小型水庫動態監管預警系統應用背景

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于上世紀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，但隨著歲月推移，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，實現水庫安全鑒定和除險加固常態化。

整體解決方案

小型水庫動態監管預警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，為水庫安全鑒定、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臺。

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臺，再通過WebService/OPC/數據庫對接省級水利廳監管平臺。

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臺。

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、氣溫、水溫）

              壓力（應力）

• 水雨情： 庫區降雨量、水庫水位

• 閘  門： 閘位、閘前后水位、瞬時和累計流量、每個啟閉機的運行狀態、機組電流和電壓等

• 水  質： 色度、水溫、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，采集、上報周期可任意設置。

• 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、周期、年平均值及年變化趨勢等。

• 綜合分析，生成物理量過程曲線、分布圖和相關圖等，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，也可采用人工監測，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。

說明：

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范》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、應變及溫度監測。

3. 太陽能或市電兩種供電方式可選。