一、方案背景

2023年小型水库安全监测能力提升试点项目建设将按照“统一规划、统一标准、统一实施、统一管理、统一支撑”的工作要求，对全区小型水库雨水情测报和监测设施建设项目按高水平、高标准、高质量要求开展安全监测能力提升建设，同步开展水工程安全运行管理平台建设。通过小型水库安全监测设施能力提升，实现全区小型水库多要素、全过程、全天候监测感知，保障监测设施稳定可靠、先进实用，实现自治区级平台基础设施集约化、数据体系规范化、应用支撑协同化、业务应用智能化，保障信息安全有力，数据资源互通共享，水库安全监测能力得到显著提升，全区小型水库运行管理更加规范化、标准化、信息化。

二、系统组成

水库安全监测能力提升系统由水库智能感知、物联网信息通信、云端智慧监控管理平台组成。小型水库的在线监控具有库水位、雨量、图像、渗流等运行数据自动釆集、分析、上报功能，自组网、物联网系统具有全要素采集通信功能，水库安全监测预警系统云平台具有监测数据智能分析预警功能，实现了水库运行状态感知监测、运行态势分析、安全管理、巡视检查在线管理等全面业务支持，既能支持单个水库管理，也能支撑全省、各县水库群管理。水库大坝安全监测预警系统分为四层：感知层、网络层、平台层、应用层。

感知层

实时感应水库大坝监测参数传感器的状态，如变形监测、地表沉降、土体位移、土壤含水率、土压力、渗压计、水位计、雨量计、GNSS接收机、固定式测斜仪、渗压计、高速高清摄像机、孔隙水压计、雷达物位计、拉线式位移计、土压力计、表面应变计、埋入式应力计等前端感知设备；

网络层

支持数据通信，可上、下双向通讯，支持无线蜂窝网络、短信、北斗、PSTN、超短波等通信方式。感应设备、可通过监测预警平台的通讯方式，上行发送至监测控制中心平台。

平台层

整合各层设备和系统功能，通过信号的连接，下发平台对前端感应器的命令，上传监测数据的采集、处理、存储和分析，实时联动前端各大监控设备。

应用层

监测中心通过实时数据接收汇集管理及监测预警平台可以实现各种监测数据的共享，对各种监测数据进行查询、分析、预警和管理。开启信息发布途径，实时展示信息数据和预警信息。

三、系统功能

数据实时监测：实现在线监测的地图显示、查看，包括监测设备的快速查询显示、监测数据展示、报警情况显示及监测数据曲线图的实时展示，通过系统主界面的显示功能，可以查看设备的位置、运行状态，掌握其水库库坝体浸润线及坝体内孔隙水压力、库内水位、水库出入入流量、降雨量、坝体位移的实时监测。

及时报警：通过布设在坝体内部和表面的各种类型的传感器，获取大坝变形、渗流、沉降、位移、水文、气象等相关数据。传输到相关软件系统，实现对整个坝体的全方位实时监测。等数据超过告警上限时系统自动根据该预警数据发布不同级别的报警信息。可设置多级报警，支持弹出软件窗口报警、邮件报警、短信报警及声光报警等功能多种方式传达至相关领导和责任人。

视频远程监控：包括对上下游水区、坝上、坝下和闸房内部的实时视频监控，用户可以从监控终端中实时的看到现场的视频图像，同时还可以通过软件控制现场摄像机镜头以及云台，根据需要调整光圈大小、焦距远近、变倍高低以及视频角度等，满足用户对现场多方位视频图像的监控需要，确保水库大坝运行安全。

 数据分析预判：对大坝浸润线、库水位、实时雨量、大坝渗流量及坝体位移历史数据等相关数据进行综合比较分析，推算出各类坝体运行数据的时间和空间的相关性，综合判断坝体健康状况。

GIS模拟建模：在适用前提下将水库大坝安全管理过程中的新思想、新方法融入到系统开发，做到数据和图形相融合、GIS与数学模型相结合，把科学计算的结果通过三维情景表现和动态的形式直观表现。

操作便捷：具备LCD液晶显示屏以及多功能输入键盘，用于现场参数设置、人工置数、安装调试、状态显示等功能，以及串口配置方式。 支持多种工作模式（包括自报式、查询式、兼容式等），最大限度降低功耗。

四、系统特点

●一体式立杆设计，可实现前端站点的快速调试与部署。

●采用多种终端进行多种监测，测量精度高，抗干扰能力强。

●采用无线传输方式，突破地域限制，适应性强。

●基于自主研发的无线RTU产品，可远程对设备进行调试维护。

●基于B/S架构的系统平台，可快速方便的对系统进行访问。

●专属客户端支持用户随时随地查看当前设备状态。

●采用防雷、防雨、防潮、输入信号隔离等多项措施，确保设备安全、性能稳定可靠。

●兼容性强，兼容各种类型的水位、雨量、位移等计量仪表或传感器。

●超低功耗，核心设备选用2G/3G/4G/5G/北斗低功耗测控终端，平均工作电流仅10mA，大大降低太阳能供电设备成本和施工难度。

五、系统意义

水库安全监测能力提升自身的安全系数，健康长远地运行就必须要定期开展安全监测工作，落实检测项目设置与测点分布设置的各项要求，加强巡查管理与渗流量观测，消除水库上下游存在的各种安全隐患，发现问题就要立即向上级部门报备，以寻求最为妥善的解决方法，杜绝安全事故的发生，将因监管不力造成的各项损失降到最低。将传感器、物联网、云计算等技术与水库大坝实际情况相结合，自主开发了专用于水库大坝的一套智能化、信息化的在线监测系统及各类型一体式监测站。适用于各类水库大坝安全监测的需求。