水利大壩作為防洪、發(fā)電、供水等核心水利基礎(chǔ)設(shè)施，其安全穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到下游區(qū)域人民生命財(cái)產(chǎn)安全與生態(tài)平衡。

水利大壩自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案，融合物聯(lián)網(wǎng)、北斗定位、云計(jì)算、人工智能及數(shù)字孿生技術(shù)，構(gòu)建天空地一體化全要素自動(dòng)化監(jiān)測(cè)體系，實(shí)現(xiàn)大壩運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)感知、數(shù)據(jù)智能分析、風(fēng)險(xiǎn)精準(zhǔn)報(bào)警與管理高效協(xié)同，為大壩全生命周期安全管控提供全方位技術(shù)支撐。

一、系統(tǒng)架構(gòu)

水利大壩自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用分層架構(gòu)設(shè)計(jì)，從上至下分為應(yīng)用服務(wù)層、分析報(bào)警層、數(shù)據(jù)處理層、傳輸層與感知層，各層級(jí)無(wú)縫銜接，形成閉環(huán)管理體系，同時(shí)支持公有云、私有云、混合云部署模式，適配單壩與大壩群集中管控需求。

1、感知層：全要素?cái)?shù)據(jù)采集終端

作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)源頭，感知層通過(guò)在大壩壩體、壩基、庫(kù)岸及周邊區(qū)域布設(shè)高精度傳感器與監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多維度參數(shù)實(shí)時(shí)采集，覆蓋變形、滲流、應(yīng)力應(yīng)變、水文氣象及環(huán)境等核心監(jiān)測(cè)指標(biāo)，構(gòu)建無(wú)死角感知網(wǎng)絡(luò)。

2、傳輸層：多鏈路冗余通信網(wǎng)絡(luò)

針對(duì)大壩多地處偏遠(yuǎn)、地形復(fù)雜的特點(diǎn)，采用多鏈路融合+冗余備份設(shè)計(jì)，確保數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、安全、穩(wěn)定傳輸，同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)本地緩存，避免極端環(huán)境下數(shù)據(jù)丟失。

3、數(shù)據(jù)處理層：海量數(shù)據(jù)智能處置中心

基于云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)，構(gòu)建分布式數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量原始數(shù)據(jù)的清洗、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、校驗(yàn)與初步分析，為上層應(yīng)用提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)支撐。

4、應(yīng)用服務(wù)層：全場(chǎng)景可視化管理平臺(tái)

采用B/S開(kāi)發(fā)模式與微服務(wù)架構(gòu)，支持Web端、APP端、小程序端多端協(xié)同，提供數(shù)據(jù)可視化、巡檢管理、報(bào)表生成、權(quán)限管控等功能模塊，適配不同角色管理需求。

二、核心功能

1、全面感知與數(shù)據(jù)采集

系統(tǒng)通過(guò)傳感器自動(dòng)采集關(guān)鍵數(shù)據(jù)：

①變形監(jiān)測(cè)：GNSS、靜力水準(zhǔn)儀等監(jiān)測(cè)壩體位移、沉降、傾斜。

②滲流監(jiān)測(cè)：滲壓計(jì)、量水堰等監(jiān)測(cè)滲透壓力、滲流量，評(píng)估防滲效果。

③應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)：應(yīng)變計(jì)、鋼筋計(jì)等監(jiān)測(cè)混凝土壩應(yīng)力及土石壩內(nèi)部應(yīng)力。

④環(huán)境與荷載監(jiān)測(cè)：庫(kù)水位、降雨量、地震響應(yīng)等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄。

2、智能傳輸與管理

①數(shù)據(jù)通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)控中心。

②數(shù)據(jù)庫(kù)集中管理，確保數(shù)據(jù)完整可追溯。

3、數(shù)據(jù)處理與分析

①實(shí)時(shí)校驗(yàn)、計(jì)算數(shù)據(jù)。

②比對(duì)統(tǒng)計(jì)模型與理論模型，分析監(jiān)測(cè)值與預(yù)測(cè)值偏差。

③融合變形、滲流等多類(lèi)數(shù)據(jù)，綜合評(píng)估大壩性態(tài)。

4、安全報(bào)警與通知

①多級(jí)閾值報(bào)警，通過(guò)聲光、短信等方式通知。

②識(shí)別異常趨勢(shì)，提前報(bào)警。

③聯(lián)動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，快速響應(yīng)。

5、可視化展示

①圖形化界面動(dòng)態(tài)展示安全狀態(tài)、報(bào)警信息。

②自動(dòng)生成曲線(xiàn)圖、巡檢報(bào)告。

③支持移動(dòng)端遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)及警報(bào)。

6、輔助決策與運(yùn)維

①提供安全等級(jí)評(píng)估數(shù)據(jù)。

②結(jié)合人工巡檢，優(yōu)化運(yùn)維管理。

③長(zhǎng)期數(shù)據(jù)積累，研究老化規(guī)律。

④模擬極端工況，預(yù)測(cè)安全風(fēng)險(xiǎn)。

三、技術(shù)特點(diǎn)

1、全要素覆蓋，多技術(shù)融合

整合北斗高精度定位、地基InSAR、無(wú)人機(jī)巡檢、無(wú)人船水下探測(cè)等技術(shù)，構(gòu)建“天空地”一體化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，覆蓋壩體、壩基、庫(kù)岸、水下及周邊環(huán)境全要素，彌補(bǔ)傳統(tǒng)單一監(jiān)測(cè)方式的局限性。

2、高精準(zhǔn)穩(wěn)定，適配復(fù)雜環(huán)境

傳感器采用工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，具備抗腐蝕、抗干擾、低功耗特性，可在嚴(yán)寒、暴雨、強(qiáng)電磁等極端環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作;測(cè)量精度達(dá)毫米級(jí)，通過(guò)多設(shè)備數(shù)據(jù)互驗(yàn)進(jìn)一步提升監(jiān)測(cè)可靠性。

3、智能化程度高，報(bào)警及時(shí)精準(zhǔn)

依托邊緣計(jì)算算法與專(zhuān)業(yè)模型，實(shí)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)趨勢(shì)預(yù)判，避免人工監(jiān)測(cè)的滯后性與主觀(guān)性;分級(jí)報(bào)警機(jī)制與多渠道通知方式，確保隱患早發(fā)現(xiàn)、早處置。

4、靈活擴(kuò)展，兼容多場(chǎng)景應(yīng)用

采用微服務(wù)架構(gòu)，支持功能模塊按需擴(kuò)展與設(shè)備接入;適配混凝土壩、土石壩、抽水蓄能電站大壩等不同壩型，可滿(mǎn)足單壩運(yùn)維、大壩群集中管控、施工期監(jiān)測(cè)與運(yùn)營(yíng)期監(jiān)測(cè)等多場(chǎng)景需求。

5、部署維護(hù)便捷，降低運(yùn)維成本

支持遠(yuǎn)程參數(shù)配置、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控與在線(xiàn)升級(jí)，減少現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作量;云服務(wù)模式無(wú)需大規(guī)模本地硬件投入，實(shí)現(xiàn)彈性擴(kuò)展，降低前期建設(shè)與后期運(yùn)維成本。

水利大壩自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心價(jià)值在于變?nèi)斯ざㄆ谘膊闉樽詣?dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，變事后應(yīng)急處置為事前報(bào)警預(yù)報(bào)。通過(guò)感知、傳輸、分析、報(bào)警、展示的全流程自動(dòng)化，極大地提升了監(jiān)測(cè)的時(shí)效性、準(zhǔn)確性和可靠性，是落實(shí)數(shù)字孿生水利和智慧水利建設(shè)、實(shí)現(xiàn)工程精準(zhǔn)化管控、保障國(guó)家水安全和公共安全不可或缺的現(xiàn)代化工具。