水利大壩結構、運行環(huán)境復雜性強，設計、施工、運維不確定性大，加之部分中小型水庫大壩缺少安全監(jiān)測設備，如果發(fā)生意外變形，失事后造成的災難也是極其嚴重的。因此對大壩的表面位移、水平位移、滲壓力、水庫水位、降雨量、視頻等參數(shù)進行實時監(jiān)測和預警是非常必要的。利用智能感知技術、數(shù)據(jù)采集技術、無線通訊技術、云計算、大數(shù)據(jù)技術和深度學習算法，建設水庫大壩實時動態(tài)監(jiān)測預警系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以為大壩提供安全評估，保證大壩的安全運行，全面提升水庫大壩監(jiān)測預警能力。

1、系統(tǒng)組成

    整個系統(tǒng)由數(shù)據(jù)感知、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)展示五個部分組成，如圖1所示：

（1）數(shù)據(jù)感知：GNSS、沉降儀、孔隙水壓計、滲壓計、應變計、水位計、裂縫計、測斜儀、降雨（雪）、視頻等參數(shù)；

（2）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：包括數(shù)據(jù)采集器、供電系統(tǒng)、避雷裝置、結構件；

（3）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)：數(shù)據(jù)可通過4G模塊、天通一號衛(wèi)星模塊、北斗短報文模塊、Lora模塊等多種傳輸方式；

（4）數(shù)據(jù)存儲與計算：包括網(wǎng)關、防火墻、數(shù)據(jù)存儲服務器和數(shù)據(jù)運算服務；

（5）數(shù)據(jù)展示：現(xiàn)場通過全彩LED大屏顯示數(shù)據(jù)、圖片與視頻，遠程大數(shù)據(jù)平臺可以對數(shù)據(jù)進行實時展示、曲線顯示、報表分析；

2、系統(tǒng)特點

（1）模塊化設計，系統(tǒng)配置靈活：系統(tǒng)采用模塊化設計可任意組合，根據(jù)需要增減傳感器種類和傳感器數(shù)量，兼容多種傳輸方式，供電系統(tǒng)根據(jù)需求配置，多個采集器可級聯(lián)使用；

（2）多種通訊模式，數(shù)據(jù)無死角傳輸：可采用4G模塊、衛(wèi)星模塊、loar、有限等多種數(shù)據(jù)傳輸方式，確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠傳輸；

（3）低功耗設計，多種供電方式：觀測站采市電、太陽能/蓄電池以及市電+太陽能三種供電方式，保證系統(tǒng)在無電地區(qū)常年穩(wěn)定工作；

（4）四種展示形式，數(shù)據(jù)實時查詢：可在現(xiàn)場通過采集器自帶的觸摸屏查看數(shù)據(jù)，LED大屏幕展示數(shù)據(jù)，互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺瀏覽數(shù)據(jù)，手機APP隨時隨地下載數(shù)據(jù)；

（5）工業(yè)化設計，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠：采用了防雷、抗電磁干擾電路設計，安裝避雷裝置確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行；

3、監(jiān)測參數(shù)與監(jiān)測方法

監(jiān)測參數(shù)

監(jiān)測參數(shù)包括表面位移、內(nèi)部變形、浸潤線監(jiān)（水位監(jiān)測、孔隙水壓力監(jiān)測）、應力應變監(jiān)測、裂縫監(jiān)測、庫水位監(jiān)測、降雨量監(jiān)測、視頻監(jiān)測。

GNSS采用北斗、GPS、GLONASS等衛(wèi)星導航系統(tǒng)，通過高精度定位解算，可實現(xiàn)毫米級精確定位，可對壩體實現(xiàn)高精度的位移形變監(jiān)測。 

沉降儀

液壓式沉降儀是用于長期監(jiān)測構筑物內(nèi)外部的沉降，廣泛適用大壩、橋梁、邊坡、地基、公路路堤、工民用建筑等，以及回填土體的內(nèi)、外部沉降變形的監(jiān)測。液壓式沉降儀分辨率高、穩(wěn)定性好、響應速度快，輸出信號為 RS485 數(shù)字量，同步測量埋設點的溫度。

拉線位移傳感器

拉線位移傳感器用于野外環(huán)境的主要用于地表位移監(jiān)測。壩體位移是大壩自動監(jiān)測的重點內(nèi)容。

串聯(lián)式固定測斜儀主要用于長期自動監(jiān)測大壩、深基坑、邊坡、地基、建筑

橋梁、船泊平臺等水平位移及傾角。通過鉆孔方式，將測斜探頭通過連桿方式埋

入地下，測建船泊,平臺,筑物和橋梁則直接將探頭固定在被測點上,當基坑、邊

坡、地基,橋梁和建筑物產(chǎn)生形變或船泊平臺傾斜時，測斜探頭隨之傾斜，可精

確測出水平位移量或傾角，在鉆孔內(nèi)安裝多只測斜儀可以更加準確的監(jiān)測建筑物

的變形情況。本儀器通過大量工程檢驗，測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，操作簡便，適合各

種環(huán)境，是目前專用的測斜儀器。

浸潤線監(jiān)測

浸潤線是水從土壩(或土堤)迎水面，經(jīng)過壩體向下游滲透所形成的自由水面和壩體橫剖面的相交線。浸潤線是大壩安全的生命線，浸潤線的高度直接關系到壩體穩(wěn)定及安全性狀，當浸潤線埋深為0m，可產(chǎn)生管涌，是直接導致潰壩的原因。因此，對于浸潤線位置的監(jiān)測是水庫安全監(jiān)測的重要內(nèi)容之一。監(jiān)測時在壩體內(nèi)鉆孔埋設水位管，水位管內(nèi)放入孔隙水壓計，實時監(jiān)測測壓管內(nèi)水位，繪制浸潤面，判斷壩體內(nèi)水位的變化，結合理論分析，對壩體安全進行評估。

庫水位監(jiān)測

庫水位監(jiān)測主要用來實時監(jiān)測水庫水位的變化狀況，特別是在汛期降雨、水庫水位監(jiān)測可起到提前預警，防止災害的發(fā)生，確保人員的生命財產(chǎn)安全。水庫水位監(jiān)測可選擇滲壓計或投入式水位計，超聲波水位計等方法.

降雨量監(jiān)測

降雨量自動化監(jiān)測采用翻斗式雨量計傳感器進行監(jiān)測。雨水由承水器收集—經(jīng)過進水閥—進入貯水室—水位上升—浮子上升—傳感器讀取數(shù)據(jù)—微機控制電路輸出無源脈沖。

視頻監(jiān)測

視頻用于監(jiān)測閘門運行狀態(tài)、水庫水雨情實況、大壩周邊環(huán)境等。

大數(shù)據(jù)平臺

大數(shù)據(jù)平臺操作簡潔，容易上手。支持監(jiān)測數(shù)據(jù)的查看，處理，分析，評價，管理等需求。為每個客戶分配權限，安全可靠，用戶可登陸系統(tǒng)查看下載數(shù)據(jù)。