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
智慧大坝水利工程安全监测预警系统设计方案
利用虚拟现实技术，模拟大坝运行场景，提高决策者的感知和认知 能力。
交互操作
支持用户通过鼠标、触控等方式进行交互操作，提高用户体验和决策 效率。
报表生成和自定义查询功能
报表生成
根据用户需求，自动生成各类报表，包括日报、周报、月报等， 方便用户进行数据分析和决策支持。
自定义查询
提供灵活的查询功能，支持用户根据时间、地点、数据类型等条件 进行自定义查询，满足个性化需求。
预警阈值设定原则
安全性原则
确保大坝安全为首要目标 ，根据大坝结构特性和历 史数据，设定合理的预警 阈值。
科学性原则
基于工程力学、水文学等 多学科理论，结合大坝实 际运行状况，科学设定预 警阈值。
动态性原则
根据大坝运行环境、气象 条件等因素的变化，适时 调整预警阈值，以保持其 有效性和准确性。
多级预警响应流程设计
01
人工巡查
在自动化监测的基础上，定期进行人工巡查，对大坝进行全面细致的检
查和评估。
02
应急抢险预案
制定完善的应急抢险预案，明确各级预警响应下的具体抢险措施和人员
分工。
03
效果评估
在采取人工干预措施后，对大坝的安全状况进行再次评估，确保措施有
效并及时调整预警级别和响应流程。同时，对干预措施的实施效果进行
软件平台更新迭代策略
持续改进
根据用户反馈和市场需 求，持续改进软件平台 功能，提高系统性能和
用户体验。
版本控制
对软件平台进行版本控 制，确保每次更新都有 记录，便于回滚和错误
排查。
测试验证
在更新迭代过程中，对 新功能进行严格的测试 和验证，确保新功能稳
定可靠。
用户培训和操作指导
智慧水利在水库管理中的应用_1
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
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
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
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
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
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
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大坝变形监测数据分析与预警系统设计
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
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。
那板水库安全监测信息系统软件开发与应用
那板水库安全监测信息系统软件开发与应用蓝刚【摘要】为有效管理那板水库大坝安全,参照国内外经验,结合水库的实际情况,开发了基于互联网的大坝安全管理信息系统软件,并简述该软件设计要点及功能.经1年多的应用,效果好,全面实现了水库运行状况动态预警,为水库运营提供了可靠的技术支撑和决策平台.【期刊名称】《广西水利水电》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】6页(P98-103)【关键词】那板水库;安全监测;互联网;信息化【作者】蓝刚【作者单位】广西水利科学研究院,南宁 530023【正文语种】中文【中图分类】TV698.10 引言2017年，那板水库完成了原有大坝安全监测项目的更新改造工作，所有监测设备均纳入自动化系统中，形成了一个完整的大坝安全监测自动化系统[1]。
目前，大坝安全监测自动化系统运行已步入正轨，每隔10 min进行1次数据采集工作。
系统投入使用后，大坝渗流监测、变形监测项目所对应的人工观测工作照常进行，两者数据进行比对、校核，同时定期将人工补测的数据录入水库自动化系统。
监测项目的最终成果计算、定制月报表输出等由系统完成。
但是，在水库日常的运行和管理工作中，除了进行数据采集、成果计算、定制月报表输出外，还迫切需要对监测资料进行其他的相关操作，主要包括数据校验[1]、资料整编、大坝三维模型、分析评价、洪水动态预警、泄洪分析计算等，而那板水库原有自动化监测系统不能够提供相关的功能，已不能满足相关规范的要求。
为了进一步提高工作效率及工程管理水平，结合国内外土石坝大坝安全监测的发展趋势及那板水库实际情况，研究并开发了安全监测信息系统软件，并成功应用在那板水库，本文将就其中主要功能作简要介绍。
1 工程概况那板水库属广西3大水库之一，坝址位于广西上思县，所属流域为左江支流、明江河上游。
坝址距县城东郊约3 km，那板水库属（Ⅱ）型水利枢纽工程，具有防洪、灌溉、发电、城镇供水、养殖等综合性工程。
基于物联网和北斗监测云的水库大坝结构安全监测技术研究与应用
基于物联网和北斗监测云的水库大坝结构安全监测技术研究与应用摘要：研究了水库大坝安全监测特点，基于监测物联网和云技术构建了水库大坝安全监测系统, 实现了水库大坝安全数据的自动采集、信息化管理、状态预警与移动管理整套技术体系。
以浙江余杭8个水库为研究试点，将关键技术和研究成果进行应用，建立了水库坝体安全监管云平台，并在基于GNSS的坝体三维变形预警分析上做了深入的分析与探讨，验证了整个技术体系的可行性，具有智慧水库示范应用意义。
关键字：水库大坝安全，监测物联网，GNSS变形监测，智慧水库Research and Application of Dam Structural Safety Monitoring based on Monitoring IoT and Cloud ServiceAuthor:Wang Shuai,Shen Qiangyong,Shen Yuxiang,Zhang ChunyanAbstract: The characteristics of dam structural safety monitoring are studied, anda dam safety monitoring system has been constructed based on monitoring IoT and cloud service, which realizes the automatic collection of safety data, information management, state warning and mobile management. Taking 8 reservoirs in Yuhang, Zhejiang Province as the research pilot, the key technologies and research results are applied to establish the dam safety monitoring platform, and GNSS three-dimensional deformation monitoring analysis has been deeply discussed. The feasibility of the whole technical system has been verified and it is a demonstration application of intelligent reservoir.Key Words: Reservoir Dam Safety, Monitoring IoT, GNSS Deformation Monitoring, Intelligent Reservoir1引言水库综合环境较为复杂，水坝工程构筑物表面、内部变化以及周边环境的安全状态往往难以察觉，在蓄水期和长期运行管理中，存在安全隐患，一旦出现异常状态，必须及时发现并妥当处理，否则可能导致严重后果，危及生命财产安全。
基于数字孪生的水利工程安全监测管理平台研发
基于数字孪生的水利工程安全监测管理平台研发摘要：近年来，怀河流域、珠江流域、海河流域等水利部的数字孪生技术已经确定了许多初步流域，特别是在智能流域模拟、精准决策支持等方面，本质上，实施数字流域和物理领域的数字地图，形成流域规划的真实和虚拟实时交互。
本文基于现有研究成果和应用案例，分析了数字孪生技术在工程安全监控领域的可行性和必要性，以数据感知-数据处理-数据分析-数据可视化为主线，阐明数字孪生技术如何应用于液压工程安全监控领域，在此基础上提出了基于数字孪生的液压工程安全监控管理平台架构系统，探索了工程“四预”业务在平台中的应用途径。
关键词：数字孪生；水利工程；安全监测管理平台1数字孪生技术与工程安全监测安全监测体系以“耳目”作用贯穿整个水利工程运营周期,可及时获取反映工程工作性态的第一手资料,为准确评估工程状态提供依据,从而可以在发生险情时提前采取维护措施保证工程安全或减小事故损失。
同时,通过对观测资料整体分析,建立各种数学监测模型,能够了解工程各种物理量变化规律、馈控工程原型结构、检验设计成果和检查施工质量。
因此,工程安全监测及其资料分析是保证工程安全运行的有效举措,也是坝工建设和运行管理中不可或缺的一项工作,具有十分重大的现实意义。
在数字孪生技术中,数据是基础,模型是核心,服务是重点。
类比工程安全监测,监测实时数据与工程基础数据是工程实体基础,安全监测模型是业务核心,工程安全评价是重点。
通过BIM+GIS技术在数字世界构建工程孪生体,通过监测传感器将数据从实体输送至孪生体赋予其“体征”,进而通过安全监测模型预测未来工程性态变化,同时通过可视化技术将预测数据反映在孪生体中,仿真工程未来变形、渗流、应力应变等性态特征变化过程,以此为基础完成预警和预案处置。
相对于传统安全监测信息化而言,数字孪生技术有以下优势:(1)直观表达工程状态,视觉效果更好;(2)便于从不同角度整体把握工程状态,分析更加全面;(3)基本涵盖工程运行过程中涉及的所有业务,一套系统代替多套系统。
数字孪生技术在大坝安全监测方面技术运用
数字孪生技术在大坝安全监测方面技术运用摘要：中国重要的水库大坝都建有大坝安全监测信息采集及管理系统，可实现数据采集与安全管理，但无法形象高效地实现大坝安全状态的实时分析及诊断预警，不能满足多层级水库大坝安全管理需求，亟需引进新理论、新技术和新模式，从工程措施和非工程措施两方面发力，切实提高水库大坝安全管理水平。
近年来，物联网、边缘计算、云计算、数字孪生等现代信息技术飞速发展并逐步成熟，为有效解决水库大坝安全运行问题提供了新途径。
关键词：水库大坝；云服务平台；数字孪生；安全监控；安全管理引言数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应实体装备的全生命周期过程。
数字孪生其实就是在一个设备或系统的基础上，创造一个数字版的“克隆体”。
数字孪生体被创建在信息化平台上，相比较于设计图纸，数字孪生体最大的特点在于它是对实体对象的动态仿真。
它“动”的依据来自本体的物理设计模型，还有本体上面传感器反馈的数据，以及本体运行的历史数据。
中国已经在战略产业层面提出众多重大科技专项，有力促进了数字孪生应用发展，该技术有效用于卫星/空间通信网络、船舶、车辆、发电厂、飞机、复杂机电装备、立体仓库、医疗、制造车间、智慧城市等诸多行业领域，覆盖设计、建造、运行管理、预警监控、故障诊断以及健康管理等全过程。
1、大坝安全管理的数字孪生技术1.1大坝安全数字孪生应用需求体系按国家、地方政府和业主单位的政策文件，进行总体布署和顶层设计，广泛调研当前水库大坝的工程现状、管理现状、信息化建设现状，以工程基本情况、业务管理情况、应用系统使用情况为突破口，分析数字孪生应用建设需求及发展趋势，理清安全监测业务关键点和孪生应用技术重难点。
1.2大坝安全数字孪生应用标准组件库以业务内在逻辑为出发点，分别建立由BIM，GIS，倾斜摄影等组成的三维展示模块化组件库；由水工建筑物、监测断面、监测点等组成的安全监测模块化组件库；由雨量计、渗压计、流量计、水温计、GNSS、应力计等组成的仪器模块化组件库；由水质模型、气象预报模型、水文预报模型、调洪演算模型、防洪调度模型、大坝安全预报预警模型等组成的服务模型模块化组件库；以及由弹窗、列表、饼图、柱状图等组成的结果展示模块化组件库。
基于物联网的燕山水库大坝智能巡检系统
基于物联网的燕山水库大坝智能巡检系统王长生;马福恒;何心望;俞扬峰【摘要】物联网技术的应用给现代化的大坝安全智能巡检带来了契机.针对目前水库大坝安全巡检中存在的数据散乱、信息孤岛严重和时效性差等诸多问题,将智能化的物联网技术引入大坝安全巡检中,结合传统巡检方法,提出巡检物联网的信息组织方法,以巡检指标为感知和融合对象研究了智能巡检系统架构及组成,探讨了大坝安全巡检指标体系构建、巡检信息融合和作业指导书修订等系统研发的关键技术.结合河南省燕山水库建筑物实际研发了基于物联网的大坝智能巡检系统,并归纳了系统主要功能.该系统的建立对提高水库安全管理具有重要实用价值,值得在类似工程中应用推广.【期刊名称】《水利水运工程学报》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】6页(P48-53)【关键词】物联网;智能巡检;系统架构;信息感知;安全监测;燕山水库【作者】王长生;马福恒;何心望;俞扬峰【作者单位】河南省燕山水库管理局,河南叶县467224;南京水利科学研究院,水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029;河南省燕山水库管理局,河南叶县467224;南京水利科学研究院,水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029【正文语种】中文【中图分类】TV697作为监控和保障大坝安全运行的重要措施，大坝安全监测包括巡视检查和仪器观测，两者组成一个有机整体，互为补充。
然而，近年来监测仪器的不断改进及自动化监测技术的迅速发展造成了一种假象，即：仅依靠监测仪器就能够全面反映大坝安全问题。
事实上，由于时空不连续性的限制，仪器监测不可避免地存在漏检和盲区，完全依靠仪器监测不一定能及时发现险情，2013年初发生的3座水库溃坝就是巡查发现的险情。
因此，只有仪器监测和巡检相结合，才能从局部到整体全面掌握大坝的运行性态。
巡检包括直观检查和仪器探查，其优点是不受时空限制，能全方位地及时捕捉隐患前兆、迅速发现问题，是大坝安全监控不可或缺的重要手段。
我国水库大坝安全监测现状深度剖析与对策研究
我国水库大坝安全监测现状深度剖析与对策研究摘要：相较于其他施工项目，水利项目因其受力特殊等原因，在正常工作中易受到外界因素的干扰，为维系正常工作埋下了较大的安全隐患。
将安全监测自动化系统运用至水利项目建设中，可及时排查外界环境的干扰，更好维系水利项目长期稳定工作。
当前我国水库大坝安全监测工作存在监测项目存在很多问题，导致部分安全监测系统建成后不能正常运行，造成建设资金浪费甚至影响大坝安全管理工作。
本文针对性提出了改进水库大坝安全监测工作的对策和建议，对促进我国水库大坝安全监测水平提升具有一定的指导意义。
关键词：水库大坝；安全监测；现状；对策引言近年来，随着各级政府和社会各界对水库关注度不断提高，保障水库安全高效运行已逐渐成为水库管理的重要课题。
大坝安全监测是大坝安全管理的重要内容，是控制大坝风险的重要措施。
目前，我国水库大坝安全监测项目不完善，较多水库未设计必要的安全监测项目，安全监测设计整体水平尚有待进一步提高；大部分安全监测系统建成后不能正常运行，这表明监测系统施工和后期运行管理存在较多薄弱环节。
综上，我国水库大坝安全监测系统建设任重而道远。
1水利水电工程安全监测自动化系统概述目前，水利水电项目影响我国社会经济的持续发展，水利水电项目中大坝结构模式愈发多样。
水利大坝施工时，易受到外部因素的干扰，外界温度、水压力等参数的变化，易导致大坝出现外部变形、产生裂缝，严重威胁大坝质量，埋下安全隐患。
此外，项目单位开展大坝施工过程中，项目自身因素会对其造成干扰，如机械设备不合格、人为失误、材料质量不达标等，若项目单位未根据施工标准严格控制所有施工环节，将提升安全风险爆发的概率，降低项目质量，威胁工作人员的生命安全。
由于水利水电项目施工制度不断完善，业内愈发意识到安全监测工作的重要性，全面监测大坝项目安全性能，便于管理人员实时掌控大坝自身外观变化、内部温度变化及受压情况，以便及时进行调整，维系大坝结构安全稳定。
大坝安全监测云服务系统的研发与应用
摘要:为解决大坝安全监测实际工作中面临的数据管理及资料分析等方面的问题,结合“互联网+”技术,研发了通用化大坝安全监测云服务系统,系统涵盖数据采集、仪器管理、数据管理、资料分析、报表报告、巡视检查、系统管理等功能模块,能够为各类水利水电工程、岩土工程提供覆盖施工期和运行期的全生命周期全方位的安全监测云服务。
介绍了系统研发背景,详细论述了系统架构、功能架构、关键技术及系统特点。
目前,大坝安全监测云服务系统已在数十个大中型水利水电工程中获得了成功应用,具有良好的推广应用前景。
关键词:大坝安全监测;数据管理及分析;云服务系统;SaaS 模式;SOADevelopment and application of dam safety monitoring cloud service system //Niu Guangli,Li Tianyang,He Liang,Li DuanyouAbstract:In order to solve the problems of data management and data analysis in the actual work of dam safety monitoring,combined with the “Internet Plus ”technology,a universal dam safety monitoring cloud service system isdeveloped,covering functional modules such as data acquisition,instrument management,data management,data analysis,report management,patrol inspection,system management and so on.It can provide a full range of safety monitoring cloud services covering all phases of construction and operation of water conservancy and hydropower projects and geotechnical projects.This paper introduces the the system development background and discusses the system architecture,functional framework,key technologies and system characteristics in detail.At present,the dam safety monitoring cloud service system has been successfully applied in dozens of large and medium -sized water conservancy and hydropower projects.The practical application shows that the system has a good prospect of popularization and application.Key words:dam safety monitoring;data management and analysis;cloud service system;SaaS;SOA中图分类号:TU714+TP393文献标识码:B文章编号:1000-1123(2018)20-0042-04大坝安全监测云服务系统的研发与应用牛广利1,2,3,李天旸1,2,3,何亮1,2,3,李端有1,2,3(1.长江科学院工程安全与灾害防治研究所,430000,武汉;2.水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心,430000,武汉;3.国家大坝安全工程技术研究中心,430000,武汉)收稿日期:2018-09-25作者简介:牛广利,工程师,主要从事安全监测信息化应用研究工作。
智慧大坝安全监测系统解决方案
传感器具备高精度、高稳定性、长寿命等特点，确保监测数据的准确性和可靠性。
数据采集与传输层
通过数据采集设备对传感器数据 进行实时采集和预处理。
采用高速、稳定的数据传输技术 ，如4G/5G、光纤等，将数据传
输至数据中心。
具备数据远程传输和本地存储功 能，确保数据的完整性和安全性
。
采用数据挖掘方法，对监测数据进行深 结合历史数据和实时监测数据，进行综
度挖掘，发现潜在的安全隐患和规律。
合分析，评估大坝安全状况。
人工智能在大坝安全监测中应用
构建智能预警系统，实现对大坝安全状况的实时监测 和预警。
利用人工智能技术，对监测数据进行智能分析和处理 ，提高监测效率和准确性。
利用机器学习算法，对大坝安全监测数据进行训练和 学习，不断优化监测模型。
智慧大坝安全监测
02
系统架构设计
整体架构设计思路
以大坝安全为核心，构建全面 、高效、智能的监测系统。
采用分层架构设计，实现各层 之间的独立性和可扩展性。
整合传感器网络、数据采集与 传输、数据处理与分析、应用 展示等多个环节，形成完整的 监测体系。
传感器网络层
部署多种类型传感器，如渗压计、应变计、温度计等，实现大坝全方位监测。
需求分析
明确大坝安全监测的具体 需求，包括监测参数、监 测频次、数据传输等。
现场勘查
对大坝进行实地勘查，了 解大坝结构、环境条件等 ，为设备选型和安装部署 提供依据。
技术方案设计
根据需求分析和现场勘查 结果，设计智慧大坝安全 监测系统的技术方案。
设备选型、采购及安装部署
设备选型
大坝运行安全监测管理信息系统设计与实现
大坝运行安全监测管理信息系统设计与实现发表时间：2020-06-01T07:49:12.902Z 来源：《建筑学研究前沿》2020年4期作者：韦顶[导读] 在社会经济发展中，大坝使我国重要的基础设施，不可忽视，因此对传统架构的大坝运行安全管理信息系统提出了挑战。
云架构技术具有数据处理速度更快、数据运用更全面、资源节约更经济的应用优势。
文章阐述了基于云架构的大坝运行安全监测系统总体业务流程、云架构设计、数据流程和系统主要功能的实现，为水库大坝的信息化管理提供了借鉴模式。
韦顶广西沐阳建筑工程有限公司广西南宁 530022摘要：在社会经济发展中，大坝使我国重要的基础设施，不可忽视，因此对传统架构的大坝运行安全管理信息系统提出了挑战。
云架构技术具有数据处理速度更快、数据运用更全面、资源节约更经济的应用优势。
文章阐述了基于云架构的大坝运行安全监测系统总体业务流程、云架构设计、数据流程和系统主要功能的实现，为水库大坝的信息化管理提供了借鉴模式。
关键词：大坝运行；安全监测；信息系统；设计；实现引言大坝安全监测是服务于大坝安全的，通过安全监测可及时获取第一手资料，为掌握大坝的工作形态、评价大坝安全状况、发现大坝异常迹象提供依据。
随着计算机技术的不断发展和进步，监测自动化和信息化水平不断提高，新建大中型工程基本建立了大坝安全监测自动化系统。
很多工程均存在人工观测用Excel处理数据、多套监测自动化系统独立运行的现象，以及实施单位施工期利用Excel处理数据的现象，信息化程度低，监测资料没有实现标准化、信息化管理，不利于及时分析和发现大坝安全监测数据中重要信息。
1基于云架构的大坝系统应用优势 1.1数据运用更全面由于信息采集和管理软件功能更为完备、可操作性和正确性更高。
基于云架构的大坝监测系统的运行维护更有效，自动化系统更可靠。
系统将监测数据统一管理，并自动生成各类监测月报、年报、数据统计表、测量成果表等。
系统实现多坝综合监控的一站式管理平台，利用网络传输技术，实现远程动态监测、对监测数据的后台实时评估和报警，保障大坝安全信息的及时处理和传递，实现快速反应，为大坝运行决策提供了有力支持。
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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摘要：目前，随着社会的发展，我国的智能化建设的发展也越来越迅速。
大坝
安全监测工作已经得到了各级主管部门及运行管理部门的重视，大中型水库大坝
基本布设了安全监测设施，配备了安全监测人员，部分实现了自动化监测;然而，我国水库大坝安全监测工作仍存在着较为明显的信息化短板，主要表现在信息化
程度较低、软件功能较为单一、专业运维人员缺乏、重建轻管等多个方面;针对上述问题，有必要研发一套基于云平台的大坝安全监测数据管理及分析系统，实现
水库大坝安全监测数据的智能感知、云端管理、专业分析与监控预警，为安全监
测工作提供简单、易用、专业的信息化平台，从而有效提升水库大坝安全管理水平。
关键词：云平台；大坝安全监测数据管理；分析系统研发；应用
引言
水库大坝在使用过程中，会受到风吹雨打，产生很多安全隐患，进而导致运
行状态发生改变，再加上大坝本身体积十分庞大，安全问题渐变性和隐蔽性较强，不能在第一时间内发觉，只能随着时间的流逝显露逐步显示。
因此，相关部门需
要对水库大坝进行监测操作，确保水库大坝能够得到长久使用。
在水库大坝日常
监测环节之中，人们需要对监测设备进行合理化选择，找出异常数据。
1传统监测软件的局限性
1.1运维成本大
一般来说，应用传统的监测软件需要购置一系列服务器、交换机、路由器等
基础设施硬件，这类硬件设备不仅安装繁琐，更需要配备专业人员进行持续维护。
在很多水库大坝，需要额外建造一个机房来放置这些硬件设备。
因此在项目中会
产生一定的设备购置成本，并且在项目持续运行的阶段也会产生相当大的人员运
维成本。
此外，自建机房存在着潜在的人员操作故障风险，这也给大坝安全监测
带来了不稳定因素。
1.2软件整合困难
传统监测软件带来更大的问题是软件多而零散，没有统一的标准，使得数据
整合存在困难。
一个个软件犹如一个个封闭的孤岛，用户很难将数据融合在一起。
如果只有一个大坝工程，用传统监测软件也许并不能立刻看出这个问题，但是一
旦大坝工程多起来，例如流域多库多个大坝，或不同地区的多个大坝，这个问题
就会凸显出来。
由于用户无法有效将数据打通，因此无法更好的将数据应用起来。
1.3软件功能固定
从软件功能上来看，传统监测软件一般功能都比较固定。
如用户在使用了一
段时间以后，想对软件功能进行升级是非常困难的，往往需要投入很大的成本。
并且，在这类软件交付使用后，软件厂商和用户之间并无耦合关系。
因此，不仅
是软件厂商后期对软件的维护，还是后期需要对软件功能进行更新都非常困难。
2监测设施完备性评价
监测设施是否完备主要看基本可靠及可靠的安全监测设施能否满足监控大坝
现状及未来安全的需要。
既要考虑监测项目的全面性，也需考虑监测测点布设合
理性。
监测项目合理性评价基于现状鉴定为可靠或基本可靠的监测设施，考量监
测工程运行安全性态关键参数的重要监测项目是否全面，监测项目中现存基本可
靠测点的空间布局能否覆盖工程全部监测范围，能否监控重点部位、兼顾一般部位，关联监测项目是否相互匹配，重要监测项目是否有适当的冗余。
重要监测项
目无缺项，重要监测项目和一般监测项目布置均合理，安全监测设施完备。
若重
要监测项目缺项，或重要监测项目不缺项但其布置不合理，则安全监测不完备。
SL551—2012和SL601—2013规定了不同级别大坝安全监测必选项目和可选项目
在大坝进入运行阶段后，可根据工程运行的实际情况和风险管理理念，调整监测
系统原有的监测项目或其重要性。
因工程运行环境及性态变化，可能需要增加某
些监测项目，重要监测项目可能降级为一般监测项目，一般监测项目可能升级为
重要监测项目。
考虑各类坝型的结构特性，规定调整后，土石坝的重要监测项目
至少应包括上游水位、降水量、表面变形、渗流量和渗流压力;混凝土坝的重要监测项目至少应包括上游水位、气温、表面变形、渗流量和扬压力。
在确定重要监
测项目时，宜结合工程地形地质条件、环境条件、结构特点、运行方式、施工及
运行状况、工程运用需要等情况，分析大坝在当前和后续阶段运行中面临的工程
安全隐患和风险，确定针对不同破坏模式发生、发展的监控关键参数。
如坝体坝
基土石结构和混凝土结构接触带渗流、坝体坝基内泄水建筑接缝裂缝、混凝土重
力坝基础扬压力、拱坝坝肩变形等。
对于运行中出现的危害性裂缝、失稳、渗漏
等现象，应作为当前和后续阶段运行安全监控的重要监测项目。
3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优化
3.1提高安全监测资料整编分析水平
现阶段，一般采用人工的方式进行安全监测资料整编分析，其工作量大、效
率低、时效性差，且受限于现场基层工作人员的专业技术水平，整编分析成果在
规范性、分析深度等方面往往达不到要求，无法真正达到安全监测反馈设计、指
导施工及运行的目的。
另外，由于水利水电工程建设周期较长，人工整编分析的
资料及相关档案难以长期规范保存，无法保证施工期与运行期监测资料的无缝衔接。
因此，迫切需要通过信息化手段提高安全监测资料整编分析水平。
3.2自动化监测方案的合理应用
保证自动化监测方案的合理性，是整个水库大坝安全自动化监测系统得到正
常运转的必备前提条件。
对于自动化监测系统的设计，相关设计工作人员需要对
水工结构十分熟悉，还要将监测仪器系统性能和使用要求全面呈现出来。
因此，
该系统在设计过程中尤为复杂，相关设计环节需要做到详细考虑，否则将无法满
足自动化监测系统的实际要求。
现阶段，一些工程引张线和垂线等装置需要得到
更多设置机会，强化变形系统的监测精度，对于集线箱以及仪器放置过程中，还
要做好漏水防护操作，安装可靠的接地设施，而且扬压力计在设计过程中也会遇
到温度过低等情况，这些在设计操作时均需要考虑，避免后续自动化监测方案无
法发挥出应有效果。
3.3强化对水库大坝安全自动化监测的认知
随着经济的不断发展，很多项目对水利工程依赖性越来越大。
例如，水库在
防洪抗灾之中发挥着骨干作用，所产生的社会和经济效益越来越明显。
也正是由
于水路综合地位较高，人们需要在保证水库安全的情况下，将其中的综合效能呈
现出来。
另外，水库大坝自动化监测为后续现代化管理工作创造更多有利条件，
只要确保大坝安全监测设施的完善，安全工作效果便能得到合理展示。
总的来说，水库大坝安全监测自动化属于后续很长一段时间的发展趋势。
当前，我国正在提
升该类自动化监测系统的完善程度，施工队伍素质也在不断提升，工作开展也比
较稳定。
首先，在大中型工程建设上，自动化监测系统的实施显得尤为重要。
对
于自动化系统的有效完善，需要建立起相应的人工监测系统，将资料完整性和连
续性特点更好地展示出来。
3.4重视检测设施、仪器等的管理
水利工程各个部门要做好宣传工作，使得工作人员与周围民众等认识到监测
设施的重要性，避免在日常的活动中对仪器、设备等的损坏。
具体来说：联合区
域政府（团场）、村民（连队事务管理）委员会等发布保护安全监测设施的通告，下发至民众手中，在主要的路段等建立宣传标志。
户外测点的布置要符合规范性
的要求。
测点布置要充分考虑工程的实际情况，结合其特殊性，有针对性地进行
布置。
户内设施中，要主要对照明设施等的布置，照明线路一般使用双路电源结构，使得在安全监测过程中，照明线路可以发挥其应有的效果。
对于大坝廊道内
的工作区域，由于较为潮湿，且极易发生结露现象，因此，需要在测量房涂抹相
应的材料，保证良好的监测环境，避免由于监测环境控制不到位对监测结果造成
影响。
结语
大坝安全监测工作对于水利工程事业的发展具有重要意义，但是，我国大坝
安全监测技术发展不成熟，需要在未来的发展中不断进行自动化监测技术的研究。
在大坝安全监测过程中，要充分考虑大坝的特殊性，采取科学的监测手段，利用
先进的设备与仪器，保证监测工作的顺利进行。
参考文献
[1]郑胜意,吴宇峰,李信,罗先伟.大坝安全监测资料分析中的问题及对策探究[J].
安徽水利水电职业技术学院学报,2017,17(01):9-12.。