水库大坝安全自动化监测
时间:2025-06-07
涉川
方案介绍
本方案通过部署多种传感器设备与物联网采集系统,对水库大坝的变形、渗漏、水位、雨量、水压等关键安全指标进行全天候、实时在线自动监测。结合4G/北斗/光纤通信技术与大数据分析平台,形成“感知-传输-分析-预警-决策”闭环管理机制,保障大坝结构安全运行,有效防范安全事故。
本方案通过部署多种传感器设备与物联网采集系统,对水库大坝的变形、渗漏、水位、雨量、水压等关键安全指标进行全天候、实时在线自动监测。结合4G/北斗/光纤通信技术与大数据分析平台,形成“感知-传输-分析-预警-决策”闭环管理机制,保障大坝结构安全运行,有效防范安全事故。

监测目标
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实时监测坝体内部与表面变形情况
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监测坝体渗压、渗流及渗漏变化
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动态掌握水库水位、雨量、地表位移、温度等变化
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建立大坝运行状态评价体系与安全预警机制
需求分析
水库大坝长期承担防洪、供水、灌溉、发电等功能,其结构安全性对下游人民生命财产安全至关重要。传统人工巡检难以及时发现隐患,自动化、数字化、智能化监测需求日益迫切。
水库大坝长期承担防洪、供水、灌溉、发电等功能,其结构安全性对下游人民生命财产安全至关重要。传统人工巡检难以及时发现隐患,自动化、数字化、智能化监测需求日益迫切。
监测方法
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位移监测:采用GNSS、倾角计、激光测距仪、光纤光栅传感器
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渗流监测:渗压计、渗流计、孔隙水压力计等监测内部渗透情况
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水位与雨量监测:超声波水位计、雷达水位计、翻斗式雨量计
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裂缝监测:裂缝计、位移计监测裂缝宽度变化
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地温监测:多点温度计测量坝体内部温度分布
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数据采集与通信:DTU控制器+4G/光纤/NB-IoT无线数据传输
应用原理
基于传感器实时感知原理、压力变化监测原理、形变响应原理,配合采集器定时采集数据,通过无线或有线方式传输至监控平台,平台分析传感器数据变化趋势并结合预设阈值进行智能判断和预警。
基于传感器实时感知原理、压力变化监测原理、形变响应原理,配合采集器定时采集数据,通过无线或有线方式传输至监控平台,平台分析传感器数据变化趋势并结合预设阈值进行智能判断和预警。
功能特点
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多参数协同实时在线监测
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支持数据远程采集与异常预警
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系统结构模块化,易扩展升级
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云平台支持趋势分析、报表输出、AI辅助判断
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可接入政府水利监管平台,实现区域集中管理
硬件清单
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GNSS位移监测模块
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渗压计、渗流计、孔隙水压力计
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倾角传感器、裂缝计、光纤测斜仪
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超声波/雷达水位计、雨量计
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数据采集终端(DTU/RTU)
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通信模块(4G、北斗、LoRa、光纤)
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电源系统(太阳能+蓄电池)
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数据云平台及大坝安全管理软件
硬件参数(量程、精度)
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GNSS位移:精度±2mm
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倾角传感器:量程±30°,精度±0.05°
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渗压计:量程0~2MPa,精度±0.1%FS
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水位计:量程0~30m,精度±0.5cm
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雨量计:0.2mm分辨率,精度±3%
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通信方式:4G/北斗/光纤,支持断点续传
方案实现
在大坝结构关键部位如坝顶、坝坡、坝体内部、坝脚等布设各类传感器,设立分布式采集点并接入无线通信系统,实现分区分层数据监控。数据通过传输网关上传至云平台,平台设置分级报警阈值,结合历史数据进行趋势分析和风险预警。
在大坝结构关键部位如坝顶、坝坡、坝体内部、坝脚等布设各类传感器,设立分布式采集点并接入无线通信系统,实现分区分层数据监控。数据通过传输网关上传至云平台,平台设置分级报警阈值,结合历史数据进行趋势分析和风险预警。
数据分析
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位移、倾角趋势曲线分析
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渗流与渗压异常波动识别
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水位、雨量变化与坝体反应关联分析
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多维数据对比建模,实现安全等级评估
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报警记录统计、风险地图展示
预警决策
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异常变形、裂缝扩大、渗压升高自动预警
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提供调度建议、人工巡检建议
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按风险等级进行红黄蓝分级报警推送
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支持短信、微信、平台弹窗多渠道报警
方案优点
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提高监测自动化水平,全天候运行无盲区
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实时掌握坝体结构运行状态,隐患早发现
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降低人工巡检频次与成本,提高监管效率
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构建大坝数字孪生模型,辅助科学管理
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提高应急响应速度和科学决策能力
应用领域
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水库大坝(混凝土坝、土石坝)结构安全监测
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拦河坝、小型水库、中型水利枢纽
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水库除险加固与运行管理单位
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大坝智能化、数字化管理平台建设
效益分析
本方案的实施能有效提高水库大坝安全运行管理水平,提前识别结构性风险,避免垮坝等重大事故。通过减少人工频次、减少安全事故,实现社会、经济与生态多重效益,具有极高的投资回报率与现实价值。
本方案的实施能有效提高水库大坝安全运行管理水平,提前识别结构性风险,避免垮坝等重大事故。通过减少人工频次、减少安全事故,实现社会、经济与生态多重效益,具有极高的投资回报率与现实价值。
国标规范
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GB 50286-2013《水工监测仪器安装工程技术规范》
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SL 265-2021《水库大坝安全监测技术规范》
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SL 651-2014《水文自动测报系统技术规范》
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GB/T 11845-2019《水流速度的测量方法》
参考文献
《水工建筑物监测技术与实践》
《大坝安全监测及信息系统构建》
《水利物联网关键技术及应用研究》
《水工建筑物监测技术与实践》
《大坝安全监测及信息系统构建》
《水利物联网关键技术及应用研究》
案例分享
四川某中型水库大坝部署集GNSS、渗压、裂缝、位移等多参数传感器系统,结合太阳能供电、4G无线传输和平台智能分析功能,实现全天候自动安全监测。系统成功预警一次因暴雨引起的坝体沉降异常,指导及时调度,避免险情扩大,现已在多个水库推广。
四川某中型水库大坝部署集GNSS、渗压、裂缝、位移等多参数传感器系统,结合太阳能供电、4G无线传输和平台智能分析功能,实现全天候自动安全监测。系统成功预警一次因暴雨引起的坝体沉降异常,指导及时调度,避免险情扩大,现已在多个水库推广。
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