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大坝监测系统解决方案

2022-01-05 15:03:14779

水利大坝结构、运行环境复杂性强,设计、施工、运维不确定性大,加之部分中小型水库大坝缺少安全监测设备,如果发生意外变形,失事后造成的灾难也是极其严重的。因此对大坝的表面位移、水平位移、渗压力、水库水位、降雨量、视频等参数进行实时监测和预警是非常必要的。利用智能感知技术、数据采集技术、无线通讯技术、云计算、大数据技术和深度学习算法,建设水库大坝实时动态监测预警系统,该系统可以为大坝提供安全评估,保证大坝的安全运行,全面提升水库大坝监测预警能力。

1、系统组成

    整个系统由数据感知、数据采集、数据传输、数据处理、数据展示五个部分组成,如图1所示:

(1)数据感知:GNSS、沉降仪、孔隙水压计、渗压计、应变计、水位计、裂缝计、测斜仪、降雨(雪)、视频等参数;

(2)数据采集系统:包括数据采集器、供电系统、避雷装置、结构件;

(3)数据传输系统:数据可通过4G模块、天通一号卫星模块、北斗短报文模块、Lora模块等多种传输方式;

(4)数据存储与计算:包括网关、防火墙、数据存储服务器和数据运算服务;

(5)数据展示:现场通过全彩LED大屏显示数据、图片与视频,远程大数据平台可以对数据进行实时展示、曲线显示、报表分析;

2、系统特点

(1)模块化设计,系统配置灵活:系统采用模块化设计可任意组合,根据需要增减传感器种类和传感器数量,兼容多种传输方式,供电系统根据需求配置,多个采集器可级联使用;

(2)多种通讯模式,数据无死角传输:可采用4G模块、卫星模块、loar、有限等多种数据传输方式,确保数据稳定可靠传输;

(3)低功耗设计,多种供电方式:观测站采市电、太阳能/蓄电池以及市电+太阳能三种供电方式,保证系统在无电地区常年稳定工作;

(4)四种展示形式,数据实时查询:可在现场通过采集器自带的触摸屏查看数据,LED大屏幕展示数据,互联网大数据平台浏览数据,手机APP随时随地下载数据;

(5)工业化设计,系统稳定可靠:采用了防雷、抗电磁干扰电路设计,安装避雷装置确保系统安全稳定运行;

3、监测参数与监测方法

监测参数

监测参数包括表面位移、内部变形、浸润线监(水位监测、孔隙水压力监测)、应力应变监测、裂缝监测、库水位监测、降雨量监测、视频监测。

GNSS采用北斗、GPS、GLONASS等卫星导航系统,通过高精度定位解算,可实现毫米级精确定位,可对坝体实现高精度的位移形变监测。 

沉降仪

液压式沉降仪是用于长期监测构筑物内外部的沉降,广泛适用大坝、桥梁、边坡、地基、公路路堤、工民用建筑等,以及回填土体的内、外部沉降变形的监测。液压式沉降仪分辨率高、稳定性好、响应速度快,输出信号为 RS485 数字量,同步测量埋设点的温度。

拉线位移传感器

拉线位移传感器用于野外环境的主要用于地表位移监测。坝体位移是大坝自动监测的重点内容。

串联式固定测斜仪主要用于长期自动监测大坝、深基坑、边坡、地基、建筑

桥梁、船泊平台等水平位移及倾角。通过钻孔方式,将测斜探头通过连杆方式埋

入地下,测建船泊,平台,筑物和桥梁则直接将探头固定在被测点上,当基坑、边

坡、地基,桥梁和建筑物产生形变或船泊平台倾斜时,测斜探头随之倾斜,可精

确测出水平位移量或倾角,在钻孔内安装多只测斜仪可以更加准确的监测建筑物

的变形情况。本仪器通过大量工程检验,测试数据稳定可靠,操作简便,适合各

种环境,是目前专用的测斜仪器。

浸润线监测

浸润线是水从土坝(或土堤)迎水面,经过坝体向下游渗透所形成的自由水面和坝体横剖面的相交线。浸润线是大坝安全的生命线,浸润线的高度直接关系到坝体稳定及安全性状,当浸润线埋深为0m,可产生管涌,是直接导致溃坝的原因。因此,对于浸润线位置的监测是水库安全监测的重要内容之一。监测时在坝体内钻孔埋设水位管,水位管内放入孔隙水压计,实时监测测压管内水位,绘制浸润面,判断坝体内水位的变化,结合理论分析,对坝体安全进行评估。

库水位监测

库水位监测主要用来实时监测水库水位的变化状况,特别是在汛期降雨、水库水位监测可起到提前预警,防止灾害的发生,确保人员的生命财产安全。水库水位监测可选择渗压计或投入式水位计,超声波水位计等方法.

降雨量监测

降雨量自动化监测采用翻斗式雨量计传感器进行监测。雨水由承水器收集—经过进水阀—进入贮水室—水位上升—浮子上升—传感器读取数据—微机控制电路输出无源脉冲。

视频监测

视频用于监测闸门运行状态、水库水雨情实况、大坝周边环境等。

大数据平台

大数据平台操作简洁,容易上手。支持监测数据的查看,处理,分析,评价,管理等需求。为每个客户分配权限,安全可靠,用户可登陆系统查看下载数据。