大壩監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

時間：2022-02-21作者：中網(wǎng)動力（北京）科技發(fā)展有限公司瀏覽：145

1、系統(tǒng)概述
       水利大壩結(jié)構(gòu)、運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜性強(qiáng)，設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維不確定性大，加之部分中小型水庫大壩缺少*監(jiān)測設(shè)備，如果發(fā)生意外變形，失事后造成的災(zāi)難也是較其嚴(yán)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(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和預(yù)警是非常必要的。利用智能感知技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、無線通訊技術(shù)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)和深度學(xué)習(xí)算法，建設(shè)水庫大壩實(shí)時動態(tài)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以為大壩提供*評估，保證大壩的*運(yùn)行，*提升水庫大壩監(jiān)測預(yù)警能力。
2、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(jì)、滲壓計(jì)、應(yīng)變計(jì)、水位計(jì)、裂縫計(jì)、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(jié)構(gòu)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(jì)算：包括網(wǎng)關(guān)、*墻、數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器和數(shù)據(jù)運(yùn)算服務(wù)；
（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(yuǎn)程大數(shù)據(jù)平臺可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時展示、曲線顯示、報表分析；

圖1  系統(tǒng)組成
3、系統(tǒng)特點(diǎn)
（1）模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)配置靈活：系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，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(shí)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(jī)APP隨時隨地下載數(shù)據(jù)；
（5）工業(yè)化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠：采用了防雷、抗電磁干擾電路設(shè)計(jì)，安裝避雷裝置確保系統(tǒng)*穩(wěn)定運(yùn)行；
4、硬件技術(shù)參數(shù)
（1） 數(shù)據(jù)采集器
  電源：7V-15V 輸入；
  工作溫度：工業(yè)級-40~80℃；
  處理器：ARM7 **，32/16 位處理器，頻率 12M~44MHz，16 位 ADC；
  通道容量：18 路模擬通道（采集電壓、電流、電阻）、8 路數(shù)字通道（開關(guān)量、頻率）、3 路 RS232、2 路 RS485；
（2） 傳感器
  見 5.1。
（3） 數(shù)據(jù)傳輸
  4G 模塊：12V 供電，支持電信、移動、聯(lián)通以及國外多個網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)間隔小于 1s；
  天通物聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星模塊：12V 供電，支持天通一號衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)間隔 1s；
  北斗終端：12V 供電，支持北斗衛(wèi)星傳輸，數(shù)據(jù)間隔 1min；
（4） 供電系統(tǒng)
  太陽能供電：確保連續(xù)陰雨天系統(tǒng)工作7天以上，太陽能板12V/50W,12V/80W,12/120等，電池(12V/40Ah，12V/65Ah，12V/120Ah等)，充放電控制器（12V/6A,,12V/8A，12V/10A 等）；
  市電：AC220V 轉(zhuǎn) 12V/5A,AC220V 轉(zhuǎn) 12V/10A 等；
  太陽能+市電：以上兩種方式組合
（5） 屏幕
  全彩 LED 屏幕：可根據(jù)客戶定制任意尺寸屏幕，UI 界面可定定制化設(shè)計(jì)，可圖形化展示文字、圖片，視頻；
  單紅 LED 屏幕：可定制任意尺寸屏幕，顯示文字信息；
5、監(jiān)測參數(shù)與監(jiān)測方法

圖2  監(jiān)測方式
   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(yīng)力應(yīng)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。
圖3 監(jiān)測參數(shù)
5.1表面位移
   壩體表面位置及變化速率(平面位移和垂直沉降)，確定大壩整體位移和變形的情況是確定壩體*性的重要指標(biāo)。表面位移常用的監(jiān)測采用GNSS和沉降儀進(jìn)行監(jiān)測。
（1）GNSS測量
  GNSS采用北斗、GPS、GLONASS等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，通過高精度定位解算，可實(shí)現(xiàn)毫米級精確定位，可對壩體實(shí)現(xiàn)高精度的位移形變監(jiān)測。
圖4 GNSS監(jiān)測示意圖
工作原理
   各北斗監(jiān)測點(diǎn)與參考點(diǎn)接收機(jī)實(shí)時接收北斗信號，并通過數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)時發(fā)送到控制中心，控制中心服務(wù)器北斗數(shù)據(jù)處理軟件解算出各監(jiān)測點(diǎn)三維坐標(biāo)，數(shù)據(jù)分析模塊獲取各監(jiān)測點(diǎn)三維坐標(biāo)，并與初始坐標(biāo)進(jìn)行對比而獲得該監(jiān)測點(diǎn)變化量。
技術(shù)參數(shù)
（2）沉降儀
  液壓式沉降儀是用于長期監(jiān)測構(gòu)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(yīng)速度快，輸出信號為 RS485 數(shù)字量，同步測量埋設(shè)點(diǎn)的溫度。
圖5 沉降示意圖
工作原理
  當(dāng)傳感器和儲液罐之間的高差產(chǎn)生變化時，傳感器感應(yīng)膜上的壓力同時產(chǎn)生變化，壓力使感應(yīng)膜的全橋硅片發(fā)生形變，形變轉(zhuǎn)化的電信號經(jīng)電纜傳輸至采集裝置，即可測出觀測點(diǎn)的沉降變化量。傳感器與儲液罐由通液管相通，傳感器所受的壓力與到儲液罐液面的高度有關(guān)。儲液罐自帶硅壓傳感器，測量儲液罐內(nèi)液位的變化量，用以修正測量點(diǎn)的測量值。
技術(shù)參數(shù)
（3）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(diǎn)內(nèi)容。
工作原理
  將機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換成可計(jì)量的、成線性比例的電信號。當(dāng)被測物體產(chǎn)生位移時，拉動與其相連接的傳感器繩索，繩索帶動傳感器傳動機(jī)構(gòu)與編碼器同步轉(zhuǎn)動；當(dāng)位移反向移動時，傳感器內(nèi)部的自動回旋裝置將自動收回繩索，并在繩索伸收過程中保持其張力不變；從而輸出一個與繩索移動量成正比例的電信號。
圖6  水平位移監(jiān)測示意圖
5.2 內(nèi)部變形
  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(diǎn)上,當(dāng)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較加準(zhǔn)確的監(jiān)測建筑物的變形情況。本儀器通過大量工程檢驗(yàn)，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**的測斜儀器。

圖7  內(nèi)部形變監(jiān)測示意圖
技術(shù)參數(shù)

5.3 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*的生命線，浸潤線的高度直接關(guān)系到壩體穩(wěn)定及*性狀，當(dāng)浸潤線埋深為0m，可產(chǎn)生管涌，是直接導(dǎo)致潰壩的原因。因此，對于浸潤線位置的監(jiān)測是水庫*監(jiān)測的重要內(nèi)容之一。監(jiān)測時在壩體內(nèi)鉆孔埋設(shè)水位管，水位管內(nèi)放入孔隙水壓計(jì)，實(shí)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(jié)合理論分析，對壩體*進(jìn)行評估。

圖8  浸潤線監(jiān)測示意圖
5.4 應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測
  混凝土應(yīng)力監(jiān)測包括混凝土壩內(nèi)部及土石壩混凝土應(yīng)力面板等?；炷撩姘鍛?yīng)力觀測的項(xiàng)目，包括面板混凝土應(yīng)變、無應(yīng)力應(yīng)變、鋼筋應(yīng)力和溫度。面板混凝土應(yīng)變觀測，各測點(diǎn)的觀測儀器應(yīng)成組布置，并位于同面板平面平行的同一平面內(nèi)。一般布置二向儀器組?；炷翍?yīng)力監(jiān)測選用內(nèi)埋式應(yīng)變計(jì)。
5.5 裂縫監(jiān)測
  在混凝土硬化過程中，由于混凝土脫水，引起收縮，或者受溫度高低的溫差影響，引起脹縮不均勻而產(chǎn)生的裂縫。在土木工程質(zhì)量檢測中常使用測縫儀（測縫計(jì)）進(jìn)行監(jiān)測，測縫儀（測縫計(jì)）適用于長期埋設(shè)在水工建筑物或其它混凝土建筑物內(nèi)或表面，測量結(jié)構(gòu)物伸縮縫或周邊縫的開合度（變形），并可同步測量埋設(shè)點(diǎn)的溫度。

圖9  裂縫監(jiān)測示意圖
技術(shù)參數(shù)
5.6 庫水位監(jiān)測
 庫水位監(jiān)測主要用來實(shí)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(yù)警，防止災(zāi)害的發(fā)生，確保人員的生命財產(chǎn)*。水庫水位監(jiān)測可選擇滲壓計(jì)或投入式水位計(jì)，超聲波水位計(jì)等方法。

圖10  庫水位監(jiān)測示意圖
技術(shù)參數(shù)
5.7 降雨量監(jiān)測
 降雨量自動化監(jiān)測采用翻斗式雨量計(jì)傳感器進(jìn)行監(jiān)測。雨水由承水器收集—經(jīng)過進(jìn)水閥—進(jìn)入貯水室—水位上升—浮子上升—傳感器讀取數(shù)據(jù)—微機(jī)控制電路輸出無源脈沖。
5.8 視頻監(jiān)測
  視頻用于監(jiān)測閘門運(yùn)行狀態(tài)、水庫水雨情實(shí)況、大壩周邊環(huán)境等
6、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(quán)限，*可靠，用戶可登陸系統(tǒng)查看下載數(shù)據(jù)， 登錄界面如圖所示：
（1）地理信息系統(tǒng)
  將監(jiān)測站采集的氣象、水質(zhì)、水文、環(huán)保、路面狀態(tài)等數(shù)據(jù)匯入系統(tǒng)。對數(shù)據(jù)的分類存儲、顯示、管理。實(shí)現(xiàn)地理信息、數(shù)據(jù)、基本信息和進(jìn)行關(guān)聯(lián)，地理信息界面見圖：
（2）數(shù)據(jù)查詢與分析
  以不同的索引查看實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)及曲線，監(jiān)測結(jié)果可瀏覽和下載，支持?jǐn)?shù)據(jù)上傳功能，數(shù)據(jù)實(shí)時顯示、歷史數(shù)據(jù)曲線顯示、列表顯示查詢界面如圖：
（3）遠(yuǎn)程視頻查看與控制
  可遠(yuǎn)程通過視頻查看現(xiàn)場狀態(tài)，調(diào)整攝像頭角度，選裝、鏡頭變焦。界面如圖所示：



中網(wǎng)動力（北京）科技發(fā)展有限公司專注于智慧,墑情,設(shè)備等

• 詞條

  詞條說明

• 森林草原火險因子綜合監(jiān)測站及預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)實(shí)施方案

  1、總體架構(gòu) 針對森林草原高危和高風(fēng)險縣火險狀況，建設(shè)基于凋落物含水率、地表溫濕度、可燃物物候、可燃物溫度、土壤含水率等關(guān)鍵火險因子監(jiān)測站和空氣溫度、空氣濕度、環(huán)境光照度、風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量、大氣壓等氣象因子火險監(jiān)測站。耦合可燃物、氣象、地形等火險要素多源感知數(shù)據(jù)，研發(fā)火險探測預(yù)警模型，構(gòu)建火險高發(fā)區(qū)域探測預(yù)警技術(shù)，提高森林草原火災(zāi)預(yù)報、高火險預(yù)警、火險形勢研判的精細(xì)化水平，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的早期識別和火

• 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

  1、系統(tǒng)概述? ? ? ? 我國幅員遼闊，地質(zhì)地貌復(fù)雜，氣候類型多樣，自然災(zāi)害隱患多，分布廣，是世界上地質(zhì)災(zāi)害較嚴(yán)重、受威脅人口較多的國家之一。我國地質(zhì)災(zāi)害主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、沉降、地裂縫等，具有分布廣泛、活動頻繁、危害嚴(yán)重的特點(diǎn)。因此通過合理布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測坡體表面位移、內(nèi)部形變、地表裂縫、地下水位、孔隙水壓力、降雨量、土壤含水量、次聲、

• 紅外植被覆蓋度測量系統(tǒng)

  設(shè)備組成： *1．系統(tǒng)由多光譜紅外成像設(shè)備，控制平板，伸縮桿及植被覆蓋度軟件(PPC和PC端）等組成 設(shè)備參數(shù)： *1.多種和一種顏色的同時分析，計(jì)算精度準(zhǔn)確。圖片及輸出文件有GPS位置信息。 2.圖片裁剪、縮小、放大、平移、全副居中等功能。加入自定義剪裁功能可分析任何不規(guī)則圖片，有利于樣方選取。 3.單圖計(jì)算覆蓋度或郁閉度和批量處理計(jì)算兩種模式，并自動求平均數(shù)。 *4.PPC端軟件選色分采取自動

• 草地環(huán)境微氣象監(jiān)測站方案

  ZW-QXST-C3型草地環(huán)境微氣象監(jiān)測站1、產(chǎn)品簡介草地環(huán)境微氣象監(jiān)測站(ZW-QXST-C3型)是一種**于監(jiān)測草地生態(tài)氣候環(huán)境要素的集氣象數(shù)據(jù)采集存儲、無線傳輸和草地監(jiān)測云平臺數(shù)據(jù)統(tǒng)一分析管理于一體的**自動觀測系統(tǒng)。草地環(huán)境微氣象監(jiān)測站(ZW-QXST-C3型)系統(tǒng)具體由氣象傳感器、氣象數(shù)據(jù)采集器、通訊系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、整體支架、計(jì)算機(jī)氣象軟件六部分組成?？赏瑫r監(jiān)測大氣溫度、大氣濕度、雨