小型水庫動態(tài)監(jiān)管預警系統(tǒng)應用背景

水庫對防汛減災、供水保障和農(nóng)業(yè)灌溉等至關(guān)重要。而我國現(xiàn)有水庫大多數(shù)修建于上世紀50至70年代，雖然近年來我國開展了大規(guī)模的病險水庫除險加固，但隨著歲月推移，仍有許多水庫陸續(xù)進入病險行列。

黨中央、國務院對水庫安全工作高度重視。黨的十九屆五中全會提出要加快病險水庫除險加固，國務院常務會議明確“十四五"期間水庫除險加固和運行管護要消除存量隱患，實現(xiàn)常態(tài)化管理。

“十四五"病險水庫除險加固和運行管護任務中，要求：2025年前，完成新出現(xiàn)病險水庫的除險加固，配套完善重點小型水庫水雨情和安全監(jiān)測設(shè)施，實現(xiàn)水庫安全鑒定和除險加固常態(tài)化。

整體解決方案

小型水庫動態(tài)監(jiān)管預警系統(tǒng)解決方案由大壩安全監(jiān)測、水雨情自動測報、閘門遠程控制、水質(zhì)在線監(jiān)測4類測站構(gòu)成。

該系統(tǒng)可幫助水利局和水庫管理部門全面掌握大壩的變形、滲流、環(huán)境量等情況，實時監(jiān)測水庫水雨情，遠程控制閘門開關(guān)、視頻監(jiān)控現(xiàn)場實況，實現(xiàn)水庫防汛和大壩安全監(jiān)測和預警，為水庫安全鑒定、水庫除險加固方案制定和防汛指揮調(diào)度提供數(shù)據(jù)依據(jù)，同時滿足水庫管理現(xiàn)代化的需要。

方案一：

LoRa轉(zhuǎn)4G/5G/北斗組網(wǎng)。監(jiān)控分站信息通過LoRa網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)控主站，再由主站通過4G/5G/北斗網(wǎng)絡(luò)上報至各級監(jiān)控中心平臺。

方案二：

4G/5G/北斗組網(wǎng)+軟件對接。所有測站設(shè)備統(tǒng)一上報至水庫管理部門監(jiān)管平臺，再通過WebService/OPC/數(shù)據(jù)庫對接省級水利廳監(jiān)管平臺。

方案三：

4G/5G/北斗組網(wǎng)。各測站設(shè)備直接上報至各級監(jiān)控中心平臺。

系統(tǒng)功能

▊ 遠程監(jiān)測水庫安全關(guān)鍵數(shù)據(jù)，實現(xiàn)信息化

• 大  壩：變形（水平位移、垂直位移、撓度、接縫位移、界面位移）

              滲流（滲流壓力、滲流量）

              環(huán)境量（上下游水位、降水量、氣溫、水溫）

              壓力（應力）

• 水雨情： 庫區(qū)降雨量、水庫水位

• 閘  門： 閘位、閘前后水位、瞬時和累計流量、每個啟閉機的運行狀態(tài)、機組電流和電壓等

• 水  質(zhì)： 色度、水溫、電導率、濁度、PH值、溶解氧、氨氮等

▊ 視頻監(jiān)控現(xiàn)場實況

• 閘門運行狀態(tài)、水庫水雨情實況、大壩周邊環(huán)境等。

▊ 智能控制閘門，三種控制方式可切換

• 遠程手控：通過監(jiān)管軟件遠程控制閘門的升、降，提高時效性；

• 邏輯自控：根據(jù)水庫水位，自動升、降閘門，實現(xiàn)自動化運行；

• 本地手控：通過閘門控制終端的按鍵操控，方便閘門現(xiàn)場調(diào)試。

▊ 異常自動報警，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患

• 監(jiān)測數(shù)據(jù)越限、監(jiān)測設(shè)備故障、供電異常、通信中斷時，自動報警。

• 報警限值可通過軟件設(shè)置。

▊ 自動定時巡測，特殊情況下主動選測

• 非汛期且水庫大壩運行穩(wěn)定時，系統(tǒng)自動定時測量，采集、上報周期可任意設(shè)置。

• 汛期或大壩出現(xiàn)安全隱患等特殊情況下，可通過中心軟件對重點監(jiān)測部位實施任意頻次測量。

▊ 智能運算處理，綜合統(tǒng)計分析，按管理要求生成各種圖表

• 自動存儲歷史數(shù)據(jù)，統(tǒng)計日、月、年報表。

• 統(tǒng)計分析滲壓、水位、雨量等物理量的歷年最大值和最小值、變幅、周期、年平均值及年變化趨勢等。

• 綜合分析，生成物理量過程曲線、分布圖和相關(guān)圖等，方便直觀分析與判斷。

▊ 具備人工測量接口，可進行補測、比測

• 大壩變形觀測頻次少，也可采用人工監(jiān)測，將觀測數(shù)據(jù)輸入監(jiān)管軟件；

• 重要的監(jiān)測量（如滲壓、雨量等）除了自動外，還需要人工比測，以檢驗自動化測量的正確性和準確性。

說明：

1. 上圖以中小型土石壩為例，依據(jù)SL551-2012《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》而設(shè)計。

2. 大壩主要分為土石壩和混凝土壩。

土石壩全監(jiān)測必設(shè)項目：變形監(jiān)測，滲流監(jiān)測，壓力/應力監(jiān)測（中小型土石壩非必測），環(huán)境量監(jiān)測。

混凝土壩安全監(jiān)測必設(shè)項目：環(huán)境量監(jiān)測，變形監(jiān)測，滲流監(jiān)測，應力、應變及溫度監(jiān)測。

3. 太陽能或市電兩種供電方式可選。