性的断面即最大坝高截面，设计布置了4个浸润线观测孔，具体位置为坝上游侧617.0米高程布置1孔，编号为J1，坝下游611.49米高程戗道内侧布置1孔，编号J2，602.15高程米戗道内侧布置1孔，编号为J3，下游坝坡592.32米高程处布置1孔，编号为J4。
由于编号为J2的观测孔因堵塞目前无法使用，因此需对J2观测孔进行改造。
浸润线观测孔的孔深按死水位坝体浸润线位置来控制，孔底高程应略低于死水位坝体浸润线的相应高程。
孔径Φ100~120mm,测压管选用Φ25mm的不锈钢管，测压管下部为进水管段，上部为导管和管口保护设备。
为实现浸润线变化的自动化监测，本次设计考虑分别在四个测压管内距孔底50cm处安装渗压计，将观测数据传至坝顶处的MCU测控单元。
浸润线观测孔具体位置见附图2平面布置图、大坝横断面布置附图3和表4.5。
表4.5 浸润线观测孔布置序号编号孔口高程（m）孔底高程（m）孔深（m）轴距（cm）1 J1617.0 577.0 40.0 -8002 J2611.49 574.743 36.75 +18003 J3602.15 573.743 28.41 +37504 J4592.32 571.843 20.48 +58604.2.2绕坝渗流监测甘峪水库大坝两岸均有较松动的滑坡体，右岸坝肩存在明显绕渗情况，进行防渗处理后有必要对坝肩绕渗情况再作观测。