安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案培訓(xùn)資料

1、小浪底水利大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案目錄1 項(xiàng)目背景 5.1.1 項(xiàng)目概況 5.1.2 水利大壩監(jiān)測(cè)預(yù)警的必要性 7.2 區(qū)域地理環(huán)境背景 7.3 大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 9.3.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容、方法 1.0.3.2 系統(tǒng)組成 1.2.3.2 大壩監(jiān)測(cè)工程選點(diǎn) 1.33.2.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)選擇原則 1.33.2.2 監(jiān)測(cè)手段配置 1.34 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特點(diǎn)和功能 1.4.4.1 系統(tǒng)特點(diǎn) 1.4.4.2 系統(tǒng)功能 1.5.5 預(yù)警系統(tǒng)建設(shè) 1.6.5.1 信息采集監(jiān)測(cè)站建設(shè) 1.65.1.1 前端采集站 1.65.1.2 壩體表面位移自動(dòng)監(jiān)測(cè)站 2.05.1.3 深部位移監(jiān)測(cè)站 2.45.1.4 雨量

2、監(jiān)測(cè)站 2.95.1.5 裂縫監(jiān)測(cè) 3.0.5.1.7 裂縫報(bào)警器 3.35.1.8 無(wú)線預(yù)警廣播站 3.45.1.9 地災(zāi)信息中心建設(shè) 3.55.2 地質(zhì)災(zāi)害自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè) 3. 85.2.1 預(yù)警系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 3.95.2.2 預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì) 4.05.3 預(yù)警信息發(fā)布平臺(tái) 4.65.3.1 預(yù)警發(fā)布終端 4.65.3.2 短信預(yù)警信息發(fā)布終端 4.95.4 系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 5.06 工作部署匯總 5.3.7 具體經(jīng)費(fèi)預(yù)算 5.3.8 保障措施 5.5.8.1 組織保障措施 5.5.8.1 質(zhì)量保障措施 5.6.8.2 技術(shù)保障措施 5.7.8.3 安全及勞動(dòng)保護(hù)措施5.81

3、項(xiàng)目背景1.1 項(xiàng)目概況黃河小浪底水利樞紐工程位于河南省洛陽(yáng)市孟津縣小浪底， 在洛陽(yáng)市以北黃 河中游最后一段峽谷的出口處，南距洛陽(yáng)市 40 公里。上距三門(mén)峽水利樞紐 130 公里，下距河南省鄭州花園口 128 公里。是黃河干流三門(mén)峽以下唯一能取得較大 庫(kù)容的控制性工程。 黃河小浪底水利樞紐工程是黃河干流上的一座集減淤、 防洪、 防凌、供水灌溉、 發(fā)電等為一體的大型綜合性水利工程， 是治理開(kāi)發(fā)黃河的關(guān)鍵 性工程，屬?lài)?guó)家“八五”重點(diǎn)項(xiàng)目。小浪底工程壩址控制流域面積 69.42 萬(wàn)平方公里，占黃河流域面積的 92.3% 水庫(kù)總庫(kù)容 126.5 億立方米，調(diào)水調(diào)沙庫(kù)容 10.5 億立方米， 死庫(kù)容 7

4、5.5 億立方 米，有效庫(kù)容 51.0 億立方米。小浪底工程的開(kāi)發(fā)目標(biāo)是以防洪、防凌、減淤為 主，兼顧供水、灌溉和發(fā)電等。小浪底工程由攔河大壩、泄洪建筑物和引水發(fā)電系統(tǒng)組成小浪底工程攔河大壩采用斜心墻堆石壩，設(shè)計(jì)最大壩高154m，壩頂長(zhǎng)度為1667m，壩頂寬度 15m，壩底最大寬度 864m。壩體啟、填筑量 5l.85 萬(wàn) m3、基礎(chǔ) 混凝土防滲墻厚 l.2m 、深 80m。其填筑量和混凝土防滲墻均為國(guó)內(nèi)之最。 壩頂高 程 281m，水庫(kù)正常蓄水位 275m，庫(kù)水面積 272km2，總庫(kù)容 126.5 億 m3?？傃b機(jī) 容量 180 萬(wàn) KW，年發(fā)電量 51 億度。水庫(kù)呈東西帶狀，長(zhǎng)約 130

5、km，上段較窄， 下段較寬，平均寬度 2km，屬峽谷河道型水庫(kù)。壩址處多年平均流量 1327 立方 米/s ，輸沙量 16億 t ，該壩建成后可控制全河流域面積的 92.3%。泄洪建筑物包括 10座進(jìn)水塔、 3條導(dǎo)流洞改造而成的孔板泄洪洞、 3 條排沙洞、 3 條明 流泄洪洞、 1條溢洪道、 1條灌溉洞和 3個(gè)兩級(jí)出水消力塘。由于受地形、地質(zhì) 條件的限制，所以均布置在左岸。其特點(diǎn)為水工建筑物布置集中，形成蜂窩狀斷 面，地質(zhì)條件復(fù)雜， 混凝土澆筑量占工程總量的 90%，施工中大規(guī)模采用新技術(shù)、 新工藝和先進(jìn)設(shè)備。 引水發(fā)電系統(tǒng)也布置在樞紐左岸。 包括 6 條發(fā)電引水洞、 地下廠房、主變室、 閘門(mén)

6、室和 3 條尾水隧洞。 廠房?jī)?nèi)安裝 6 臺(tái) 30 萬(wàn) kW混流式水 輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量 180萬(wàn) kW，多年平均年發(fā)電量 45.99 億 kW.h/58.51 億 kW.h（前 10年/后 10 年）。小浪底水利樞紐主壩為壤土斜心墻土石壩， 上游圍堰為壩體的一部分， 壩基 采用混凝土防滲墻，工程初步設(shè)計(jì)為斜墻壩型， 后優(yōu)化為斜心墻壩型， 兩者的主 要區(qū)別在于前者以水平防滲為主，垂直防滲為輔；后者以垂直防滲為主， 水平防 滲為輔。目前大壩的設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1 、適度地考慮了庫(kù)區(qū)淤積的防滲作用 , 使壩基防滲效果更為可靠；2 、上爬的內(nèi)鋪蓋改善了上游壩坡的抗滑穩(wěn)定性 , 既實(shí)現(xiàn)了庫(kù)區(qū)淤積的

7、連接 , 又不會(huì)對(duì)壩坡產(chǎn)生太大的影響；3 、減少了上游圍堰的土方填筑量及基礎(chǔ)處理工程量 , 使截流后比較緊張的 工期得以緩解；4 、與斜墻壩相比 , 混凝土防滲墻受力有所惡化 , 且造墻難度增加。1.2 水利大壩監(jiān)測(cè)預(yù)警的必要性黃河小浪底水利樞紐位于黃河中游豫、 晉兩省交界處，在洛陽(yáng)市西北約 40km 上距三門(mén)峽壩址 130km，下距鄭州花園口 128km。北依王屋、太行二山，南抵崤 山余脈，西起平陸縣杜家莊，東至濟(jì)源市（原濟(jì)源縣）大峪河。南北最寬處約 72km，東西長(zhǎng) 93.6km。 淹沒(méi)區(qū)涉及兩省 4市（地區(qū)）所管轄的 8 個(gè)市（縣）， 即河南省的孟津、新安、澠池、陜縣、濟(jì)源；山西省的垣曲

8、、平陸、夏縣。庫(kù)區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫為 12.4 14.3，晝夜溫差大，元 月平均氣溫最低，七月份氣溫最高；庫(kù)區(qū)年平均降水量616mm，降水量年際變化較大，主要集中于夏、秋兩季，而冬季雨量稀少；年平均蒸發(fā)量為2072mm，全年以夏季蒸發(fā)量為最大，冬季蒸發(fā)量最??；年平均濕度在62%左右。由于小浪底地處氣候特征變化明顯， 對(duì)壩體壩區(qū)安全影響變化大， 周邊易發(fā) 生壩體裂隙，壩堤安全影響極大。水利壩區(qū)監(jiān)測(cè)的必要性表現(xiàn)在如下方面：1、水利水工建筑物的安全性監(jiān)測(cè)，一當(dāng)出現(xiàn)隱患將是災(zāi)難性的。2、在洪水期，雨季等高水位時(shí)，壩體及其周邊地質(zhì)滑坡，崩塌險(xiǎn)情易 發(fā)，是安全的至關(guān)重要期。3、氣溫變化顯著

9、，受熱脹冷縮，材料變化特性影響，壩體安全性需要 嚴(yán)密監(jiān)測(cè)。4、邊坡巖體、地質(zhì)活動(dòng)情況等對(duì)壩體堤防都會(huì)造成一定影響。綜上所述，小浪底水利大壩堤防的安全性監(jiān)測(cè)是關(guān)乎人民生命財(cái)產(chǎn)安全的首 要環(huán)節(jié)，必須嚴(yán)格把關(guān)，監(jiān)測(cè)工作意義重大。2 區(qū)域地理環(huán)境背景地理位置黃河小浪底水利樞紐位于黃河中游豫、 晉兩省交界處，在洛陽(yáng)市西北約 40km 上距三門(mén)峽壩址 130km，下距鄭州花園口 128km。北依王屋、太行二山，南抵崤 山余脈，西起平陸縣杜家莊，東至濟(jì)源市（原濟(jì)源縣）大峪河。南北最寬處約 72km，東西長(zhǎng) 93.6km。 淹沒(méi)區(qū)涉及兩省 4市（地區(qū)）所管轄的 8 個(gè)市（縣）， 即河南省的孟津、新安、澠池、陜

10、縣、濟(jì)源；山西省的垣曲、平陸、夏縣。地質(zhì)地貌水庫(kù)集水區(qū)處于峽谷地段， 地勢(shì)西北高東南低。南岸為崤山東北余支，地勢(shì) 陡峻；北岸有太行、王屋山脈。兩岸地形起伏較大，西部、北部多 1000 米以上 高峰，西陽(yáng)河上游歷山海拔 2321m 為區(qū)內(nèi)最高峰。區(qū)域內(nèi)大面積分布著第四系 黃土，以及前震旦系的變質(zhì)巖、安山巖、寒武系灰?guī)r、砂頁(yè)巖、紅色砂、頁(yè)巖和 粘土巖。 氣候 庫(kù)區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫為 12.414.3， 晝夜溫差大，元月平均氣溫最低， 七月份氣溫最高；庫(kù)區(qū)年平均降水量 616mm， 降水量年際變化較大，主要集中于夏、秋兩季，而冬季雨量稀少；年平均蒸發(fā)量 為 2072mm ，全年以夏季

11、蒸發(fā)量為最大，冬季蒸發(fā)量最??；年平均濕度在 62%左 右。水文水資源狀況黃河由西向東穿過(guò)庫(kù)區(qū)， 水流湍急，流程 130km，其間有較多的支流、 支溝、 毛溝匯入 ,較大支流計(jì)有 18 條，多數(shù)分布在庫(kù)中區(qū)和庫(kù)前區(qū)，如北岸的西陽(yáng)河、 逢石河、亳清河、沇西河和南岸的畛河、青河、北澗河等河流。黃河三門(mén)峽至小浪底區(qū)間流域面積為 5756 平方公里，約占三門(mén)峽至花園口 區(qū)間流域面積的 14%。支流來(lái)水流量一般較少，且經(jīng)常出現(xiàn)斷流。汛期常有短時(shí) 間暴雨洪水，一般每年出現(xiàn) 34 次。環(huán)境量監(jiān)測(cè)站網(wǎng)布設(shè)情況小浪底的環(huán)境監(jiān)測(cè)主要分三個(gè)部分，即庫(kù)區(qū)、施工區(qū)、移民區(qū)，各部分監(jiān)測(cè) 項(xiàng)目、斷面測(cè)點(diǎn)布設(shè)、監(jiān)測(cè)頻率各不相同

12、。庫(kù)區(qū)水質(zhì)監(jiān)測(cè)包括地面水監(jiān)測(cè) 14 個(gè) 斷面，底質(zhì)監(jiān)測(cè) 4 個(gè)斷面；施工區(qū)監(jiān)測(cè)包括地表水干支流 6 個(gè)斷面、生活用水 37 個(gè)測(cè)點(diǎn)、河流底質(zhì) 12 個(gè)點(diǎn)、生活污水和生產(chǎn)廢水 17 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、大氣測(cè)點(diǎn)、噪聲 12 個(gè)測(cè)點(diǎn)；移民區(qū)包括生活飲用水 28 個(gè)測(cè)點(diǎn)和土壤 28個(gè)采樣點(diǎn)。根據(jù)實(shí)際情況，監(jiān)測(cè)時(shí)斷面測(cè)點(diǎn)數(shù)和監(jiān) 測(cè)項(xiàng)目有所調(diào)整。3 大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水電站大壩的安全， 不僅直接影響電廠自身效益， 更與下游人民的生命財(cái)產(chǎn)、 國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展、 數(shù)字通訊技術(shù)的推廣 應(yīng)用，為監(jiān)測(cè)自動(dòng)化提供了保障。 目前全國(guó)電力系統(tǒng)的大壩監(jiān)測(cè)自動(dòng)化及其升級(jí) 工作已全面展開(kāi)，并朝向網(wǎng)絡(luò)化

13、、實(shí)用化方向發(fā)展。大壩安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是充分利用現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)、 通信技術(shù)、 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì) 算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)物， 通過(guò)相應(yīng)傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)各大壩測(cè)壓管的水位參數(shù)， 并傳遞到 工作與現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程終端單元 RTU進(jìn)行預(yù)處理和存儲(chǔ)， 根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸體制要求， 自動(dòng)或在接收到處于遠(yuǎn)端的中心管理站的指令后將相關(guān)參數(shù)報(bào)送中心站， 從而使 大壩管理人員能夠及時(shí)方便地了解大壩當(dāng)前狀況，提高大壩安全監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性、 可靠性和精度， 為預(yù)報(bào)大壩承受能力和預(yù)報(bào)可能發(fā)生的事件， 為及時(shí)采取措施保 證大壩的安全運(yùn)行提高良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及設(shè)備壩 高(M)監(jiān)測(cè)項(xiàng) 目壩型水 平 位 移垂 直 位 移滲流量楊壓力壩 體 應(yīng)

14、力壩 體 溫 度鋼筋應(yīng)力基 巖 變 形裂縫接縫土壓力泥 沙 壓 力水 庫(kù) 溫 度水位拱頂*重力壩*支墩壩*70拱頂*重力壩支墩壩*船閘*泄水閘*注：“”為必須觀測(cè)項(xiàng)，“ * ”為建議觀測(cè)項(xiàng)3.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容、方法（1）位移變形監(jiān)測(cè) 大壩變形是水電站大壩的重要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。又可分為水平位移和垂直位移 2 個(gè)子項(xiàng)。大多數(shù)大壩設(shè)有壩頂水平、 垂直位移觀測(cè) , 通常每個(gè)壩段設(shè) 1 對(duì)測(cè)點(diǎn)。 近幾年對(duì)典型壩段的水平位移觀測(cè)較為重視 , 一般沿壩高布置 3 個(gè)以上測(cè)點(diǎn)。 大壩變形監(jiān)測(cè)設(shè)備可選擇引張線、 GPS、固定式測(cè)斜儀、靜力水準(zhǔn)儀等 。目前全自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)方案的成熟利用， GPS加北斗方案的聯(lián)

15、合解算，位移監(jiān)測(cè)精度達(dá)到毫米級(jí)或是亞毫米級(jí)， 使得 GPS監(jiān)測(cè)設(shè)備得了大力施 展。（2）滲流 大壩滲流也是水電站大壩的重要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目之一。又可分為滲透壓力和滲流 量 2 個(gè)子項(xiàng)?；炷翂蔚挠^測(cè)設(shè)施設(shè)在基礎(chǔ)廊道 , 揚(yáng)壓力每個(gè)壩段 1 個(gè)測(cè)點(diǎn) ; 滲流量測(cè)點(diǎn)根據(jù)排水溝集水情況確定 , 一般能測(cè)出分區(qū)流量和總量。 土石壩的滲 流量都在壩趾滲水匯集處觀測(cè) , 滲壓測(cè)點(diǎn)則根據(jù)具體壩型布置在壩體浸潤(rùn)線下 面或趾板后等部位。 此外 , 大壩的左右兩岸山坡還設(shè)置地下水位觀測(cè)項(xiàng)目 , 以便監(jiān)測(cè)繞壩滲流情況大壩滲流監(jiān)測(cè)主要采用檢測(cè)設(shè)備為滲壓計(jì)（3）應(yīng)力應(yīng)變等內(nèi)觀項(xiàng)目 大壩應(yīng)力應(yīng)變等內(nèi)觀項(xiàng)目是水電站大壩的一般性觀測(cè)

16、項(xiàng)目， 只有一些重要測(cè) 點(diǎn)才納入自動(dòng)化監(jiān)測(cè) , 很多中低壩都已停測(cè)或封存這類(lèi)觀測(cè)項(xiàng)目。 應(yīng)力應(yīng)變等內(nèi) 觀項(xiàng)目在大壩施工階段應(yīng)用較為普遍， 常用的監(jiān)測(cè)設(shè)備有埋入式應(yīng)變計(jì)、 鋼筋計(jì) 等。（4）環(huán)境量觀測(cè)項(xiàng)目采用翻斗式雨量計(jì)測(cè)量降雨量和降雨強(qiáng)度。 采用溫度計(jì)各個(gè)壩區(qū)分布， 實(shí)時(shí) 采集現(xiàn)場(chǎng)的氣溫變化，然后進(jìn)行分析。 采用氣壓計(jì)分布各個(gè)壩區(qū)， 采集大氣壓強(qiáng) 值，指導(dǎo)安全監(jiān)測(cè)。5）其它傳感器項(xiàng)目可根據(jù)實(shí)際需求，在監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)安裝各種傳感器。一般常用的有：混凝土 應(yīng)變計(jì)、應(yīng)力計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)、測(cè)縫計(jì)、水位計(jì)、鋼筋計(jì)、傾角計(jì)、測(cè)力計(jì)、壓 力盒等。3.2 系統(tǒng)組成大壩安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由系統(tǒng)中心站、大壩（副壩）及

17、周邊岸堤安全監(jiān) 測(cè)站及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信網(wǎng)組成，并包括太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，避雷系統(tǒng)。大壩安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站一般設(shè)置在水利大壩管理處 （或其它上級(jí)管理 部門(mén)）。主要由系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控計(jì)算機(jī)、 可選的中心站計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)及相關(guān)其它工 作站和數(shù)據(jù)服務(wù)器、 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信網(wǎng)前置通信處理器、 數(shù)據(jù)通信設(shè)備及運(yùn)行在系 統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控計(jì)算機(jī)中的大壩安全監(jiān)測(cè)管理軟件等組成。大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖1、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)：由 GNSS接收機(jī)及其天線組成， GPS加北斗雙系統(tǒng)的監(jiān) 測(cè)組合可以有效提供高精度的解算精度，達(dá)到亞毫米級(jí)精度。2、數(shù)據(jù)傳輸通訊子系統(tǒng)： 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況， 可以選擇光纖、 無(wú)線 WIFI 及 GPRS 方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)傳

18、輸。3、數(shù)據(jù)處理、分析子系統(tǒng)：采用專(zhuān)用的 SMOS解算軟件進(jìn)行自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理、分析4、輔助支持子系統(tǒng)：系統(tǒng)具備完善的防雷系統(tǒng)（包括電力線防雷和直擊雷 的防護(hù)）和穩(wěn)定的供電系統(tǒng)（太陽(yáng)能、風(fēng)能和市電的結(jié)合）。3.2 大壩監(jiān)測(cè)工程選點(diǎn)3.2.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)選擇原則針對(duì)小浪底水利大壩的的特點(diǎn)， 結(jié)合現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的分布， 針對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備類(lèi) 型進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置，選點(diǎn)過(guò)程中把握了以下原則：1、安全第一，安裝方便。首先是安裝人員能安全到達(dá)并實(shí)現(xiàn)安裝，其次是 儀器設(shè)備的防護(hù)安全。2、通訊、電力條件保障。安裝點(diǎn)必須滿足監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的通訊和電力條件。3、準(zhǔn)確性、持續(xù)性、有效性。選點(diǎn)位置有利于準(zhǔn)確獲取大壩的水平位移和 垂直

19、位移變化信息，并在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)達(dá)到有效對(duì)其監(jiān)測(cè)的要求。4、在現(xiàn)有站點(diǎn)基礎(chǔ)保存良好的情況下，可以作為 GNSS變形監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn) 站使用，只需要對(duì)設(shè)備，供電系統(tǒng)稍作修改完善。本次踏勘選點(diǎn)過(guò)程中，嚴(yán)格遵循工作部署原則，進(jìn)行選點(diǎn)工作。3.2.2 監(jiān)測(cè)手段配置GNSS 雙頻壩體表面變形自動(dòng)監(jiān)測(cè) ：每個(gè)斷面點(diǎn)均要進(jìn)行壩體表面變形監(jiān)測(cè)， 每個(gè)接縫點(diǎn)也均要布設(shè)， 一般在變形體內(nèi)部不同特征部位及變形體外圍附近可能 遭受危害的對(duì)象區(qū)域設(shè)置監(jiān)測(cè)站點(diǎn)。4 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特點(diǎn)和功能4.1 系統(tǒng)特點(diǎn)水利大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)主要由三部分組成： 傳感器及數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析處理及預(yù)警系統(tǒng)。傳感器及數(shù)據(jù)采集系

20、統(tǒng)由雨量監(jiān)測(cè)站、 壩體變形監(jiān)測(cè)站、 滲壓計(jì)監(jiān)測(cè)站等部 分組成；用戶管理和數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊作為整個(gè)系統(tǒng)的公用平臺(tái)， 對(duì)系統(tǒng)的操作人員進(jìn) 行權(quán)限管理，同時(shí)采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)的安全進(jìn)行可靠保證。無(wú)線通信網(wǎng)由 GPRS/SMS通訊網(wǎng)組成，主信道采用 SMS 通信方式，備用信 道采用 GPRS/通信方式；數(shù)據(jù)分析處理及預(yù)警系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)廣播預(yù)警裝置、無(wú)線預(yù)警 LED 顯示終端、 多臺(tái)裂縫報(bào)警器、手機(jī)短信等多種方式進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警預(yù)報(bào)。圖 4-1 系統(tǒng)架構(gòu)示意圖4.2 系統(tǒng)功能1）信息采集監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)自動(dòng)采集雨量、壩體表面變形、垂直位移滲壓等信息，生成報(bào)文，通過(guò) GPRS/SMS北/ 斗衛(wèi)星 /3G/4

21、G 等通信方式及時(shí)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心。2）水利大壩自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)水利大壩自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各類(lèi)監(jiān)測(cè)儀器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí) 接收、存儲(chǔ)、管理、維護(hù)、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)分析和檢索，對(duì)達(dá)到預(yù)警閾值的各類(lèi)監(jiān)測(cè) 結(jié)果能夠?qū)χ付ǖ囊苿?dòng)通信終端、 無(wú)線預(yù)警廣播站多點(diǎn)群發(fā)預(yù)警信息等功能， 具 有站點(diǎn)配置、管理、編輯功能。3）無(wú)線預(yù)警系統(tǒng)無(wú)線預(yù)警終端功能實(shí)現(xiàn)即時(shí)提供地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警信息， 滾動(dòng)發(fā)布各種監(jiān)測(cè)設(shè)備 的監(jiān)測(cè)、報(bào)警信息和圖文信息；無(wú)線預(yù)警廣播站安裝在受害居民區(qū)， 用于地方即時(shí)信號(hào)報(bào)警（支持語(yǔ)音、聲 音報(bào)警），對(duì)野外監(jiān)測(cè)預(yù)警設(shè)備如壩體表面位移、裂縫變形等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)定 報(bào)警閾值時(shí)，即時(shí)發(fā)送報(bào)警信號(hào)至受

22、危害居民點(diǎn)，通過(guò)中繼儀、 GPRS或衛(wèi)星傳 輸方式， 在庫(kù)區(qū)危害區(qū)通過(guò)電聲警報(bào)器、 揚(yáng)聲器等進(jìn)行即時(shí)報(bào)警， 并把預(yù)警信息 即時(shí)發(fā)送到相關(guān)聯(lián)絡(luò)人員和監(jiān)測(cè)中心。4）系統(tǒng)預(yù)警參數(shù)、預(yù)警閾值設(shè)定根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)及工作區(qū)氣象、 水文等相關(guān)資料，借鑒區(qū)域地形地貌、氣候條 件相類(lèi)似地區(qū)的參數(shù)取值， 結(jié)合各滑坡具體情況， 對(duì)各監(jiān)測(cè)預(yù)警儀器的預(yù)警參數(shù)、 預(yù)警閾值進(jìn)行初步設(shè)定。5 預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)5.1 信息采集監(jiān)測(cè)站建設(shè)信息采集監(jiān)測(cè)站主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集，具有以下功能特點(diǎn)： 自動(dòng)采集雨量、壩體表面變形、深部位移、滲壓、應(yīng)力應(yīng)變等信息，通過(guò) GPRS/SMS北/斗衛(wèi)星 /3G等通信方式及時(shí)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心。

23、 采集終端設(shè)備主備電源設(shè)置自動(dòng)切換。 支持中心下發(fā)指令：實(shí)時(shí)采集召測(cè)、遠(yuǎn)程配置管理等功能。 低功耗設(shè)計(jì)：工作狀態(tài) 70mA、休眠8 mA，平時(shí)處于休眠狀態(tài)，支持遠(yuǎn)程喚 醒、短信喚醒。 支持太陽(yáng)能鋰電池、太陽(yáng)能板供電、在無(wú)日照情況下支持 90 天供電。 終端數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)處理，以結(jié)果形式上傳至信息發(fā)布平臺(tái)。大容量存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)海量存儲(chǔ)。 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站統(tǒng)一進(jìn)行電源和通信通道分配，結(jié)構(gòu)合理，避免沖突。5.1.1 前端采集站5.1.1.1 功能簡(jiǎn)介水利大壩自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)針對(duì)水利大壩堤防庫(kù)區(qū)存在隱患，結(jié)構(gòu)變異 大，崩塌潛在區(qū)這些風(fēng)險(xiǎn)較高的地方。在每個(gè)地災(zāi)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)前端采集站， 作為 監(jiān)測(cè)設(shè)備管理和控制中心。

24、前端采集站建設(shè)有統(tǒng)一的供電系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊模塊， 統(tǒng)一控制管理整個(gè)監(jiān)測(cè)站的設(shè)備運(yùn)行。對(duì)于較小的大壩堤防，如果檢測(cè)設(shè)備較集中，數(shù)據(jù)鏈路穩(wěn)定的情況下，可 以不用考慮前端采集站， 這部分可以省略， 可以直接由監(jiān)測(cè)終端將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息 發(fā)回服務(wù)中心進(jìn)行處理。對(duì)于大型大壩堤防，如監(jiān)測(cè)區(qū)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量受到影響， 則可以考慮使用前端采集終端進(jìn)行初步處理。前端采集站作為次級(jí)服務(wù)平臺(tái)，還擔(dān)負(fù)著現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集管理和初步解算等功能?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)中心，它還有以下三大功能：1）數(shù)據(jù)接收、存儲(chǔ)： 每處滑坡點(diǎn)的設(shè)備終端采集的原始數(shù)據(jù)都直接傳送至 現(xiàn)場(chǎng)站，并存儲(chǔ)。2）數(shù)據(jù)初步處理：主要是考慮到 GNSS等終端設(shè)備原始數(shù)據(jù)量較大，直接 通

25、過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊遠(yuǎn)程傳輸對(duì)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、 安全性有著顯著的衰減。 將原始數(shù) 據(jù)直接現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)、解算，最終以結(jié)果的形式上傳，通過(guò)這一方式，一者避免了大 量數(shù)據(jù)直接上傳的影響；二者對(duì)于提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性也很有保證。3）自動(dòng)維護(hù)：在現(xiàn)場(chǎng)市電供電切斷的情況下，能夠自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至備用電源。 并能夠遠(yuǎn)程控制滑坡點(diǎn)設(shè)備終端的重啟開(kāi)關(guān)。5.1.1.2 設(shè)備介紹前端采集站作為大壩監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的控制中樞，它由以下設(shè)備構(gòu)成。表 5-1 前端采集站設(shè)備構(gòu)成設(shè)備名稱(chēng)備注IMC 智能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集終端負(fù)責(zé)大壩監(jiān)測(cè)點(diǎn)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)等通訊模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的整體上傳和遠(yuǎn)程控制電源模塊負(fù)責(zé)大壩監(jiān)測(cè)點(diǎn)電源的引入和所有設(shè)備終端的供電防雷設(shè)

26、備為前端設(shè)備提供防雷保護(hù)備用電源在市電斷開(kāi)的情況下保障大壩監(jiān)測(cè)點(diǎn)終端設(shè)備的供電軟件負(fù)責(zé)原始數(shù)據(jù)的解算等1）IMC智能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集終端IMC 是集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集、解算、海量存貯、 3G 實(shí)時(shí)自動(dòng)連線功能為一體的 智能終端， 廣泛應(yīng)用于各結(jié)構(gòu)體健康監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。 通過(guò)有線的方式實(shí)現(xiàn)與每個(gè)監(jiān)測(cè) 站設(shè)備的通訊連接， 并通過(guò)監(jiān)測(cè)終端管理軟件控制設(shè)備數(shù)據(jù)的采集、 解算和上傳 等功能。 經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)終端管理軟件處理后數(shù)據(jù)將變得更小、方便數(shù)據(jù)的傳輸， 并將 原始數(shù)據(jù)保存在 IMC智能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集終端上，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。圖 5-1 IMC 智能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集終端2）通訊模塊： 負(fù)責(zé)將單個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)初步處理后數(shù)據(jù)傳輸至信

27、息平臺(tái)或發(fā)布平 臺(tái)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)與信息平臺(tái)之間的通訊鏈接。 采用無(wú)線通訊方式， 借助移動(dòng)通訊 網(wǎng)絡(luò)傳遞數(shù)據(jù)。3 ）電源模塊：每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用市電供電方式，就近在居民點(diǎn)引入電網(wǎng)電 源。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采集站統(tǒng)一配供，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理。4）備用電源：考慮到存在斷電等突發(fā)情況，在前端采集站布置不間斷供電 系統(tǒng)，并可將 UPS電池組接入到本供電系統(tǒng)， 保證在斷電情況下本系統(tǒng)所有的在 線監(jiān)測(cè)設(shè)備不少于 3 個(gè)小時(shí)的不間斷供電，以應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。5）防雷設(shè)備：防雷保護(hù)系統(tǒng)包括電源線路防雷保護(hù)、通訊線路防雷保護(hù)、 室外設(shè)備直擊雷防護(hù)及接地系統(tǒng)四部分。本系統(tǒng)采用了避雷針、天饋防浪涌、 信 號(hào)防浪涌及電源浪涌保護(hù)

28、器， 對(duì)接入前端采集站設(shè)備以及通訊、 供電設(shè)備進(jìn)行全 面防護(hù)。采取的具體措施如下：電力線進(jìn)入 UPS之前以及進(jìn)入設(shè)備之前，加裝單相電涌防護(hù)設(shè)備，隔離 UPS 和電力線。設(shè)備選型為電源浪涌保護(hù)器。圖 5-2 電源浪涌保護(hù)器及接地裝置接地系統(tǒng)直接影響避雷防雷的能力，對(duì)于接地系統(tǒng)有如下具體要求：1）接地原則聯(lián)合接地共地不共點(diǎn)，直擊雷接地與設(shè)備箱弱電接地、采用聯(lián)合 接地方式，但各自接地線不能直接匯流一點(diǎn)入地；2）接地分為設(shè)備箱弱電接地和直擊雷接地：設(shè)備箱弱電接地，一端在地腳籠坑基礎(chǔ)上打入地，一端采用 10 平方銅線為接地匯流線與設(shè)備箱接地相連；直擊雷 接地，一端打入地、另一端與避雷針基座相連；3）快裝

29、接地級(jí)、地腳籠等接地體聯(lián)合接地，利用16 平方銅線（去皮）為 3水平接地體，利用 10 平方銅線 4 水平接地體實(shí)現(xiàn)三個(gè)接地體的各自接地；4）所有水平接地引線和接地體之間的連接采用壓接方式。接地注意事項(xiàng)：1）防雷接地必須小于 10 歐姆。2）兩個(gè)獨(dú)立地之間距離必須大于 3 米，否則在兩地之間加裝等地位均衡。3）信號(hào)防雷器地盡量與直擊雷地分開(kāi)，目的是防止直擊雷從地線反擊信號(hào) 設(shè)備。4）室外接地引線必須與埋地接地裝置采用焊接， 并作防腐處理 （刷瀝青等）5）接地引線線徑：機(jī)房到室外接地裝置引線（圓鋼直徑要大于10mm，扁鋼截面大于 80mm2）。6）銅線與扁鐵必須采用焊接或機(jī)械式連接，并作防腐處理

30、5.1.1.3 設(shè)備安裝調(diào)試前端采集站包含軟、硬件設(shè)備的安裝及調(diào)試，具體內(nèi)容如下： 軟件部分：前端采集系統(tǒng)軟件運(yùn)行環(huán)境安裝、 數(shù)據(jù)庫(kù)安裝、采集軟件安裝等； 硬件部分： GPRS通訊模塊、防雷設(shè)備、電源模塊安裝及工控機(jī)組裝固定等； 調(diào)試部分：通訊模塊調(diào)試、前端系統(tǒng)軟件調(diào)試、電源模塊測(cè)試。5.1.2 壩體表面位移自動(dòng)監(jiān)測(cè)站5.1.1.1 設(shè)備簡(jiǎn)介項(xiàng)目采用的 GNSS雙頻表面位移自動(dòng)監(jiān)測(cè)站廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、地面 沉降監(jiān)測(cè)、尾礦庫(kù)壩監(jiān)測(cè)、橋梁健康監(jiān)測(cè)、大壩健康監(jiān)測(cè)，大型建筑健康監(jiān)測(cè)等 領(lǐng)域，配套監(jiān)測(cè)軟件能提供精確的數(shù)據(jù)參數(shù)， 報(bào)表，趨勢(shì)分析，報(bào)警輸出等功能。由 GNSS天線、 GNSS接收機(jī)、通

31、訊供電避雷等部分組成，通過(guò)多點(diǎn) GNSS高 精度解算技術(shù)來(lái)解算 GNSS觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)，從而達(dá)到實(shí)時(shí)地表變形監(jiān)測(cè)（如位移 方向、位移速率、累計(jì)位移等）圖 5-3 GNSS位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖5.1.2.2 技術(shù)指標(biāo)考慮大壩所處地形地理位置， 監(jiān)測(cè)主機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)的特點(diǎn)， 建議采用北斗、 GPS、GLONAS三S 星多頻型 GNSS定位設(shè)備，以保證精度。監(jiān)測(cè)接收機(jī)性能參數(shù)：GNSS性 能規(guī)格接收類(lèi)型： GNSS多 頻 RTK 帶載波相位可接收信號(hào)： GPS，GLONAS，SBeiDou，Galileo 和 QZSS通道數(shù) ：372GPS 靈敏度： - 142dBmSBAS 跟蹤： 3 通道，并行跟蹤

32、更新率： 1Hz 標(biāo)準(zhǔn)， 10Hz 或 20Hz 可選水平精度：平面精度： 2mm+1ppm高程精度： 5mm+1ppm授時(shí)（ 1PPS）精度 ：20 納秒冷啟動(dòng) ：60 秒溫啟動(dòng)： 120dbFM發(fā)射頻率60 160MHz內(nèi)任選，步進(jìn) 0.05MHzGSM通訊頻段EGSM90：0 TX: 880-915MHz ， RX:925-960MHzEGSM180：0 TX: 1710-1785MHz ， RX:1805-1880MHzFM發(fā)射功率100W調(diào)頻信噪比60 dB非線性失真 %工作電壓：支持 12V和 220V雙供電系統(tǒng) ,AC：220V15 25 ,DC ： 12V環(huán)境溫度95%工作溫度

33、-25 +605.1.8 災(zāi)害信息中心建設(shè) 本部分的建設(shè)可以根據(jù)實(shí)際情況改變建設(shè)地點(diǎn)或是選擇性實(shí)施。5.1.8.1 整體結(jié)構(gòu)信息中心作為系統(tǒng)整體運(yùn)行的樞紐在物理層主要由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（交換機(jī)、路由 器等）、LED 電子顯示屏、服務(wù)器、機(jī)柜等構(gòu)成。在應(yīng)用層主要由自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和操作平臺(tái)三部分構(gòu)成。水利大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析、系統(tǒng)管理等 過(guò)程；網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)包括系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的搭建、 信息的對(duì)外發(fā)布； 操作平臺(tái)主要涉及 系統(tǒng)的日常管理和維護(hù)，包括監(jiān)測(cè)報(bào)表的整理等。5.1.8.2 設(shè)備簡(jiǎn)介災(zāi)害信息中心作為水利大壩及其周邊庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)信息的展示平臺(tái)，其主要硬件設(shè)備如下

34、：(1)LED 電子顯示屏本項(xiàng)目提供 LED電子顯示屏具有清晰度高、 質(zhì)量穩(wěn)定、 壽命長(zhǎng)，顯示功能靈 活多變的特點(diǎn)，十分適用于計(jì)算機(jī)信息、圖形、圖畫(huà)以及二三維動(dòng)畫(huà)的播放。圖 5-14 LED 電子顯示屏圖 5-15 監(jiān)控室 LED 顯示屏接線示意圖LED技術(shù)參數(shù)如下表：表 5-6 技術(shù)參數(shù)名稱(chēng)技術(shù)參數(shù)防護(hù)：正面IP65 背面 IP54視角：水平140，垂直 140存貯溫度：-40 +85 顯示屏整屏工作溫度：-10 +50 相對(duì)濕度：10%85%顯示模組重量： 55kg/m2工作電壓：交流 220V（可選 110V）供電平均功耗：650W/ m2最大功耗：1300W/ m2（與 LED亮度，驅(qū)

35、動(dòng) IC ，控制系統(tǒng)，選型有關(guān)）控制主機(jī)：聯(lián)想開(kāi)天主機(jī)或同檔次計(jì)算機(jī)以上操作系統(tǒng)：WIN XP/WIN 7顯卡： DVI顯卡（典型顯存位寬 128 位，顯存 512M）控制方式：同步控制控制系統(tǒng)刷新頻率：600-3200Hz （可選，在硬件支持條件下）灰度/ 顏色： 65536/281 萬(wàn)億色亮度調(diào)節(jié)方式：軟件 256 級(jí)可調(diào)控制系統(tǒng)采用： PCTV卡（可選） DVI 顯卡主控卡光纖傳輸（可選）主要技術(shù)參數(shù)驅(qū)動(dòng)器件：恒流驅(qū)動(dòng)方式： 1/4 掃幀頻： 60Hz亮度： 6500cd/m2 （開(kāi)機(jī)白平衡狀況下，與所選 LED亮度有關(guān)） 視頻信號(hào)： RF、S-Video 、RGB、RGBH、VYUV、

36、YC、COMPOSITIO等N 平均無(wú)故障時(shí)間： 10000 小時(shí)壽命： 5 萬(wàn)小時(shí)平整度：任意相鄰像素間 0.2mm顯示模塊拼接間隙 0.5mm均勻性：像素光強(qiáng)、顯示模塊亮度均勻盲點(diǎn)率： 0.0002開(kāi)關(guān)電源負(fù)荷： 5V/40A 5V/55A計(jì)算機(jī)顯示模式： 1280 1024有效通訊距離：網(wǎng)線 100m（無(wú)中繼），多模光纖 500m，單模光纖 20km軟件LED演播室(MDK)（2）監(jiān)測(cè)預(yù)警用 PC機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警用 PC機(jī)，型號(hào):聯(lián)想 IdeaCentre K450 ，主要作用用于泥石流、滑坡視 頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)儲(chǔ)存。5.2 水利大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)水利大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)是整個(gè)系統(tǒng)的核心和靈魂， 肩負(fù)著各 種信息數(shù)據(jù)的處理、 信息的發(fā)布和預(yù)警信號(hào)的響應(yīng)。 該軟件用于對(duì)水利大壩堤防 的安全監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)采集， 及其相關(guān)安全的信息進(jìn)行自動(dòng)獲取、 存儲(chǔ)、加工處理和輸入輸出， 并且為數(shù)據(jù)分析軟件提供完備的數(shù)據(jù)接口。 實(shí)現(xiàn)區(qū) 內(nèi)各類(lèi)監(jiān)測(cè)儀器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收、存儲(chǔ)、管理、維護(hù)、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)分析和檢 索，對(duì)達(dá)