大坝安全监测系统
水库大坝安全监测系统
水库大坝安全监测系统1. 监测内容、方法及仪器a. 大坝区降雨强度和雨量监测采用翻斗式雨量计测量降雨量和降雨强度。
b. 大坝浸润线及坝基渗压监测通过埋设渗压计来观测坝体的渗流压力分布情况和浸润线位置以及坝基渗流压力分布情况。
c. 大坝上下游水位监测通过安装浮子式、振弦式水位计观测大坝的上下游的水位。
d. 大坝坝体位移监测采用全站仪自动极坐标测量系统监测大坝变形，内外业一体化的工程测量系统可实现无人值守及自动监测。
e. 大坝渗流量监测在大坝下游设置量水堰，安装量水堰计以监测大坝渗流量。
2. 传感器可根据实际需求，在监测范围内安装各种传感器。
一般常用的有：渗压计、混凝土应变计、应力计、多点位移计、测缝计、水位计、钢筋计、倾角计、测力计、气压计、温度计、压力盒等。
3. 自动监测系统a. 系统简介随着计算机技术和电测技术的发展，使得以电测传感器技术为基础的监测项目能实现全天候自动监测。
同样，监测系统也具备人工观测条件，通过观测人员携带读数仪或笔记本电脑到各监测站读取数据，并可由人工输入计算机，进入相关数据库。
连续的自动监测可以记录下监测对象完整的数据变化过程，并且实时得到数据，借助于计算机网络系统，还可以将数据传送到网络覆盖范围内的任何需要这些数据的部门。
b. 系统组成本系统由三部分组成：1）现场量测部分2）远程终端采集单元MCU3）管理中心数据处理部分c. 系统网络结构水库大坝安全监测数据采集系统采用分层分布开放式结构，运行方式为分散控制方式，可命令各个现地监测单元按设定时间自动进行巡测、存储数据，并向安全监测中心报送数据。
系统MCU之间以及MCU与监控计算机之间的网络通信采用光缆。
安全监测数据采集系统可通过光缆将位于本工程各个监测站内的监测数据采集上来，然后通过光缆传送到位于管理所的监测中心内的监控主机内。
图1 系统网络组成图4.监测系统功能特点本监测系统是专为大坝安全监测提供最优解决方案，其基本的功能有：a.可实时远程监测大坝的各测试参数，可根据需要设定采集频率、测点数据，对原始数据可进行各种计算。
大坝安全监测自动化系统的结构形式.
水利工程管理技术
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图6-23分布式采集系统示意图
大坝安全监测自动化系统的结构形式
（三）混合式
混合式是上述两种采集方式的混合形态，它具有分布式的外形布 置，同时采用集中式进行数据采集。在同一个工程中，一部分类型仪 器布置较集中则实施集中采集，如集中布置在一起的温度计、钢筋计、 测缝计、应力应变计等卡尔逊式仪器。另一部分类型仪器可以用MCU 进行分散采集。所有仪器最终都用数字信号与中央控制单元的计算机 连接。
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图6-22 集中式采集系统示意图
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大坝安全监测自动化系统的结构形式
（二）分布式 分布式采集系统是将数据采集仪分散布置在靠近仪器的地方，俗称测 量控制单元(MCU)。系统对MCU的要求较高，MCU除执行数据采集把模拟 量转换为数字量(A/D) 的功能外，还要具备一定的存储和数据处理功能、 网络通信功能。MCU一般就近置于坝内，要求其防潮性能要好，能适应坝 内的恶劣环境。这种系统布置方式比较灵活，可靠性高、适应能力强，适 用于测点众多的大型水库工程。系统的典型布置如图6-23所示。
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大坝安全监测自动化系统的结构形式
（一）集中式 所谓集中式，通常在大坝内设一专门的监测室，置放数据采集仪，分 布于坝内各测点处的传感器通过电缆直接与数据采集仪相连，传感器信 号通过数据采集仪传输到坝外监控中心的数据处理计算机上进行存储管 理。这种系统适用于测点数量在200个以内，布置相对集中，传输距离不 远的工程，如图6-22所示。
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大坝安全监测自动化系统的结构形式
大坝安全监测自动化系统的结构形式
水库工程的监测自动化采集系统一般由观测点的遥测传感器、遥 控集线箱、数据自动巡检采集装置及监控中心中央控制单元(计算机) 等组成。从国际上看，监测自动化系统的布置形式根据不同工程情况 朝多元化方向发展。系统的结构形式按照数据的采集方式大体可分为 三类，即集中式、分布式和混合式。
水库大坝安全监测系统
水库大坝安全监测系统摘要：水库大坝是重要的水资源调控和洪水防治设施，其安全性直接关系到人民生命财产的安全。
本文介绍了水库大坝安全监测系统的基本原理、主要功能以及发展趋势。
水库大坝安全监测系统的建立和运行对于确保水库大坝的安全具有重要的意义。
一、引言水库大坝是用于调节水资源、防止洪水以及发电等功能的重要设施。
然而，由于自然因素、人为因素等原因，水库大坝的安全性面临着一定的挑战。
为了确保水库大坝的安全性，水库大坝安全监测系统的建立和运行变得至关重要。
二、水库大坝安全监测系统的基本原理水库大坝安全监测系统通过安装传感器、数据采集设备、数据传输设备和数据处理设备等组成，对水库大坝的物理量进行实时监测和数据采集。
基于监测数据的分析和处理，可以实现对水库大坝安全状态的评估和预警，为保障水库大坝的安全性提供技术支持。
三、水库大坝安全监测系统的主要功能1. 水文监测功能：包括对水库水位、流量、水质等水文参数的监测和采集，通过分析这些参数的变化可以判断水库大坝是否存在安全隐患。
2. 结构监测功能：包括对水库大坝结构的变形、裂缝、沉降等参数的监测和采集，通过分析这些参数的变化可以评估水库大坝的稳定性和安全性。
3. 应力监测功能：包括对水库大坝内部和周围岩土体的应力变化的监测和采集，通过分析这些参数的变化可以判断水库大坝是否存在应力集中区域。
4. 渗流监测功能：包括对水库大坝内部和周围岩土体的渗流量的监测和采集，通过分析这些参数的变化可以判断水库大坝是否存在渗漏问题。
5. 通信与报警功能：水库大坝安全监测系统可以通过与监测站点的通信设备实现远程监测和数据传输，及时向相关部门发送预警信息，保障水库大坝的安全。
四、水库大坝安全监测系统的发展趋势1. 自动化技术的应用：随着自动化技术的发展，水库大坝安全监测系统将越来越多地采用自动化设备和技术，实现对水库大坝的实时监测和数据采集。
2. 大数据和人工智能的应用：水库大坝安全监测系统将结合大数据和人工智能技术，通过对大量监测数据的分析和处理，实现对水库大坝安全状态的准确评估和预警。
大坝安全监测2仪器原理教学内容
钢弦式仪器原理图
钢弦式应变计
钢弦式点焊应变计（钢板计）
钢弦式钢筋计
钢弦式渗压计
钢弦式测缝计
钢弦式钢索计
钢弦式裂缝计
钢弦式压应力计
钢弦式读数仪（二次仪表）
§5电阻应变片式传感器的基本原理
原理：金属导体的电阻随着所受机械变 形的大小而变化，从而测得应变物理量。
光纤传感器与传统的各类传感器相比有一系列独特的 优点，如灵敏度高，抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘性 好，防爆，光路有可挠曲性，便于与计算机联接，结 构简单，体积小，重量轻，耗电少等。
第二章 大坝安全监测仪器的 基本原理和特点
思考题
1.大坝安全监测仪器的基本要求。 2.大坝安全监测系统的基本构成。 3.简述差阻式、振弦式仪器工作原理
测量过程： 力－－试件－－应变－－电阻应变片
－－电阻－－电阻应变仪－－电压或电 流－－显示记录仪表
感原理可分为功能型和 非功能型。
功能型光纤传感器是利用光纤本身的特性把光 纤作为敏感元件，所以也称传感型光纤传感器， 或全光纤传感器。
非功能型光纤传感器是利用其它敏感元件感受 被测量的变化，光纤仅作为传输介质，传输来 自远处或难以接近场所的光信号．所以也称为 传光型传感器．或混合型传感器。
§2大坝安全监测系统的基本构成 一个监测系统主要由现场的监测 仪器、导线、采集测控单元（集线 箱）、接受仪表（二次仪表）、通 讯装置、计算机及其相应的监测软 件等构成。
下图为监测系统的基本结构图。
Z＝R1/R2 (电阻比）
§4振弦式仪器的基本原理
原理：利用钢弦的自振频率与钢弦所 受到的外加张力关系式测得各种物理 量。
大坝安全监测系统使用标准
（1）《自动化仪表安装工程质量评定标准》（GBJ131-90）；（2）《中华人民共和国共和国水法》（3）《微型数字电子计算机通用技术条件》（GB9813—2000）；（4）《土石坝安全监测资料整编规程》(SL196-96)；（5）《土石坝安全监测技术规范》(SL60-94)；（6）《水文自动测报系统规范》（SL61-2003）；（7）《水文仪器总技术条件》（GB9359-88）；（8）《水文仪器术语》（SL10-89）；（9）《水文测报装置遥测雨量计》（GB 11831-89）；（10）《水文测报装置遥测水位计》（GB11830-89）；（11）《水位观测标准》（GBJ138-90）；（12）《水情信息编码标准》（SL330-2005）；（13）《水利水电建设工程验收规程》（SL223-1999）；（14）《水利水电工程水情自动测报系统设计规定》（DL/T5051-1996）；（15）《水利水电工程施工质量评定规程》（SL176-96）；（16）《水库工程管理设计规范》（SL106-96）（17）《水库大坝安全管理条例》(1991年国务院发布)（18）《水电厂计算机监控系统基本技术条件》（DL/T578-95）（19）《实时雨水情数据库表结构与标识符标准》（SL323-2005）；（20）《计算机软件质量保证计划规范》（GB/T 12504-90）；（21）《计算机软件可靠性和可维护性管理》（GB/T14394-93）；（22）《计算机软件开发规范》（GB 8566-88）；（23）《混凝土坝安全监测技术》（DLT5178-2003）（24）《国家一、二等水准测量规范》(GB12897-1991)；（25）《国家三角测量规范》(GB/T17942-2000)；（26）《国家三、四等水准测量规范》(GB12898-1991)；（27）《国家防汛指挥系统工程水雨情库表结构设计》。
（28）《国家防汛指挥系统工程工情数据表结构设计》；（29）《工业自动化仪表安装工程施工及验收规范》（GBJ93-86）；（30）《工业企业通讯接地设计规范》（GBJ79-85）；（31）《工业企业通信设计规范》（GBJ42-81）；（32）《电子计算机机房设计规范》（GB50174-93）；（33）《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB50169-92）；（34）《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》（GB501680－92）；（35）《大坝安全监测系统验收规范》(GBT 22385-2008)（36）《大坝安全监测系统施工监理规范》（DLT 5385-2007）（37）《大坝安全监测系统设备基本技术条件》(SL268-2001)；（38）《崩塌、滑坡、泥石流监测规范》（DZT0221-2006)。
大坝安全监测系统v.doc
大坝安全监测系统产品概述大坝安全监测系统是对水库大坝进行实时地监测管理，通过对监测数据采集、分析、处理、查询，掌握水库大坝的实时运行状况，及时发现异常情况并采取措施。
大坝安全监测系统，采用高度集成化、智能化的、现代化的工业自动化控制技术，通过使用数据采集器，并采用各类相应的测量传感器，完成对土石坝、混凝土坝及其它水工建筑物、库区环境、高边坡、涵洞、楼宇、交通工程等岩土工程的变形，渗压渗流、环境因素（水位、气温、雨量）、应力应变等观测项目进行自动远程在线监测。
并对所监测的项目数据进行进行数据采集、在线运算、分析处理、存储及输出。
图：大坝安全监测系统系统具备的特点本系统内部可采用RS232 ,RS485/422以及其他国际标准构建现场通信，网络基本系统之间及基本系统与监测管理中心站之间采用局域网连接监测。
系统功能1.系统具备巡测和选测功能，系统数据采集方式采用自动控制方式2.系统有显示功能能，显示建筑物及监测系统的总体和过程曲线报警状态显示窗口等3.系统有操作功能，能在监测管理站的计算机或监测管理中心站的计算机上实现监视操作输入输出显示打印4.系统能报告现在测值状态调用历史数据，评估系统运行状态5.系统设备具备掉电保护功能在外部电源突然中断时保证数据和参数不丢失6.系统具备数据通信功能包括数据采集装置与监测管理站计算机之间的数据通信以及监测管理站和监测管理7.系统可靠.平均故障间隔时间MTBF=1/λ . λ是产品的故障总数与寿命单位总数系统性能系统具备下列采集性能指标采集信号：模拟量、数字量采集对象：差动电阻式、电感式、电容式、压阻式、振弦式、差动变压器、电位器式、光电式等监测仪器，步进电机式、测量装置、及其他测量装置系统运行方式：支持24h不间断运行根据需要可调测量周期:大于10min ,根据需要和测量装置可调系统具有较强的环境适应性,具备防雷、防潮、防锈蚀、防鼠、抗振抗、电磁干扰等性能具有图文并茂的用户界面采集计算机1.具备适合工业应用环境有较高运算速度和较大存储容量的工业机2.配置便携式计算机作为移动工作站并配有打印机3.能与监测管理中心站和监测站，进行网络通信并接收管理计算机的命令，向监测站数据采集装置转发指令4.具有可视化用户界面能方便地修改系统设置设备参数及运行方式能根据实测数据反映的状态进行修改选择监测的频次和监测对象5.具有对采集数据库进行管理的功能6.具有画面报表编辑功能7.具有自动报警功能8.具有运行日志故障日志记录功能图：分布式数据采集方式监测管理中心设备1.交流电源掉电时不间断电源维持系统正常工作时间不小于30min2.能通过采集计算机对现场采集系统进行采集和控制3.能完成大坝监测数据的管理及日常工程安全管理工作如在线监测、离线分析、图表制作、测值预报4..监测自动化系统的构建。
大坝安全监测自动化系统的结构形式标准版文档
水利工程管理技术
图6-22 集中式采集系统示意图
大坝安全监测自动化系统的结构形式 （二）分布式 在同一个工程中，一部分类型仪器布置较集中则实施集中采集，如集中布置在一起的温度计、钢筋计、测缝计、应力应变计等卡尔逊 量量网内用控 转 络 的 于分制 换 通 恶 测布单 为 信 劣 点式元 数 功 环 众采字能境多(M集量。。的CU系这大(MA)C统。种型/DU是系系水)一的将统统 库般功数对布 工就能据M置 程近外C采方。置U，集式系的于还仪比统要坝要分较的求内具散灵典较，备布活型高要一置，布，求定在可置M其的靠靠如C防存U近性图潮除储仪高6性执-和2器、能3行数的所适要数据地示应好据处方。能，采理，力能集功俗强适把能称，应模、测适坝拟 大从系系混 在式系信这图水组 这大在式混系信在式这大系信图大图系系式大系信在式这所感系 水组大水水混图 系信在式坝国统统合同仪统功种6库成种坝同仪合统功同仪种坝统功6坝6统统仪坝统功同仪种谓器统库成坝利利合6统功同仪----2222安 际 的 的 式一 器 对 能 系 工 。系 安 一 器 式 对 能 一 器 系 安 对 能 安 的 的 器 安 对 能 一 器 系 集 信 的工 。 安 工 工 式 对 能 一 器2332全上结典是 个。M。统程统全个。是M。个。统全M。全结结。全M。个。统中号典 程全程程是M。个。分分集集CCCCC监看构型上 工布的布监工上工适监监构构监工适式通型 的监管管上工布布中中UUUUU测，形布述 程置监置测程述程用测测形形测程用，过布 监测理理述程式式式式的的的的的自监式置两 中方测方自中两中于自自式式自中于通数置 测自技技两中采采采采要要要要要动测按如种 ，式自式动，种，测动动按按动，常据如 自动术术种，集集集集求求求求求化自照图采 一比动比化一采一点化化照照化一点在采图 动化采一系系系系较较较较较系动数集 部较化较系部集部数系系数数系部数大集化系集部66统统统统高高高高高--22统化据方分灵采灵统分方分量统统据据统分量坝仪采统方分示示示示，，，，，33的系的式 类活集活的类式类在的的的的的类在内传集的式类意意所所意意MMMMM结统采的 型，系，结型的型结结采采结型设输系结的型22图图示示CCCCC图图00UUUUU构的集混 仪可统可构仪混仪构构集集构仪一到统构混仪。。00除除除除除个个形布方合 器靠一靠形器合器形形方方形器专坝一形合器执执执执执以以式置式形 布性般性式布形布式式式式式布门外般式形布行行行行行内内形大态 置高由高置态置大大置的监由态置数数数数数，，式体， 较、观、较，较体体较监控观，较据据据据据布布根可它 集适测适集它集可可集测中测它集采采采采采置置据分具 中应点应中具中分分中室心点具中集集集集集相相不为有 则能的能则有则为为则，的的有则把把把把把对对同三分 实力遥力实分实三三实置数遥分实模模模模模集集工类布 施强测强施布施类类施放据测布施拟拟拟拟拟中中程，式 集，传，集式集，，集数处传式集量量量量量，，情即的 中适感适中的中即即中据理感的中转转转转转传传况集外 采用器用采外采集集采采计器外采换换换换换输输朝中形 集于、于集形集中中集集算、形集为为为为为距距多式布 ，测遥测，布，式式，仪机遥布，数数数数数离离元、置 如点控点如置如、、如，上控置如字字字字字不不化分， 集众集众集，集分分集进，集量量量量量远远方布同 中多线多中同中布布中行线同中(((((的的AAAAA向式时 布的箱的布时布式式布于存箱时布/////工工DDDDD发和采 置大、大置采置和和置坝储、采置)))))程程展混用 在型数型在用在混混在内管数用在的的的的的，，。合集 一水据水一集一合合一各理据集一功功功功功如如式中 起库自库起中起式式起测。自中起能能能能能图图。式 的工动工的式的。。的点动式的外外外外外66进 温程巡程温进温温处巡进温，，，，，--22行 度。检。度行度度的检行度22还还还还还所所数 计采计数计计传采数计要要要要要示示据 、集、据、、感集据、具具具具具。。采 钢装钢采钢钢器装采钢备 备 备 备 备集筋 置 筋 集 筋 筋 通 置 集 筋一一一一一。 计及计。计计过及。计定定定定定、监、、、电监、的的的的的测控测测测缆控测存存存存存缝中缝缝缝直中缝储储储储储计心计计计接心计和和和和和、中、、、与中、数数数数数应央应应应数央应据据据据据力控力力力据控力处处处处处应制应应应采制应理理理理理变单变变变集单变功功功功功计元计计计仪元计能能能能能等等等等相等((、、、、、计计卡卡卡卡连卡网网网网网算算尔尔尔尔，尔络络络络络机机逊逊逊逊传逊通通通通通))等等
大坝安全监测与控制系统设计与实现
大坝安全监测与控制系统设计与实现近年来，随着国家水利建设的进一步发展，大坝建设也迎来了一个高峰期。
虽然大坝建设方便了人们的生活和经济发展，但是也给社会带来了极大的安全隐患。
因此，建立一套高效的大坝安全监测与控制系统对于保障人民生命财产安全至关重要。
一、大坝安全监测系统的设计与结构大坝安全监测系统是指对大坝水文、水文、水文、结构、周边环境等因素进行实时监控和预报，实现对大坝安全的持续、全面、科学的监测和控制的系统。
大坝安全监测系统包括传感器、数据采集器、通信模块、数据处理与分析、系统控制与管理等几个方面。
（一）传感器传感器是大坝安全监测系统的核心部件之一。
传感器的作用是对大坝周围的各种监测要素进行实时监测和数据采集，并将数据传递给数据采集器。
传感器常用的有测水位传感器、量河流量传感器、渗流传感器、地震传感器、温度传感器、湿度传感器等，通过对这些传感器数据的监测和分析，确定大坝是否存在安全隐患。
（二）数据采集器数据采集器是大坝安全监测系统的数据采集和传输设备。
它的作用是对传感器采集到的数据进行处理后，通过通信模块上传到数据处理中心进行存储和分析。
数据采集器的主要接口有模拟量接口、数字量接口、通讯口、定时口等，数据采集设备的稳定性和可靠性直接关系到系统的可靠性和精确度。
（三）通信模块通信模块的作用是采集到的信息传递给数据处理和分析中心进行处理分析，通信模块一般包括有线通信和无线通信两种。
大坝安全监测系统的通信模块必须保证高速、高带宽、低时延和稳定性。
（四）数据处理与分析数据处理与分析是大坝安全监测系统中的另一个重要的部分。
数据处理与分析是通过大数据处理和机器学习等技术来对大坝周边环境从各个方面进行高精度的评估和预测。
（五）系统控制与管理传感器、数据采集器、通信模块等监测设备的控制和管理是由系统控制与管理模块实现的。
该模块主要完成对监测设备的状态监测及时告警，数据采集周期设置和查询控制，数据传输模式控制等功能。
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大坝安全监测系统
一、系统概述
近年来，随着工业的快速发展，自然环境遭到破坏，每年都有不少大坝事故爆发，造成无法预估的损失。
我国共有3000多座水库垮坝。
七十年代平均每年垮200多座，其中1973年高达554座。
1975年的板桥水库垮坝事故，造成约万余人死亡。
大坝的安全关系到百姓的生命财产，任重而道远，所以展开现代化的大坝安全监测是很有必要的。
为了实现无人值守的大坝实时监测自动化，我司推出大坝安全远程监测系统。
该系统通过采集大坝沉降、倾斜、水压以及大坝形状特征。
通过各种信息的获取、整理和分析，做出大坝安全评价，控制大坝安全运行校核计算参数的准确性、计算方法的实用性和反馈施工方法的正确性，帮助管理人员做出准确、快速灾情预警预报，保证百姓的生命财产安全。
二、系统解决方案（构成+拓扑图）
该系统由监测中心、通信网络、现场监测设备、现场采集设备组成，根据不同地区的通信、经济条件，设立大坝安全监测站点。
采用有人看管，无人值守的管理模式，配置相应的传感器，以及遥测终端及通信终端设备，实现大坝安全信息的自动采集、传输。
监测站采用定时自报、阀值加报和召测的工作模式；人工置数信息应有反馈确认的功能。
三、系统功能、特点
实时监测：
尾矿库在线监测系统可实现对尾矿库坝体浸润线及坝体内孔隙水压力、库内水位、降雨量、干滩指标（高程和长度）、坝体位移（内部水平位移和顶部垂直位移）的实时监测。
视频监控：
对坝体和溢水塔等重点部位的影像监控，从微观到宏观，构成一个立体监测网，确保尾矿坝运行安全。
及时报警：
系统自动根据该预警数据发布不同级别的报警信息。
系统登录提示、声光报警器、短信通知等多种方式传达至相关领导和责任人。
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。
低功耗设计：
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。
多种通信方式：
至少可向5个中心站分发数据和主备信道自动切换，GPRS/CDMA/3G/4G为主传输通道、短信为备份传输通道；可选北斗、卫星、PSTN、超短波、微波、ZigBee 等通信方式。
文章来源：四信物联网。