小型水庫雨水情測報(bào)和安全監(jiān)測解決方案

一、前言

小型水庫雨水情測報(bào)和安全監(jiān)測解決方案是基于國家北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)，結(jié)合北斗毫米級感知、短報(bào)文通信能力，融合多種監(jiān)測傳感器能力，提供統(tǒng)一時(shí)空基準(zhǔn)下的集約化服務(wù)，推動(dòng)北斗+智能傳感技術(shù)在水利行業(yè)的規(guī)?；鎽?yīng)用。建設(shè)包括：雨量監(jiān)測、水位監(jiān)測、表面變形監(jiān)測、滲壓監(jiān)測、滲流監(jiān)測的大壩安全監(jiān)測以及工程視頻監(jiān)控等功能組成系統(tǒng)。

1、全國水庫數(shù)量分布

地區(qū)

水庫數(shù)(座)

水庫總庫容量(億立方米

湖南

14047

51396

江西

10685

327.88

廣東

8352

455.56

四川

8220

523.24

湖北

6935

1263.8

云南

6769

763.15

安徽

6080

20376

山東

5932

220.25

廣西

4536

715.77

浙江

4278

445.26

福建

3676

170.44

重慶

3083

126.65

河南

2510

432.91

責(zé)州

2431

445.45

吉林

1580

334.27

海南

1105

111.64

陜西

1101

93.8

河北

1060

20629

黑龍江

973

267.67

江蘇

952

35.35

遼寧

783

370.18

新疆

682

210.85

山西

613

89.82

內(nèi)蒙古

601

109.71

甘肅

387

103.99

寧夏

327

27.84

青海

198

316.59

四港

122

38.62

北京

86

52.15

天津

28

26.42

2、小型水庫面廣量大

  • 全國現(xiàn)有水庫9.8萬余座，小型水庫占95.3%—小型水庫數(shù)量最多；
  • 大多建于20世紀(jì)50~70 年代，70% 以上壩高10-30m, 主要由當(dāng)?shù)剞r(nóng)民投工投勞修建；
  • 建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低(“三無”、“三邊”工程多)、工程質(zhì)量差；
  • 小型水庫管理設(shè)施不完善、管理?xiàng)l件差、管理水平低、老化失修嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)和安全問題突出，防洪保安最為薄弱環(huán)節(jié)，小型水庫是短板。

小型水庫數(shù)量超過5000座的省份

3、小型水庫潰壩數(shù)量最多‌

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，‌小型水庫潰壩數(shù)量占全部潰壩數(shù)量的96.21%，‌遠(yuǎn)高于中型水庫（‌3.74%）‌和大型水庫（‌0.06%）‌的潰壩數(shù)量。‌具體來說，‌小型水庫中的?。?zwnj;1）‌型水庫潰壩691座，‌?。?zwnj;2）‌型水庫潰壩2732座，‌分別占全部潰壩數(shù)量的19.42%和76.78%。‌這一數(shù)據(jù)反映了小型水庫在所有類型水庫中潰壩風(fēng)險(xiǎn)相對較高，‌也表明了小型水庫管理和維護(hù)的重要性。

此外，‌盡管近年來通過除險(xiǎn)加固和提升管理措施，‌我國水庫的安全狀況得到了顯著改善，‌但小型水庫由于其數(shù)量龐大且多數(shù)建于上世紀(jì)50至70年代，‌受限于當(dāng)時(shí)的施工技術(shù)和管理水平，‌存在較多的安全隱患。‌因此，‌加強(qiáng)小型水庫的維護(hù)和管理，‌提高其防洪能力，‌對于保障公共安全具有重要意義。

4、中小型水庫安全監(jiān)測感知能力不足

監(jiān)測感知設(shè)施是水庫大壩安全運(yùn)行的“耳目”。《國務(wù)院辦公廳關(guān)于切實(shí)加強(qiáng)水庫除險(xiǎn)加固和運(yùn)行管護(hù)工作的通知》（國辦發(fā)〔2021〕8號(hào)）要求開展小型水庫監(jiān)測能力提升試點(diǎn)等工作，但囿于資金、水平等原因，仍存在水庫監(jiān)測項(xiàng)目不全、監(jiān)測采集自動(dòng)化水平低、監(jiān)測感知設(shè)施完好率低、新型智能巡檢及空天地感知手段應(yīng)用普遍偏少等，中小型水庫監(jiān)測感知能力仍顯不足。

5、國家高度重視

 

指出：提升信息化管理能力。加快建設(shè)水庫雨水情測報(bào)、大壩安全監(jiān)測等設(shè)施，健全水庫安全運(yùn)行監(jiān) 測系統(tǒng)，加強(qiáng)分析研判，及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息。建立完善全國統(tǒng)一的水庫管理信息填報(bào)、審核、更新機(jī)制，實(shí)現(xiàn)水庫除險(xiǎn)加固和運(yùn)行管護(hù)等信息動(dòng)態(tài)管理。積極推廣應(yīng)用第五代移動(dòng)通信(5G) 、 大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)，促進(jìn)系統(tǒng)融合、信息共享，為水庫安全運(yùn)行提供技術(shù)支撐。

二、方案概述

通過各種傳感器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，由各種設(shè)備組成的分布式網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，結(jié)合遠(yuǎn)程通信將數(shù)據(jù)匯集到管理中心。在系統(tǒng)的管理中心經(jīng)數(shù)據(jù)處理修正，同時(shí)與外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互，能在GIS地理信息平臺(tái)上實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)際情況，能在大量水文監(jiān)測數(shù)據(jù)中進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘與分析，實(shí)現(xiàn)水文監(jiān)測信息和即使管控，最終統(tǒng)一展示。小型水庫雨水情測報(bào)和安全監(jiān)測解決方案。

1、系統(tǒng)框架

前端數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集 ）：降雨量、水庫水位、滲流量、滲流壓力、形變、沉降、工程視頻等。

數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)（數(shù)據(jù)通訊）：4 G、NB-1OT、北斗衛(wèi)星等；

數(shù)據(jù)處理分析及管理子系統(tǒng)（平臺(tái)層）：監(jiān)測數(shù)據(jù)查看、查詢、統(tǒng)計(jì)、分析、預(yù)警、模型預(yù)判等；

輔助子系統(tǒng)：供 電、防 雷、維護(hù)等；

2、建設(shè)內(nèi)容

大壩安全監(jiān)測

小(1)型水庫(土石壩）

●1套滲流量監(jiān)測點(diǎn)；
●3個(gè)滲壓力監(jiān)測斷面，共計(jì)12支測壓管；
●4個(gè)GNSS監(jiān)測點(diǎn)+1個(gè)GNSS基準(zhǔn)站；
●4個(gè)人工觀測墩；

小(2)型水庫且壩高≥15米(土石壩)

●1套滲流量監(jiān)測點(diǎn)；
●1個(gè)滲壓力監(jiān)測斷面，共計(jì)3支測壓管；
●4個(gè)GNSS監(jiān)測點(diǎn)+1個(gè)GNSS基準(zhǔn)站；
●4個(gè)人工觀測墩；

小(2)型水庫且壩高<15米(土石壩)

●1套滲流量監(jiān)測點(diǎn)；
●無需建設(shè)滲壓力和觀測墩；

其他壩體(混凝土壩、拱壩)

●1套滲流量監(jiān)測點(diǎn)(有廊道時(shí)才布設(shè));
●1個(gè)滲壓力監(jiān)測縱斷面，10個(gè)監(jiān)測點(diǎn)(有廊道時(shí)才布設(shè));
●10個(gè)GNSS監(jiān)測點(diǎn)+1個(gè)GNSS基準(zhǔn)站；
●4個(gè)人工觀測墩(一般每個(gè)壩體設(shè)1個(gè)測點(diǎn));

三、核心產(chǎn)品

1、水庫安全監(jiān)管平臺(tái)

產(chǎn)品特點(diǎn)：

GIS一張圖：在監(jiān)測“一張圖”上，顯示各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位置信息、設(shè)備工況信息、液位實(shí)時(shí)狀態(tài)等；

實(shí)時(shí)監(jiān)測：實(shí)時(shí)展示雨量、水位、滲壓、位移（變形）等數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化，方便管理人員隨時(shí)掌握水客大壩的安全情況。

報(bào)警功能：設(shè)定監(jiān)測傳感器的數(shù)據(jù)閾值，當(dāng)實(shí)際數(shù)值超出設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警，提醒管理人員及時(shí)采取應(yīng)對措施。

2、智能RTU

智能RTU是一款防水型設(shè)備，集數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)、控制功能于一體。采用低功耗設(shè)計(jì)，適用于惡劣工況環(huán)境的遠(yuǎn)程遙測設(shè)備。

DRRTU10

DRRTU02

產(chǎn)品特點(diǎn)：

  • 低功耗、體積小、使用簡單：適用于電池太陽能供電的監(jiān)測現(xiàn)場，減少供電成本。
  • 支持遠(yuǎn)程固件升級，減少現(xiàn)場維護(hù)工作量。
  • 系統(tǒng)集成能力強(qiáng)：產(chǎn)品提供多接口，支持多種國標(biāo)平臺(tái)及其協(xié)議。支持與多個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)無縫對接和集成。
  • 產(chǎn)品兼容擴(kuò)展性強(qiáng)：目前已與多個(gè)大品牌傳感器聯(lián)調(diào)并應(yīng)用。并發(fā)支持多達(dá)8個(gè)RS485 接口的傳感器。
  • 高效穩(wěn)定的性能、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和傳輸能力：采集數(shù)據(jù)較低通信丟包率，確保數(shù)據(jù)完整。

3、80G 雷達(dá)液位計(jì)

80G雷達(dá)液位計(jì)系列產(chǎn)品，是指工作在76-81GHz的調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)雷達(dá)液位

計(jì)。雷達(dá)液位計(jì)DRRD-800系列包含防腐小透鏡DRRD-800FX、反腐大透鏡DRRD-800FD、常規(guī)小透鏡DRRD-800CX、常規(guī)大透鏡DRRD-800CD、液位計(jì)DRRD-800CX-S65。

80G雷達(dá)液位計(jì)系列產(chǎn)品

產(chǎn)品特點(diǎn)

  • 毫米波射頻芯片，更高的信噪比，盲區(qū)低至10cm；
  • 多量程：15m/35m/85m/120m
  • 具有濾波算法，提供更加精確穩(wěn)定的水位信息；
  • 工作頻率更高，波長更短，適應(yīng)高粉塵等惡劣環(huán)境；
  • 最窄3°天線波束角，減少安裝環(huán)境對儀表的影響；
  • 一體化透鏡設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)精巧，安裝方便；
  • 支持手機(jī)藍(lán)牙、按鍵調(diào)試等多元化調(diào)試方式，便于現(xiàn)場人員調(diào)試維護(hù)。

4、振弦式滲壓計(jì)

DR-M38H 系列振弦式滲壓計(jì)適用于長期埋設(shè)在水工結(jié)構(gòu)物或其它混凝土結(jié)構(gòu)物及土體內(nèi)，測量結(jié)構(gòu)物或土體內(nèi)部的滲透(孔隙)水壓力，并可同步測量埋設(shè)點(diǎn)的溫度。

產(chǎn)品特點(diǎn)

  • 采用數(shù)字溫度補(bǔ)償及非線性修正技術(shù)；
  • 支持組網(wǎng)應(yīng)用；
  • 全不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，體積小，重量輕；
  • 特殊要求可定做，適應(yīng)各種場合應(yīng)用。
  • 測量范圍 KPa：0～350/0～700/0～1000/0～2000/0～3000。