水庫(kù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用背景

對(duì)水庫(kù)防洪減災(zāi)、供水保障、農(nóng)業(yè)灌溉都非常重要。然而，中國(guó)現(xiàn)有的水庫(kù)大多建于20世紀(jì)50年代至70年代。雖然近年來我國(guó)進(jìn)行了大規(guī)模的病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固，但隨著時(shí)間的推移，許多水庫(kù)進(jìn)入了病險(xiǎn)水庫(kù)的行列。

黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視水庫(kù)安全。黨的十九屆五中全會(huì)提出，加快病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固。國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議明確，“十四五”期間，水庫(kù)除險(xiǎn)加固和運(yùn)行管護(hù)要消除存量隱患，實(shí)現(xiàn)常態(tài)化管理。

“十四五”病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固運(yùn)行管理任務(wù)中要求，2025年前，完成新增病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固，完善重點(diǎn)小型水庫(kù)水雨情和安全監(jiān)測(cè)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)安全鑒定加固常態(tài)化。

整體解決方案

水庫(kù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)解決方案由大壩安全監(jiān)測(cè)、水雨情自動(dòng)監(jiān)測(cè)、閘門遠(yuǎn)程控制和水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)四種站點(diǎn)組成。

該系統(tǒng)可以幫助水利局和水庫(kù)管理部門全面掌握大壩的變形、滲流和環(huán)境量，實(shí)時(shí)監(jiān)控水庫(kù)的水雨情，遠(yuǎn)程控制閘門啟閉，視頻監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)防洪和大壩安全的監(jiān)測(cè)預(yù)警，為水庫(kù)安全鑒定、水庫(kù)加固方案制定和防洪指揮調(diào)度提供數(shù)據(jù)依據(jù)，滿足水庫(kù)管理現(xiàn)代化的需要。

選項(xiàng)1:

LoRa轉(zhuǎn)4G/5G/北斗組網(wǎng)。監(jiān)控分站信息通過LoRa網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控主站，再由主站通過4G/5G/北斗網(wǎng)絡(luò)上報(bào)至各級(jí)監(jiān)控中心平臺(tái)。

選項(xiàng)2:

4G/5G/北斗組網(wǎng)+軟件對(duì)接。所有站場(chǎng)設(shè)備上報(bào)水庫(kù)管理處監(jiān)管平臺(tái)，再通過WebService/OPC/ database接入省水利廳監(jiān)管平臺(tái)。

選項(xiàng)3:

4G/5G/北斗組網(wǎng)。各站設(shè)備直接上報(bào)至各級(jí)監(jiān)控中心平臺(tái)。

系統(tǒng)功能

▊水庫(kù)安全關(guān)鍵數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)現(xiàn)信息化

大壩:變形(水平位移、垂直位移、撓度、接縫位移、界面位移)

滲漏(滲透壓力、滲透流量)

環(huán)境量(上下游水位、降水量、氣溫、水溫)

壓力(應(yīng)力)

雨情:庫(kù)區(qū)降雨量和水庫(kù)水位。

閘門:閘門位置、閘門前后水位、瞬時(shí)和累積流量、每臺(tái)啟閉機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、機(jī)組電流和電壓等。

水質(zhì):色度、水溫、電導(dǎo)率、濁度、PH值、溶解氧、氨氮等。

▊現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控

閘門運(yùn)行狀態(tài)、水庫(kù)水雨情、大壩周邊環(huán)境等。

▊智能控制閘門，三種控制模式可切換。

遠(yuǎn)程手動(dòng)控制:閘門的升降可由監(jiān)控軟件遠(yuǎn)程控制，提高時(shí)效性；

邏輯控制:根據(jù)水庫(kù)水位，自動(dòng)升降閘門，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作；

本地手動(dòng)控制:通過閘門控制終端的按鍵控制，方便閘門的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。

▊異常自動(dòng)報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患。

當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超限、監(jiān)測(cè)設(shè)備故障、供電異常、通訊中斷時(shí)，會(huì)自動(dòng)報(bào)警。

報(bào)警限值可以通過軟件設(shè)置。

▊自動(dòng)定期調(diào)查，特殊情況下主動(dòng)調(diào)查選擇。

非汛期水庫(kù)大壩運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)定時(shí)測(cè)量，采集上報(bào)周期可任意設(shè)定。

或者在汛期大壩存在安全隱患等特殊情況下，可以通過中心軟件對(duì)重點(diǎn)監(jiān)控部位進(jìn)行任意頻率測(cè)量。

▊智能運(yùn)算處理，綜合統(tǒng)計(jì)分析，并根據(jù)管理要求生成各種圖表。

自動(dòng)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)日?qǐng)?bào)，月報(bào)和年報(bào)。

分析歷年來滲壓、水位、降雨量等物理量的大小值、幅度、周期、年平均值、年變化趨勢(shì)。

綜合分析，生成物理量過程曲線、分布圖和相關(guān)圖等。，便于直觀分析判斷。

▊帶手動(dòng)測(cè)量接口，可用于輔助測(cè)量和對(duì)比測(cè)量。

大壩變形觀測(cè)頻率較少，也可采用人工監(jiān)測(cè)，將觀測(cè)數(shù)據(jù)輸入監(jiān)理軟件；

除自動(dòng)化外，重要的監(jiān)測(cè)量(如滲壓、降雨量等。)需要手動(dòng)比對(duì)，檢查自動(dòng)測(cè)量的正確性和準(zhǔn)確性。

各站設(shè)備

描述:

1.上圖以中小型土石壩為例，按《土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(SL551-2012)設(shè)計(jì)。

2.大壩主要分為土石壩和混凝土壩。

土石壩的完整監(jiān)測(cè)必須包括變形監(jiān)測(cè)、滲流監(jiān)測(cè)、壓力/應(yīng)力監(jiān)測(cè)(中小型土石壩不需要)和環(huán)境監(jiān)測(cè)。

大壩安全監(jiān)測(cè)必須包括環(huán)境監(jiān)測(cè)、變形監(jiān)測(cè)、滲流監(jiān)測(cè)、應(yīng)力、應(yīng)變和溫度監(jiān)測(cè)。

3.兩種供電方式，太陽(yáng)能供電或市電供電可選。

系統(tǒng)軟件

大壩安全監(jiān)控界面

自動(dòng)雨量監(jiān)測(cè)和報(bào)告接口

輸水隧洞/泄洪閘監(jiān)控界面

系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

★成熟對(duì)接所有省級(jí)水文監(jiān)管平臺(tái)

采用標(biāo)準(zhǔn)水文協(xié)議的省級(jí)平臺(tái)

在《水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通信協(xié)議》(SL651-2014)的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了四川、山西、湖南、河北四省平臺(tái)。

★通過水利部權(quán)威檢測(cè)。

水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通信協(xié)議(SL651-2014)

《四川省水文預(yù)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》( SCSW008-2011)

專用區(qū)域水文水資源數(shù)據(jù)安全采集系統(tǒng)RTU補(bǔ)充測(cè)試

水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)遙測(cè)終端(SLT180-2015)/(SLT180-1996)

★ 4G/5G，北斗雙通道通信，數(shù)據(jù)傳輸更可靠

當(dāng)4G/5G信號(hào)正常時(shí)，監(jiān)控終端自動(dòng)選擇4G/5G網(wǎng)絡(luò)與中心通信。

當(dāng)極端天氣導(dǎo)致4G/5G信號(hào)差或網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，監(jiān)控終端啟用北斗通信。

★多個(gè)報(bào)告協(xié)議是可選的。

支持水文、水資源、MQTT、環(huán)保等標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議/協(xié)議?？梢远ㄖ破渌ㄐ艆f(xié)議。

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