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水库大坝安全自动化监测预警系统解决方案

 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。一但出险,对下游群众的人生安全、财产安全造成巨大威胁,因此,对水库大坝安全自动化监测预警意义重大。相关水利部门也多次下发加强水库大坝安全监测的条例。

 

 方案概述 

本水库大坝安全自动化监测预警系统整合了物联网技术、传感器技术、无线网络传输技术和数据分析统计技术,通过结构变形监测、环境监测等传感器对坝体、坝肩、坝区岸坡等多项安全数据进行实时自动测量。在前端物联网网关做初步边缘计算后,再把处理过的数据通过过4G无线网络传输到云服务器进行计算分析。当测量数据超出设定的安全阈值时,可通过联动策略进行预警和联动控制。整个监测系统可全自动化完成,通过合理的计算和分析对大坝的安全运营管理进行评估和预警,以确保大坝的安全。

 

水库大坝监测的必要性

大坝正常运营时可发挥巨大的效益,但万一失事,将给下游人民 生命财产和国民经济建设带来巨大的风险,招致灾难性的后果。因此, 保证大坝安全是坝工建设和管理中的头等大事。水库大坝自动化安全监测预警系统可以有效的、正确的评估大坝的健康状况,对于水库能否正常运营起着关键性的作用。

 

 方案设计规范: 

大坝安全监测自动化系统实用化要求及验收规程(DL/T5272-2012)

土石坝安全监测技术规范(DL/T 5259-2010)

大坝安全监测自动化系统通信规约(DL/T 324-2010)

大坝安全监测数据自动采集装置(DL/T 1134-2009)

水工建筑物强震动安全监测技术规范(DL/T 5416-2009)

大坝安全监测系统验收规范(GB/T22385-2008)

《混凝土坝安全监测技术规范》(DL/T 5178-2003)

 

 系统结构 

水库大坝安全自动化监测预警系统主要由前端传感器和物联网网关、中端云服务器、后端平台软件三大部分组成。前端传感器将数据通过RS485信号传输给物联网网关,网关对数据进行初步边缘计算后再通过4G无线网络信号传输到云服务器进行分析统计。当测量数据超出设定的一级阈值时,通过视频采集设备抓拍现场的照片推送到后端软件,当测量数据超出设定的二级阈值时,可通过短信和电话的形式通知相关负责人,当测量数据超出设定的阈值时,可联动控制前端执行设备,打开或关闭对应的阀门。客户可在后端软件上查看每个测点的实时监测数据、抓拍照片、预警信息及现场实时监控画面,还可下载相关数据统计报表及数据分析报告。

 

 方案优势 

✔实时监测:7*24小时无人值守在线实时监测。

✔超限预警:当监测数据超出设定的阈值时,可通过抓拍、平台软件、短信通知等方式进行预警。

✔现场视频确认:必要时,可通过4G无线网络远程查看现场的实时监控画面。

✔联动控制:当检测数据超出设定的3级阈值时,可通过继电器触发联动打开/关闭相应的阀门进行水流量控制。

 

 主要监测项目及监测点部署 

✔坝体表面位移监测:通过在原河床初、合拢断、低质条件复杂处等关键位置安装位移传感器;

✔沉降监测:在坝体上并行安装一排精力水准仪,安装数量根据大坝整体长度来定;

✔内部变形监测:在原河床、和垄断、坝体结构及施工薄弱处安装导轮式固定测斜仪;

✔应力应变监测:用于观测面板混凝土应变,一组沿着顺坡方向安装,另一组水平方向安装;

✔土压力监测:观测点需要和孔隙水压力装在同一断面,布设3个高程进行观测;

✔裂缝监测:在坝体出现裂缝或有裂缝痕迹的位置安装部署裂缝传感器;

✔倾斜监测:在坝体上方安装倾角传感器,用于监测坝体的倾斜角度;

✔水位监测:将水温传感器安装在岸坡稳固处这种水面相对平稳的位置,

✔浸润线监测:孔隙水压计安装部署在大坝最高处、合拢段等结构地形复杂的位置;

✔降雨量监测:降雨量传感器安装在大坝周边相对空旷的位置,便于收集降雨;

✔水流量监测:水流量传感器安装在阀门出口处,用于进行出水量的统计;

✔视频监控:视频监控设备安装在大坝高处、合拢段等地形复杂的关键位置,用于远程查看现场是实际情况;

 

 主要监测仪器/传感器/设备

传感器:表面位移监测传感器、沉降监测传感器、固定测斜传感器、应变/应力传感器、内埋式土压力传感器、孔隙水压传感器、水位计传感器、水流量监测传感器、降雨量监测传感器

其它:工业级物联网网关、抓拍监控摄像头、4G流量卡、太阳能供电设备、安锐物联云平台、安锐物联在线监测软件

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