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平升電子案例 | 水庫安全監測分析管理信息化系統

供稿:唐山平升電子技術開發有限公司 2021/3/18 11:03:33
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應用背景

水庫對防汛減災、供水保障和農業灌溉等至關重要。而我國現有水庫大多數修建於上世紀50至70年代,雖然近年來我國開展了大規模的病險水庫除險加固,但隨着歲月推移,仍有許多水庫陸續進入病險行列。

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,實現常態化管理。

“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測設施,實現水庫安全鑑定和除險加固常態化。

 

整體解決方案

水庫安全監測自動化系統解決方案由大壩安全監測、水雨情自動測報、閘門遠程控制、水質在線監測4類測站構成。

該系統可幫助水利局和水庫管理部門全面掌握大壩的變形、滲流、環境量等情況,實時監測水庫水雨情,遠程控制閘門開關、視頻監控現場實況,實現水庫防汛和大壩安全監測和預警,為水庫安全鑑定、水庫除險加固方案制定和防汛指揮調度提供數據依據,同時滿足水庫管理現代化的需要。

方案一:

LoRa轉4G/5G/北斗組網。監控分站信息通過LoRa網絡發送至監控主站,再由主站通過4G/5G/北斗網絡上報至各級監控中心平台。

    

LoRa轉4G/5G/北斗組網

     

方案二:

4G/5G/北斗組網+軟件對接。所有測站設備統一上報至水庫管理部門監管平台,再通過WebService/OPC/數據庫對接省級水利廳監管平台。

4G/5G/北斗組網+軟件對接

     

方案三:

4G/5G/北斗組網。各測站設備直接上報至各級監控中心平台。

    

4G/5G/北斗組網

    

系統功能

▊ 遠程監測水庫安全關鍵數據,實現信息化

• 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)

              環境量(上下游水位、降水量、氣温、水温)

              壓力(應力)

• 水雨情: 庫區降雨量、水庫水位

• 閘  門: 閘位、閘前後水位、瞬時和累計流量、每個啓閉機的運行狀態、機組電流和電壓等

• 水  質: 色度、水温、電導率、濁度、PH值、溶解氧、氨氮等

   

▊ 視頻監控現場實況

• 閘門運行狀態、水庫水雨情實況、大壩周邊環境等。

  

▊ 智能控制閘門,三種控制方式可切換

• 遠程手控:通過監管軟件遠程控制閘門的升、降,提高時效性;

• 邏輯自控:根據水庫水位,自動升、降閘門,實現自動化運行;

• 本地手控:通過閘門控制終端的按鍵操控,方便閘門現場調試。

  

▊ 異常自動報警,及時發現安全隱患

• 監測數據越限、監測設備故障、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定時,系統自動定時測量,採集、上報週期可任意設置。

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

  

▊ 智能運算處理,綜合統計分析,按管理要求生成各種圖表

• 自動存儲歷史數據,統計日、月、年報表。

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

• 綜合分析,生成物理量過程曲線、分佈圖和相關圖等,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,也可採用人工監測,將觀測數據輸入監管軟件;

• 重要的監測量(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。

     

各測站設備

    

大壩安全監測站


説明:

1. 上圖以中小型土石壩為例,依據SL551-2012《土石壩安全監測技術規範》而設計。

2. 大壩主要分為土石壩和混凝土壩。

土石壩全監測必設項目:變形監測,滲流監測,壓力/應力監測(中小型土石壩非必測),環境量監測。

混凝土壩安全監測必設項目:環境量監測,變形監測,滲流監測,應力、應變及温度監測。

3. 太陽能或市電兩種供電方式可選。

   

水雨情自動測報站

閘門遠程控制站

水質在線監測站

    

系統軟件

    

大壩安全監測界面

大壩安全監測界面

     

水雨情自動測報界面

水雨情自動測報界面

    

輸水洞/溢洪道閘門監控界面

輸水洞/溢洪道閘門監控界面

      

系統優勢

★ 成熟對接全部省水文監管平台

    • 採用標準水文規約的省平台

    • 在水文監測數據通信規約(SL651-2014)基礎上做了擴展的四川、山西、湖南、河北省平台

  

★ 通過水利部權威檢測

    • 水文監測數據通信規約(SL651-2014)

    • 四川省水文測報系統技術規約(SCSW008-2011)

    • 特殊區域水文、水資源數據安全採集系統RTU追加測試

    • 水文自動測報系統設備 遙測終端機(SLT180-2015)/(SLT180-1996)

    

★ 4G/5G、北斗雙通道通訊,數據傳輸更可靠

    • 4G/5G信號正常時,監測終端自動選用4G/5G網絡與中心通信。

    • 極端惡劣天氣導致4G/5G信號差或網絡中斷時,監測終端啓用北斗通信。

   

★ 多種上報協議可選

    • 支持標準水文、水資源、MQTT、環保等對上通信規約/協議,其它通訊協議可定製。

   

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審核編輯(劉婷)
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