水庫監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)
水庫監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用背景
對(duì)水庫防洪減災(zāi)、供水保障、農(nóng)業(yè)灌溉都非常重要。然而，中國現(xiàn)有的水庫大多建于20世紀(jì)50年代至70年代。雖然近年來我國進(jìn)行了大規(guī)模的病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固，但隨著時(shí)間的推移，許多水庫進(jìn)入了病險(xiǎn)水庫的行列。
黨中央、國務(wù)院高度重視水庫安全。黨的十九屆五中全會(huì)提出，加快病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固。國務(wù)院常務(wù)會(huì)議明確，“十四五”期間，水庫除險(xiǎn)加固和運(yùn)行管護(hù)要消除存量隱患，實(shí)現(xiàn)常態(tài)化管理。
“十四五”病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固運(yùn)行管理任務(wù)中要求，2025年前，完成新增病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固，完善重點(diǎn)小型水庫水雨情和安全監(jiān)測設(shè)施，實(shí)現(xiàn)水庫安全鑒定加固常態(tài)化。
整體解決方案
水庫監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)解決方案由大壩安全監(jiān)測、水雨情自動(dòng)監(jiān)測、閘門遠(yuǎn)程控制、水質(zhì)在線監(jiān)測四種站點(diǎn)組成。
該系統(tǒng)可以幫助水利局和水庫管理部門全面掌握大壩的變形、滲流和環(huán)境量，實(shí)時(shí)監(jiān)控水庫的水雨情，遠(yuǎn)程控制閘門啟閉，視頻監(jiān)控現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)水庫防洪和大壩安全的監(jiān)測預(yù)警，為水庫安全鑒定、水庫加固方案制定和防洪指揮調(diào)度提供數(shù)據(jù)依據(jù)，滿足水庫管理現(xiàn)代化的需要。
選項(xiàng)1:
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)送到監(jiān)控主站，再由主站通過4G/5G/北斗網(wǎng)絡(luò)上報(bào)至各級(jí)監(jiān)控中心平臺(tái)。
選項(xiàng)2:
4G/5G/北斗組網(wǎng)+軟件對(duì)接。所有站場設(shè)備上報(bào)水庫管理處監(jiān)管平臺(tái)，再通過WebService/OPC/ database接入省水利廳監(jiān)管平臺(tái)。
選項(xiàng)3:
4G/5G/北斗組網(wǎng)。各站設(shè)備直接上報(bào)至各級(jí)監(jiān)控中心平臺(tái)。
系統(tǒng)功能
▊水庫安全關(guān)鍵數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)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)
滲漏(滲透壓力、滲透流量)
環(huán)境量(上下游水位、降水量、氣溫、水溫)
壓力(應(yīng)力)
雨情:庫區(qū)降雨量和水庫水位。
閘門:閘門位置、閘門前后水位、瞬時(shí)和累積流量、每臺(tái)啟閉機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、機(jī)組電流和電壓等。
水質(zhì):色度、水溫、電導(dǎo)率、濁度、PH值、溶解氧、氨氮等。
▊現(xiàn)場視頻監(jiān)控
閘門運(yùn)行狀態(tài)、水庫水雨情、大壩周邊環(huán)境等。
▊智能控制閘門，三種控制模式可切換。
遠(yuǎn)程手動(dòng)控制:閘門的升降可由監(jiān)控軟件遠(yuǎn)程控制，提高時(shí)效性；
邏輯控制:根據(jù)水庫水位，自動(dòng)升降閘門，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作；
本地手動(dòng)控制:通過閘門控制終端的按鍵控制，方便閘門的現(xiàn)場調(diào)試。
▊異常自動(dòng)報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患。
當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超限、監(jiān)測設(shè)備故障、供電異常、通訊中斷時(shí)，會(huì)自動(dòng)報(bào)警。
報(bào)警限值可以通過軟件設(shè)置。
▊自動(dòng)定期調(diào)查，特殊情況下主動(dòng)調(diào)查選擇。
非汛期水庫大壩穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)定時(shí)測量，采集上報(bào)周期可任意設(shè)定。
或者在汛期大壩存在安全隱患等特殊情況下，可以通過中心軟件對(duì)重點(diǎn)監(jiān)控部位進(jìn)行任意頻率測量。
▊智能運(yùn)算處理，綜合統(tǒng)計(jì)分析，并根據(jù)管理要求生成各種圖表。
自動(dòng)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)日?qǐng)?bào)，月報(bào)和年報(bào)。
分析歷年來滲壓、水位、降雨量等物理量的大小值、幅度、周期、年平均值、年變化趨勢(shì)。
綜合分析，生成物理量過程曲線、分布圖和相關(guān)圖等。，便于直觀分析判斷。
▊帶手動(dòng)測量接口，可用于輔助測量和對(duì)比測量。
大壩變形觀測頻率較少，也可采用人工監(jiān)測，將觀測數(shù)據(jù)輸入監(jiān)理軟件；
除自動(dòng)化外，重要的監(jiān)測量(如滲壓、降雨量等。)需要手動(dòng)比對(duì)，檢查自動(dòng)測量的正確性和準(zhǔn)確性。
各站設(shè)備
描述:
1.上圖以中小型土石壩為例，按《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(SL551-2012)設(shè)計(jì)。
2.大壩主要分為土石壩和混凝土壩。
土石壩的完整監(jiān)測必須包括變形監(jiān)測、滲流監(jiān)測、壓力/應(yīng)力監(jiān)測(中小型土石壩不需要)和環(huán)境監(jiān)測。
大壩安全監(jiān)測必須包括環(huán)境監(jiān)測、變形監(jiān)測、滲流監(jiān)測、應(yīng)力、應(yīng)變和溫度監(jiān)測。
3.兩種供電方式，太陽能供電或市電供電可選。
系統(tǒng)軟件
大壩安全監(jiān)控界面
自動(dòng)雨量監(jiān)測和報(bào)告接口
輸水隧洞/泄洪閘監(jiān)控界面
系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
★成熟對(duì)接所有省級(jí)水文監(jiān)管平臺(tái)
采用標(biāo)準(zhǔn)水文協(xié)議的省級(jí)平臺(tái)
在《水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信協(xié)議》(SL651-2014)的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了四川、山西、湖南、河北四省平臺(tái)。
★通過水利部權(quán)威檢測。
水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信協(xié)議(SL651-2014)
《四川省水文預(yù)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》( SCSW008-2011)
專用區(qū)域水文水資源數(shù)據(jù)安全采集系統(tǒng)RTU補(bǔ)充測試
水情自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)遙測終端(SLT180-2015)/(SLT180-1996)
★ 4G/5G，北斗雙通道通信，數(shù)據(jù)傳輸更可靠
當(dāng)4G/5G信號(hào)正常時(shí)，監(jiān)控終端自動(dòng)選擇4G/5G網(wǎng)絡(luò)與中心通信。
當(dāng)極端天氣導(dǎo)致4G/5G信號(hào)差或網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，監(jiān)控終端啟用北斗通信。
★多個(gè)報(bào)告協(xié)議是可選的。
支持水文、水資源、MQTT、環(huán)保等標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議/協(xié)議?？梢远ㄖ破渌ㄐ艆f(xié)議。
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