小型水庫動(dòng)態(tài)監(jiān)管預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用背景

水庫對(duì)防汛減災(zāi)、供水保障和農(nóng)業(yè)灌溉等至關(guān)重要。而我國(guó)現(xiàn)有水庫大多數(shù)修建于上世紀(jì)50至70年代，雖然近年來我國(guó)開展了大規(guī)模的病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固，但隨著歲月推移，仍有許多水庫陸續(xù)進(jìn)入病險(xiǎn)行列。

黨中央、國(guó)務(wù)院對(duì)水庫安全工作高度重視。黨的十九屆五中全會(huì)提出要加快病險(xiǎn)水庫除險(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)水庫除險(xiǎn)加固和運(yùn)行管護(hù)任務(wù)中，要求：2025年前，完成新出現(xiàn)病險(xiǎn)水庫的除險(xiǎn)加固，配套*重點(diǎn)小型水庫水雨情和安全監(jiān)測(cè)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)水庫安全鑒定和除險(xiǎn)加固常態(tài)化。

整體解決方案

小型水庫動(dòng)態(tài)監(jiān)管預(yù)警系統(tǒng)解決方案由大壩安全監(jiān)測(cè)、水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)、閘門遠(yuǎn)程控制、水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)4類測(cè)站構(gòu)成。

該系統(tǒng)可幫助水利局和水庫管理部門全面掌握大壩的變形、滲流、環(huán)境量等情況，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水庫水雨情，遠(yuǎn)程控制閘門開關(guān)、視頻監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況，實(shí)現(xiàn)水庫防汛和大壩安全監(jiān)測(cè)和預(yù)警，為水庫安全鑒定、水庫除險(xiǎn)加固方案制定和防汛指揮調(diào)度提供數(shù)據(jù)依據(jù)，同時(shí)滿足水庫管理現(xiàn)代化的需要。

方案一：

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)送至監(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)。

方案二：

4G/5G/北斗組網(wǎng)+軟件對(duì)接。所有測(cè)站設(shè)備統(tǒng)一上報(bào)至水庫管理部門監(jiān)管平臺(tái)，再通過WebService/OPC/數(shù)據(jù)庫對(duì)接省級(jí)水利廳監(jiān)管平臺(tái)。

方案三：

4G/5G/北斗組網(wǎng)。各測(cè)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

▊ 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)水庫安全關(guān)鍵數(shù)據(jù)，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）

              滲流（滲流壓力、滲流量）

              環(huán)境量（上下游水位、降水量、氣溫、水溫）

              壓力（應(yīng)力）

• 水雨情： 庫區(qū)降雨量、水庫水位

• 閘  門： 閘位、閘前后水位、瞬時(shí)和累計(jì)流量、每個(gè)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

▊ 視頻監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況

• 閘門運(yùn)行狀態(tài)、水庫水雨情實(shí)況、大壩周邊環(huán)境等。

▊ 智能控制閘門，三種控制方式可切換

• 遠(yuǎn)程手控：通過監(jiān)管軟件遠(yuǎn)程控制閘門的升、降，提高時(shí)效性；

• 邏輯自控：根據(jù)水庫水位，自動(dòng)升、降閘門，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行；

• 本地手控：通過閘門控制終端的按鍵操控，方便閘門現(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

• 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)越限、監(jiān)測(cè)設(shè)備故障、供電異常、通信中斷時(shí)，自動(dòng)報(bào)警。

• 報(bào)警限值可通過軟件設(shè)置。

▊ 自動(dòng)定時(shí)巡測(cè)，特殊情況下主動(dòng)選測(cè)

• 非汛期且水庫大壩運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)定時(shí)測(cè)量，采集、上報(bào)周期可任意設(shè)置。

• 汛期或大壩出現(xiàn)安全隱患等特殊情況下，可通過中心軟件對(duì)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)部位實(shí)施任意頻次測(cè)量。

▊ 智能運(yùn)算處理，綜合統(tǒng)計(jì)分析，按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、月、年報(bào)表。

• 統(tǒng)計(jì)分析滲壓、水位、雨量等物理量的歷年最大值和最小值、變幅、周期、年平均值及年變化趨勢(shì)等。

• 綜合分析，生成物理量過程曲線、分布圖和相關(guān)圖等，方便直觀分析與判斷。

▊ 具備人工測(cè)量接口，可進(jìn)行補(bǔ)測(cè)、比測(cè)

• 大壩變形觀測(cè)頻次少，也可采用人工監(jiān)測(cè)，將觀測(cè)數(shù)據(jù)輸入監(jiān)管軟件；

• 重要的監(jiān)測(cè)量（如滲壓、雨量等）除了自動(dòng)外，還需要人工比測(cè)，以檢驗(yàn)自動(dòng)化測(cè)量的正確性和準(zhǔn)確性。

說明：

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

2. 大壩主要分為土石壩和混凝土壩。

土石壩全監(jiān)測(cè)必設(shè)項(xiàng)目：變形監(jiān)測(cè)，滲流監(jiān)測(cè)，壓力/應(yīng)力監(jiān)測(cè)（中小型土石壩非必測(cè)），環(huán)境量監(jiān)測(cè)。

混凝土壩安全監(jiān)測(cè)必設(shè)項(xiàng)目：環(huán)境量監(jiān)測(cè)，變形監(jiān)測(cè)，滲流監(jiān)測(cè)，應(yīng)力、應(yīng)變及溫度監(jiān)測(cè)。

3. 太陽能或市電兩種供電方式可選。