水库信息化系统方案 水库安全监测与雨水情测报

应用背景

    水库对防汛减灾、供水保障和农业灌溉等至关重要。而我国现有水库大多数修建于上世纪50至70年代，虽然近年来我国开展了大规模的病险水库除险加固，但随着岁月推移，仍有许多水库陆续进入病险行列。

    党中央、国务院对水库安全工作高度重视。党的十九届五中全会提出要加快病险水库除险加固，国务院常务会议明确“十四五”期间水库除险加固和运行管护要消除存量隐患，实现常态化管理。

    “十四五”病险水库除险加固和运行管护任务中，要求：2025年前，完成新出现病险水库的除险加固，配套完善重点小型水库水雨情和安全监测设施，实现水库安全鉴定和除险加固常态化。

整体解决方案

    水库信息化系统解决方案由大坝安全监测、水雨情自动测报、闸门远程控制、水质在线监测4类测站构成。

    平升电子该系统可帮助水利局和水库管理部门全面掌握大坝的变形、渗流、环境量等情况，实时监测水库水雨情，远程控制闸门开关、视频监控现场实况，实现水库防汛和大坝安全监测和预警，为水库安全鉴定、水库除险加固方案制定和防汛指挥调度提供数据依据，同时满足水库管理现代化的需要。（0315-7353609）

 

方案一：

LoRa转4G/5G/北斗组网。监控分站信息通过LoRa网络发送至监控主站，再由主站通过4G/5G/北斗网络上报至各级监控中心平台。

 

方案二：

4G/5G/北斗组网+软件对接。所有测站设备统一上报至水库管理部门监管平台，再通过WebService/OPC/数据库对接省级水利厅监管平台。

 

方案三：

4G/5G/北斗组网。各测站设备直接上报至各级监控中心平台。

系统功能

▊ 远程监测水库安全关键数据，实现信息化

    • 大 坝：变形（水平位移、垂直位移、挠度、接缝位移、界面位移）

                  渗流（渗流压力、渗流量）

                  环境量（上下游水位、降水量、气温、水温）

                  压力（应力）

    • 水雨情： 库区降雨量、水库水位

    • 闸 门： 闸位、闸前后水位、瞬时和累计流量、每个启闭机的运行状态、机组电流和电压等

    • 水 质： 色度、水温、电导率、浊度、PH值、溶解氧、氨氮等

 

▊ 视频监控现场实况

    • 闸门运行状态、水库水雨情实况、大坝周边环境等。

 

▊ 智能控制闸门，三种控制方式可切换

    • 远程手控：通过监管软件远程控制闸门的升、降，提高时效性；

    • 逻辑自控：根据水库水位，自动升、降闸门，实现自动化运行；

    • 本地手控：通过闸门控制终端的按键操控，方便闸门现场调试。

 

▊ 异常自动报警，及时发现安全隐患

    • 监测数据越限、监测设备故障、供电异常、通信中断时，自动报警。

    • 报警限值可通过软件设置。

 

▊ 自动定时巡测，特殊情况下主动选测

    • 非汛期且水库大坝运行稳定时，系统自动定时测量，采集、上报周期可任意设置。

    • 汛期或大坝出现安全隐患等特殊情况下，可通过中心软件对重点监测部位实施任意频次测量。

 

▊ 智能运算处理，综合统计分析，按管理要求生成各种图表

    • 自动存储历史数据，统计日、月、年报表。

    • 统计分析渗压、水位、雨量等物理量的历年最大值和最小值、变幅、周期、年平均值及年变化趋势等。

    • 综合分析，生成物理量过程曲线、分布图和相关图等，方便直观分析与判断。

 

▊ 具备人工测量接口，可进行补测、比测

    • 大坝变形观测频次少，也可采用人工监测，将观测数据输入监管软件；

    • 重要的监测量（如渗压、雨量等）除了自动外，还需要人工比测，以检验自动化测量的正确性和准确性。

 

各测站设备

说明：

1. 上图以中小型土石坝为例，依据SL551-2012《土石坝安全监测技术规范》而设计。

2. 大坝主要分为土石坝和混凝土坝。

土石坝全监测必设项目：变形监测，渗流监测，压力/应力监测（中小型土石坝非必测），环境量监测。

混凝土坝安全监测必设项目：环境量监测，变形监测，渗流监测，应力、应变及温度监测。

3. 太阳能或市电两种供电方式可选。

系统软件

系统优势

★ 成熟对接全部省水文监管平台

    • 采用标准水文规约的省平台

    • 在水文监测数据通信规约（SL651-2014）基础上做了扩展的四川、山西、湖南、河北省平台

 

★ 通过水利部权威检测

    • 水文监测数据通信规约（SL651-2014）

    • 四川省水文测报系统技术规约（SCSW008-2011）

    • 特殊区域水文、水资源数据安全采集系统RTU追加测试

    • 水文自动测报系统设备 遥测终端机（SLT180-2015）/（SLT180-1996）

 

★ 4G/5G、北斗双通道通讯，数据传输更可靠

    • 4G/5G信号正常时，监测终端自动选用4G/5G网络与中心通信。

    • 极端恶劣天气导致4G/5G信号差或网络中断时，监测终端启用北斗通信。

 

★ 多种上报协议可选

   • 支持标准水文、水资源、MQTT、环保等对上通信规约/协议，其它通讯协议可定制。

 

典型案例说明

云南

1、项目规模：1000+测站

2、建设内容：水位监测站、雨量监测站、图像监控站

3、数据上报平台：云南省平台

4、通讯协议：水文规约SL651-2014

5、项目特点：4G、北斗卫星双通道通信，保证信号稳定传输

内蒙古

1、项目规模：1000+测站

2、建设内容：水位监测站、雨量监测站

3、数据上报平台：内蒙古省平台

4、通讯协议：水文规约SL651-2014

5、项目特点：监测设备低功耗设计，工作电流≤10mA，大大降低太阳能供电成本

河北

1、项目规模：500+测站

2、建设内容：水位监测站、雨量监测站、图像监控站

3、数据上报平台：市水利局平台

4、通讯协议：水文规约SL651-2014

5、项目特点：VPN专线网络内传输监测数据，安全性较高