河流湖泊水利在线监控平台

近年来,我国水库事故时有发生,给人民的生命财产造成了极大的威胁,总体安全形势不容乐观。结合目前,我国水库已运行了多年,库容量在逐渐减小,抵制自然灾害的能力不断下降,安全隐患日益增多,尤其在雨季,洪水、滑坡、溃坝隐患时刻威胁着水库的安全。水库安全事故给人民生命财产及环境的安全带来巨大损失。长期以来,水库管理由于监测监控不完备、监测监控技术落后,专业监测人员缺乏等原因,许多水库处在无监测监控状态,少数

近年来,我国水库事故时有发生,给人民的生命财产造成了极大的威胁,总
体安全形势不容乐观。结合目前,我国水库已运行了多年,库容量在逐渐减小,
抵制自然灾害的能力不断下降,安全隐患日益增多,尤其在雨季,洪水、滑坡、
溃坝隐患时刻威胁着水库的安全。水库安全事故给人民生命财产及环境的安全带
来巨大损失。
长期以来,水库管理由于监测监控不完备、监测监控技术落后,专业监测人
员缺乏等原因,许多水库处在无监测监控状态,少数在建的水库运行参数监测误
差大、不准确,难以及时掌握水库各项安全技术指标,这些都极大影响水库的安
全管理。
当前,水库安全运行的主要技术参数如水库形变位移、库水位、浸润线埋深、
降雨量等,均由人工定期用传统仪器到现场进行测量(部分还有没有观测手段),
安全监测工作量大、受天气、人工、现场条件等许多因素的影响,存在一定的系
统误差和人工误差。同时,人工监测还存在不能及时监测水库的各项技术参数,
难以及时掌握水库各项安全技术指标等缺点,这些都将影响水库的安全生产和安
全管理水平。
水库在线监测系统监测的水库位移、浸润线、库水位、库区视频,是利用现
代电子、信息、通信及计算机技术,实现对水库监测指标数据实时、自动、连续
采集、传输、管理及分析的监测技术。系统的运行能够为水库日常安全管理及水
库安全运行提供服务,水库安全监测系统的逐布实施和推广,可以大幅度提高对
于水库溃坝灾害机理的认识水平,全面提高水库安全监管和日常管理水平,增强
企业、社会、政府对于水库灾害的预警响应能力,建立更便于水库运行期安全管
理和风险控制的溃坝风险综合评判方

水库在线监测系统介绍
3.1、系统简介
水库在线监测系统是利用现代电子、信息、通信及计算机技术,实现对水库
监测指标数据实时、自动、连续采集、传输、管理及分析的监测技术。
系统建立综合性的监管平台,依托智能的软件系统,当水库监控内容出现异
常时,及时预报预警,提醒企业尽快启动相应的处理措施及预案,保障水库的安
全运行。
3.2、系统组成
本项目总体可分为四个系统,即传感器子系统、数据传输子系统、监控中心
子系统和辅助支持子系统:
1) 传感器子系统: 由布置在监测区域的 GNSS 传感器,库水位监测传感器,
一体化气象站,视频组成, 主要作用是采集表位位移监测点的三维坐标数据, 主
要传感器采用后安装方式;
2) 数据传输子系统:传感器与控制中心通讯采用有线或无线的通讯方式,
根据项目现场的实际情况,本次监测采用 GPRS 模块进行数据传输;
3) 数据处理与控制子系统: 由布置在监控中心的小型机系统、服务器系统
及软件系统组成;
4) 辅助支持系统:包括外场机柜、外场机箱、配电及 UPS、防雷和远程电
子监控等子系统。
以下为本次项目的系统拓扑图:

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3.3、系统特点
(1) 监测的指标
表面位移监测
(2) 信息采集时效性
系统支持主动式及应答式采集数据模式,即保证数据的实时性,又保证数据
的有效性。
(3) 对异常监测指标通过短消息发送到管理人员
监测指标达到预报值时,联动短信群发平台,给库方有关人员和领导短信
提示,使库方能够及时采取相关的处理措施,消除安全隐患,确保水库的安全运
行。
(4) 节省投资,降低运行维护费用
系统的选用的组件都是免维护、寿命长的产品;系统依托的网络采用有线
与无线联合组网的方式,不仅投资少,且拥有良好的扩展性和整合性。其中部分
设备采用太阳能供电,降低了运行维护的成本,节能高效。
(5) 良好的兼容性及扩展性
本系统可根据水库的加高,增加相关监测设备, 具有良好的扩展性。

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3.4、系统实现功能
3.4.1、水库在线监测分析功能
系统具有稳定可靠的采集、显示、存储、数据通信、管理、系统自检和
报警功能;
系统具有远程控制功能,可通过串口利用网络对监控主机进行遥控监
测, 实现数据采集软件上的所有功能,并对数据采集软件中的历史数据
有访问权限的进行提取;
系统可监视运行期间水库的状态变化和运行情况,在发现不正常现象时
及时分析原因,采取措施,防止事故发生,以保证生产的安全运行;
系统可定期进行观测数据的整编,为以后的设计、施工、管理提供资料;
系统可随时对观测资料进行分析,开展对水库运行状态进行技术鉴定,
总结运行经验,为改善运行方式和制定安全措施、评价生产状态提供数
据;
系统能综合历史数据和实时采集水位、形变等数据,按照国家有关标准
进行相关过程线分析、位势分析、沉降分析、等值线分析、安全状态分
析等有关水库安全分析;
系统具有良好的防雷抗干扰,确保系统不因雷击而损坏。
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3.4.2、水库安全的报警与应急处置联动功能
系统报警流程图
处置得当
启动
轮循监测
实时比对
声、光、短信、网络报警
自动控制、人工处置
填写记录单
(处置信息)
网络上报
网络督察

查看督察意见


点击记录单(开始处置)
正常
异常
处置不当

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监控系统设有自动预、报警功能,当监测参数有向危险状态演变时,系统
将发出预警信息;当监测参数超过预设警戒值时,系统将发出报警信息。从而
有效预防事故,把事故苗头消灭在萌芽状态。
在预、报警发生时,系统将进行:
语音提示预警、报警信息;
文字提示预警、报警信息;
手机短信提示预警、报警信息;
安全参数越限处置记录单;
3.4.3、 监测系统的运行保障管理功能
为了确保监控系统能长期可靠运行,必须对构成系统的监测设备,通信链
路,监控设备,报警设备,配套建筑设施,电力供应,相关的操作人员各个环
节进行随时(定期)检查校验,建立运行档案,发现任何影响系统运行的问题,
及时处置。包括以下内容:
仪器设备的自检记录
仪器设备的维修记录
通信状况的记录
防雷状态的纪录
相关建筑设施的巡视记录
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3.5、水库在线监测设计参考规范

名称 编号 批准单位 年份
全球定位系统测量规范 CH2001 国家测绘局
精密工程测量规范 GB/T 15314-94 国家技术监督局 1994-12-22
全球定位系统城市测量技术规程 CJJ 73-97 中国建设部 1997
UNAVCO 基准站建立规范国际 UNAVCO 组


IGS 基准站建立规范 国际 IGS 委员会

混凝土结构设计规范 GBJ 10—89 建设部
土石坝安全监测技术规范 (SL/551-2012) 水利部


3.6、水库在线监测设计原则
(1) 水库监测系统应具备完全自动化、数据采集稳定可靠,所有系统综
合分析评价科学快捷,所得到的监测数据及结果应能够为场地规划建设及地质灾
害预测预报提供依据。
(2) 科学合理性原则
监控对象的选取有科学和法律依据,尤其符合相关安全规程和规定,是
必要的;
监控手段的选取有高科技含量,先进的;
监控效果准确有效。
(3) 经济实用性原则
凡是需要较大投入的监控项目都是需要经常使用的;
凡是原系统已具备的功能或结构装置,只要准确有效,都采用系统整合
的方法加以利用, 相互配合;
所有涉及的技术手段,在保证长期可靠有效的前提下,采用最经济的方
案;
所有的操作功能都采用最简洁的使用方法、 做到直观方便、性能稳定以
及维护简单。
(4) 系统可扩展性原则