土石壩在線監測解決方案

一、監測背景

水庫大壩是水利工程領域當中十分重要的擋水型建筑物，是水庫的核心內容，我國興建大壩大部分是土石壩，運行年齡一般情況下比較長，因此很多土石壩都會帶有隱患問題，甚至會發展成病險水庫，也有可能發生壩體垮塌問題，從而會對下游人民的生命財產造成不好地影響，也會在當地社會經濟發展過程中，造成不好影響。

二、系統簡介

土石壩在線監測系統監測信息包括壩體變形監測、滲流監測和環境氣象監測等多種監測并行。土石壩在線監測系統由監測儀器、數據采集裝置、通信裝置、計算機及外部設備、數據采集和管理軟件、通信和電源線路等部分組成。主要系統架構可分為感知層、數據采集層、傳輸通信層、云平臺及移動終端組成。不同的水壩對監測信息的要求不同，所需測量的信息參數也不同。

感知層主要完成待監測物理量的信號轉換，其由多種類型采集裝置構成，主要有GNSS位移監測站、在線式測斜儀、遠程傾斜位移監測儀、應變傳感器、靜力水準儀、小型氣象站等。

數據采集層主要負責數據采集，將感知層轉換后的電信號轉換成數字信號，以方便數據遠距離傳輸。

傳輸通信層負責采集層與云平臺之間通信及數據傳輸，數據傳輸方式主要有有線傳輸和無線傳輸。有線傳輸通過光纖、網線經網關將數據發送到云平臺及云平臺數據下發；無線傳輸主要通過4G/北斗將數據傳輸到云平臺及云平臺數據下發。

應用層負責數據信息化管理，如控制指令下發和數據接收、多傳感器數據融合分析、結果展示、預警等。預警信息通過短信、微信或郵件及時發送到相關管理人員，并提示后臺及時對當前狀態進行評估。

三、系統功能

1、具有遠程傳輸功能，可通過串口利用4G/北斗網絡或局域網絡對大壩進行遠程監測，實時數據網絡傳輸確保了通訊數據的可靠性和實時性。

2、系統24小時在線監測、可人工輸入、數據庫管理、數據備份、圖形報表制作和信息查詢和發布。

3、基于通用的操作環境，具有可視化、圖文并茂的用戶界面，可方便地修改系統設置、設備參數及運行方式。

4、終端設備具有自動巡測、自檢、自診斷功能，具備掉電保護功能。

5、實現監測數據，自動采集、傳輸、存儲、分析及預警，可設置多級報警，支持彈出軟件窗口報警、短信報警及聲光報警等功能。

主要監測內容

1、變形監測

變形監測主要指的是壩體(基）的表面變形和內部變形，防滲體變形，界面、接（裂）縫和脫空變形，近壩岸坡變形以及地下洞室圍巖變形等。

土石壩在線監測系統監測的主要就是以壩體表面變形、壩體（基）內部變形、防滲體變形（混凝土面板變形、防滲墻撓度變形以及壩體心墻的水平位移及垂直位移）、界面、接（裂）縫及脫空變形監測（壩肩接縫、土石壩與混凝土建筑物接縫、土壩心墻與過渡料接觸帶、面板接縫與周邊縫、壩體裂縫，以及面板脫空等）進行設計的。在監測過程中，主要運用GNSS位移監測站、遠程傾斜位移監測儀、靜力水準儀、應變傳感器等方式進行變形監測。壩體內部垂直位移及水平位移監測，宜在橫向、縱向及垂向兼顧布置，相互配合。

2、滲流監測

土石壩滲透水溢出點的滲透坡降較陡時，壩坡就會發生流土、管涌，甚至滑坡、垮壩。對土石壩滲流進行實時在線監測可為水庫正常運行、壩體穩定提供科學依據。主要由三部分組成，分別為水庫水位監測、壩基的滲流量以及導流渠流量監測。

3、環境氣象監測

主要包括溫濕度監測、降雨監測、風速風向監測、蒸發量監測等。通過監測環境氣象，可以進一步掌握環境量的變化規律及其對大壩變形、滲流和應力等的影響情況，對水庫大壩在線監測的準確度打下了堅實的基礎。

監測內容表

五、監測依據

《土石壩安 全監測技術規范 SL 551-2012》