大坝孔隙水压在线监测方案
时间：2025-04-09
涉川
一、方案介绍
大坝的孔隙水压力是评估坝体渗流稳定性和整体结构安全的重要指标。随着大坝运维向数字化、智能化方向发展，传统人工巡检与离线监测已难以满足实时预警需求。本方案通过部署高精度孔隙水压监测传感器、低功耗数据采集终端与4G无线通信模块，实现对坝体内部孔隙水压的连续、远程、智能化监测，并将数据实时传输至云平台，便于管理人员通过电脑、手机等多终端随时掌握运行状态。
二、监测目标
-
实时掌握坝体孔隙水压变化趋势；
-
提前发现渗透异常，评估结构稳定性；
-
为大坝安全运行与科学管理提供数据支撑；
-
提供分级报警机制，支持多终端远程响应。
三、需求分析
|
类别
|
说明
|
|---|---|
|
数据需求
|
多点孔隙水压、深层浅层同步监测
|
|
传输方式
|
采用4G无线网络，远程传输至数据平台
|
|
功耗管理
|
支持太阳能+锂电池供电，保障连续运行
|
|
环境适应性
|
设备适用于野外、高湿、高寒等环境
|
|
报警机制
|
支持分级预警、短信/平台/APP同步推送
|
四、监测方法
监测系统主要采用埋设在坝体或坝基内的振弦式孔隙水压力传感器，传感器将水压力转化为频率信号，由采集仪进行实时采集、存储并通过内置4G模块将数据上传至远程平台，实现远程在线监控和数据管理。
五、应用原理
-
振弦传感器在孔内接触水体，随着孔隙水压力变化，传感器内部应力发生变化，频率信号随之变化；
-
数据采集器定时采集频率信号，并转换为压力值；
-
4G模块将数据实时传输至云平台或本地服务器；
-
系统平台对数据进行存储、曲线绘图、报警分析等操作；
-
管理人员可通过网页或手机小程序远程查看数据与报警信息。
六、功能特点
-
实时监测，连续获取坝体内部孔隙水压数据；
-
支持多点组网，覆盖坝体多个关键监测区域；
-
采用4G无线通信技术，无需布线，部署灵活；
-
具备本地存储与远程同步功能，保障数据不丢失；
-
平台支持趋势分析、历史曲线、导出报表等功能；
-
可设定多级报警阈值，支持短信、微信、APP报警通知；
-
支持太阳能/市电/锂电多种供电模式，适应复杂野外环境。
七、硬件清单
|
设备名称
|
主要用途
|
|---|---|
|
振弦式孔隙水压计
|
测量坝体内部孔隙水压力
|
|
智能采集终端（含4G模块）
|
数据采集、存储与无线传输
|
|
锂电池+太阳能供电系统
|
提供野外自持供电
|
|
数据显示与报警平台
|
实时数据查看、图表分析与报警推送
|
|
安装支架与防护设备
|
现场设备固定与防雨防雷防盗设计
|
八、硬件参数（示例）
|
参数名称
|
技术指标
|
|---|---|
|
量程范围
|
0～2MPa、0～5MPa（可定制）
|
|
精度等级
|
≤±0.25%FS
|
|
输出方式
|
振弦频率
|
|
防护等级
|
IP68
|
|
通信方式
|
4G（支持电信/联通/移动）
|
|
数据存储
|
支持本地Flash/SD卡备份
|
|
供电方式
|
太阳能+锂电池/市电（可选）
|
|
适应温度
|
-40℃~+80℃
|
九、方案实现步骤
-
现场调研与测点布置设计；
-
打孔并埋设孔隙水压计至指定深度；
-
安装采集终端与供电设备；
-
调试系统，配置采集周期、传输频率与报警参数；
-
平台接入测试，确保通信通畅、数据准确；
-
正式运行并远程运维管理。
十、数据分析与预警决策
-
平台提供多通道数据曲线图，展示水压波动趋势；
-
历史数据可回溯，支持PDF、Excel报表导出；
-
设置预警阈值，当孔隙水压超过设定值自动推送；
-
系统支持事件记录、预警日志管理，辅助安全研判；
-
可联动其他监测项目（如雨量、渗流、位移等）协同分析。
十一、方案优点
-
安装灵活，支持坝体不同阶段的施工和运维；
-
无线传输，高效远程管理，节约人工巡检成本；
-
数据智能分析，有效预警渗压异常，提升响应效率；
-
支持多种供电与通信方式，适应各种复杂地形和环境；
-
平台具备良好扩展性，可接入其他传感器与系统。
十二、应用领域
-
各类水库土石坝、混凝土坝安全监测；
-
河道堤防、山洪沟治理项目渗压监控；
-
城市地下涵洞、输水隧道工程安全巡检；
-
新建或改造型大坝智能监测升级项目。
十三、效益分析
-
提高大坝运行安全等级，减少安全事故；
-
降低传统人工巡检频次和误判风险；
-
提供科学数据支持运维决策与工程评估；
-
推进智慧水利、数字水库建设；
-
满足水利信息化考核与工程验收需求。
十四、案例分享
-
某山区水库部署该系统后，成功发现孔隙水压突变现象，通过及时泄洪处理避免了险情扩大；
-
某中型水库应用该系统后，运维人员工作量减少60%以上，监测数据连续率超过99.5%。