浅谈大坝安全自动化监测GPS系统技术
浅谈水库大坝安全检测自动化技术应用
浅谈水库大坝安全检测自动化技术应用随着科技的不断发展，各行各业都在不断探索利用先进技术来提高工作效率和安全性。
对于水利工程领域来说，大坝安全一直是一个备受关注的问题。
水库大坝的安全状况直接关系到人们的生命财产安全，因此如何有效地进行大坝安全监测与检测成为了水利工程领域面临的重要问题之一。
近年来，随着自动化技术的不断发展，自动化技术在水库大坝安全检测中的应用也逐渐成为了行业的热点话题。
本文将从自动化技术的应用角度，浅谈水库大坝安全检测自动化技术应用的相关情况。
一、水库大坝安全检测的重要性水库大坝是一种集水调节、防洪、发电等综合效益的水利工程，其安全状况直接关系到周围地区和下游地区的安全。
对水库大坝进行定期检测和监测是十分必要的。
传统的水库大坝检测方法主要依靠人工检测，包括巡查、测量、取样等手段，这种方法存在着效率低、人力成本高、数据不够精确等缺点。
而且，一些大型水库大坝地理位置偏远，环境恶劣，人员难以进入，导致传统的人工检测方法无法满足大坝安全监测的需求。
随着自动化技术的不断发展，水库大坝安全检测也迎来了新的变革。
自动化技术在水库大坝安全检测中的应用，主要包括传感器技术、大数据分析、云计算、人工智能等方面。
1. 传感器技术传感器技术是自动化技术在水库大坝安全检测中的重要应用手段。
通过在大坝上设置各类传感器，如位移传感器、应变传感器、压力传感器等，可以实现对大坝各个部位的实时监测。
传感器可以实时感知大坝的变化情况，将监测数据传输到监测中心，实现对大坝安全状况的实时监控。
通过传感器技术，可以及时发现大坝的异常情况，为大坝安全管理提供有力支持。
2. 大数据分析大数据分析是自动化技术在水库大坝安全检测中的另一个重要应用。
通过对传感器监测所得到的海量数据进行汇总和分析，可以获取大坝的全面情况，并帮助工作人员对大坝的安全状况进行深入分析。
大数据分析可以帮助工作人员发现隐藏在海量数据背后的规律和趋势，提前发现大坝可能存在的问题，并为制定科学的大坝管理策略提供依据。
水库大坝GNSS位移自动监测系统方案
水库大坝GNSS位移自动监测系统方案一、方案背景我国已拥有水库大坝9.8万余座，其中95%以上为土石坝，95%以上是上个世纪80年代以前建设的老坝。
虽然近10年来我国进行了大规模的病险水库除险加固，但水库大坝数量多，土石坝多，出险的几率非常高。
大坝作为一种大型水工建筑物，其投资和建成后产生的效果都是巨大的，同时由于其结构、运行环境等因素的复杂性，加上设计、施工、运维的不确定性，如果发生意外变形，失事后造成的灾难也是极其严重的。
因此对水利水电大坝运行状态进行持续的实时监测，是十分有必要的，不仅可以为大坝提供安全评估，保证大坝的安全运行，对水库大坝安全自动化监测预警意义重大。
二、系统组成水库大坝GNSS位移自动监测系统采用无人值守自动化监测，以物联网、互联网、北斗+等技术为理论基础，以自主研发的监测平台及各类传感器为核心，充分利用各种监测手段，建立地表和地下深部的三维立体监测网，对水库大坝坡进行系统、可靠的变形监测。
实时监测水库大坝不同部位各类型裂缝的发展过程，岩土体松弛以及局部坍塌、沉降、隆起活动；地下、地面变形动态（包括滑坡体变形方向、变形速速、变形范围等）；地下水水位、水量、水化学特征变化；倾斜和大坝各种建筑物变形状况；降雨以及地震活动等外部环境变化等，据此对水库大坝滑坡变形发展和变形趋势作出预测，判断其稳定状态给出水库大坝失稳预警值，指导施工，反馈设计和检验治理效果，了解工程实施后的变化特征，为设计施工及灾害预警提供科学依据。
可以把高水库大坝综合在线监测分为四层：感知层、网络层、平台层、应用层。
感知层：实时感应水库大坝监测参数传感器的状态，如GNSS表面位移监测、地下水位、土壤含水率、土压力、和视频监控摄像机，降雨量等前端感知设备；网络层：支持数据通信，可上、下双向通讯，支持无线蜂窝网络、短信、北斗、PSTN、超短波、ZigBee等通信方式。
感应设备可通过监测预警平台的通讯方式，上行发送至监测控制中心平台。
浅谈大坝安全监测自动化现状及发展趋势
浅谈大坝安全监测自动化现状及发展趋势大坝是一种重要的水利工程设施，其安全监测是保障大坝安全的重要手段。
随着科技的发展和应用，大坝安全监测自动化技术得到了不断的完善和提升。
本文将就大坝安全监测自动化的现状及发展趋势进行探讨。
一、大坝安全监测自动化的现状1. 传统监测手段存在的问题传统的大坝监测手段主要包括人工巡视和定点监测。
这种监测方式存在着人力资源浪费、监测数据不够及时、监测范围受限等问题。
在面对自然灾害等突发情况时，人工巡视和定点监测无法及时做出反应，容易造成灾害事故的发生。
2. 自动化监测技术的应用随着科技的进步，自动化监测技术被引入到大坝安全监测中，取得了很大的进展。
通过传感器、监测设备等技术手段，可以实现大坝变形、渗流、温度等多个指标的实时监测，并将监测数据传输到监测中心进行分析和处理。
这样能够大大提高监测数据的可靠性和时效性，为大坝安全提供可靠的数据支持。
3. 自动化监测系统的建设目前，我国在大坝安全监测自动化方面取得了很大的进展。
许多大坝已经建立了自动化监测系统，对大坝的安全状态进行实时跟踪和监测。
这些系统不仅可以实现远程监测和数据传输，还可以进行数据分析和预警。
通过这些系统，监测人员能够在第一时间了解到大坝的安全状态，及时采取措施，保障大坝的安全运行。
二、大坝安全监测自动化的发展趋势1. 多元化监测指标未来，大坝安全监测将向多元化发展。
除了地质变形、水压力等基本监测指标外，还将加强对温度、渗流、裂缝等其他监测指标的监测。
这样能够更全面地了解大坝的安全状态，为预防安全事故提供更可靠的数据支持。
2. 高精度监测设备随着科技的不断进步，监测设备的精度也会不断提高。
未来的监测设备将更加精准和可靠，能够实现对微小变化的监测，并提前预警潜在的安全隐患。
3. 数据智能化处理未来，大坝监测数据的处理将更加智能化。
通过人工智能、大数据分析等技术手段，监测数据能够自动进行分析和处理，发现异常情况并做出预警。
大坝安全监测自动化系统软件的应用探讨
大坝安全监测自动化系统软件的应用探讨大坝安全监测资料作为实现大坝安全管理的重要信息，同时也是大坝安全状况进行评价的基础资料。
监测自动化不仅是监测资料快速准确获取的有效手段，而且还是为大坝安全状态实施评价的重要决策方式。
本文通过对大坝安全监测自动化系统软件的应用现状进行梳理和总结，并对其未来各方面的发展趋势予以探讨。
标签：大坝安全；自动化监测系统；软件应用；现状；趋势我国于上个世纪70年代开始对大坝安全监测自动化系统软件进行研究，80年代得到长足发展，90年代以后现代科学技术得到实质性发展，尤其是通信技术、微电子技术及传感技术的深入发展及创新，我国大坝安全监测研究得到跨越式发展。
进入21世纪伴随着云计算、物联网、大数据处理等新兴信息化技术的发展，安全监测系统应用的实用性、可靠性、稳定性以及实时性均得到较大提升，大坝安全监测自动化已经步入深入应用时期。
1、大坝安全监测自动化系统软件应用现状1.1 监测自动化。
大坝安全监测信息是支撑大坝实现在线安全管理的重要信息，同时也是对大坝安全实施评价的基础性资料。
随着自动化监测技术的不断发展，自动化监测手段不断被应用在实际工程项目中。
对于自动化在线监控而言，其主要包含有三部分，分别为在线监测、在线检验与在线快速安全评估。
其中在线数据采集是其本质基础，而在线快速实施安全评估则为其核心。
自动化监测核心流程包括：利用布设的各类监测传感器、信息监控设备、数据传输装置构建自动化采集硬件体系，定期或实时采集监测信息集中存储，并采用各种监控指标与实测数据进行对比和校验，针对所得实测值对异常方面实施快速及简便的判断和评估工作。
1.2 数据采集系统。
当前国内大坝安全监测数据自动采集系统，依据采集方式方面的不同，可大致划分为三类，分别为混合式、分布式及集中式。
数据采集单元（MCU）是大坝安全自动化采集系统的重要组成部分，当前具有特色及代表性的MCU有澳大利亚的DTMCU系统，美国的GeoMATION2300系统以及国产的DG型系统及DAMS型系统。
大坝变形监测技术综述
大坝变形监测技术综述大坝是人类用于蓄水、发电、灌溉等目的的重要水利工程。
随着大坝的运行和使用年限的增加，大坝的变形监测逐渐成为确保大坝安全运行的关键任务。
本文将综述目前常用的大坝变形监测技术，包括测量原理、监测方法、优缺点以及应用案例等内容。
1. 测量原理大坝的变形监测通过测量大坝的形变变化来判断其安全性。
常用的测量原理包括全站仪测量、GPS测量、激光雷达测量、振动传感器监测等。
全站仪利用现代光学技术测量地面的三维坐标，可以测量大坝的形变位移。
GPS技术通过卫星信号测定接收器的三维坐标变化，精度较高。
激光雷达利用激光束扫描目标，通过测量反射回来的激光信号来计算目标物体的位置和形状。
振动传感器则通过测量大坝的振动，来判断其变形情况。
2. 监测方法大坝变形监测方法多种多样，可以分为定点测量和连续监测两种方式。
定点测量通常采用全站仪、GPS等测量仪器，在不同的时间点对大坝进行测量。
这种方法适合对局部区域或特定地点的变形进行测量。
连续监测则是采用激光雷达、振动传感器等设备，可以实时地监测大坝的变形情况。
这种方法适合对大坝整体的变形进行长期监测。
3. 优缺点不同的大坝变形监测技术有各自的优点和缺点。
全站仪测量方法精度较高，但需要专业人员操作，且测量时间较长。
GPS技术可以实时监测大坝的变形，但精度受到卫星定位精度的限制。
激光雷达测量方法速度较快，但在大坝表面有遮挡物时会影响测量结果。
振动传感器能够实时监测大坝的振动情况，但只能监测到振动造成的变形，无法测量其他形变。
4. 应用案例大坝变形监测技术在实际工程中得到广泛应用。
例如，中国的三峡大坝项目采用了全站仪、GPS和振动传感器等多种监测技术，对大坝的变形进行定期检测。
根据监测数据，可以及时发现大坝的异常变形，采取相应的维护和保护措施。
在国外，美国的背水坝坝体变形监测系统可以实时监测大坝的变形情况，并通过无线传输技术将数据传输到远程维护中心。
结论:大坝变形监测技术的发展与进步为大坝的安全运行提供了重要的保障。
浅谈水库大坝安全检测自动化技术应用
浅谈水库大坝安全检测自动化技术应用水库大坝是水利工程中重要的构筑物，它既可以调节水流、防洪抗旱，又可以发电、供水、灌溉等多种功能。
水库大坝的安全问题一直备受关注，一旦发生大坝溃坝事故，将给周围地区带来严重的灾害。
对水库大坝的安全检测非常重要。
随着科技的发展，自动化技术在水库大坝的安全检测中得到了广泛应用，本文将就水库大坝安全检测自动化技术应用进行探讨。
一、水库大坝安全检测的重要性目前，水库大坝的安全检测主要通过人工巡视和仪器监测两种方式进行。
人工巡视需要大量的人力物力，并且存在一定的安全隐患；而仪器监测虽然能够提高检测的精度和效率，但大多数设备都需要人工操作，不能实现全自动化检测，因此存在一定的局限性。
为了更好地保障水库大坝的安全，自动化技术应用于水库大坝的安全检测已成为一种重要的趋势。
1. 传感器技术传感器是自动化技术的重要组成部分，它可以实时监测大坝的各项参数，并将监测数据传输到监控中心。
在水库大坝安全检测中，传感器可以监测大坝的温度、位移、压力、应力等参数，及时发现大坝的异常情况，并且可以实现远程监测，减少人力物力的投入。
传感器技术的应用大大提高了水库大坝安全检测的精度和效率，为大坝的安全运行提供了有力的保障。
2. 摄像头技术3. 数据分析技术传感器监测和摄像头监测所获得的数据需要通过数据分析技术加以处理，才能得出准确的结论。
数据分析技术可以通过对监测数据的实时分析，及时发现大坝的异常情况，并且可以根据历史数据进行趋势分析，预测大坝的未来运行情况。
数据分析技术可以提高水库大坝安全检测的精度和效率，实现对大坝的全面监测和管理。
三、自动化技术在水库大坝安全检测中的优势自动化技术可以实现大坝的全面监测，监测范围广、精度高，可以及时发现大坝的异常情况，为大坝的安全运行提供了有力的保障。
自动化技术可以实现远程监测，可以将监测数据传输到监控中心，实时监测大坝的状况，大大减少了人力物力的投入。
自动化技术可以提高检测的精度和效率，减少了人为因素的干扰，为大坝的安全运行提供了可靠的数据支持。
GPS技术在苗家坝水电站滑坡体监测中的应用
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３ 传 统监测手段 与 Ｇ Ｓ监测系统 的比较 Ｐ
浅谈大坝安全监测自动化现状及发展趋势
浅谈大坝安全监测自动化现状及发展趋势1. 引言1.1 大坝安全监测意义大坝是水利工程中重要的建筑物，其安全监测是保障人民生命财产安全的重要举措。
大坝安全监测的意义在于及时发现潜在风险，减少事故发生的可能性，保障大坝的安全稳定运行。
通过监测大坝的变形、裂缝、渗漏等情况，可以及时采取预防措施，避免发生灾难性的事故。
大坝对于水资源的调控和利用有着重要的作用，安全监测可以确保水利工程的正常运行，保障水资源的有效利用。
加强大坝安全监测意义重大，不仅可以保障人民生命财产安全，还能维护国家水资源安全和生态环境的稳定。
大坝安全监测的意义不仅体现在防灾减灾方面，还有助于提升科技水平，推动水利工程的发展和完善。
通过自动化监测技术的应用，大坝安全监测将迎来新的发展机遇，实现更高水平的安全监测和管理。
1.2 自动化监测技术重要性自动化监测技术在大坝安全监测中的重要性不言而喻。
传统的人工监测存在诸多弊端，如监测数据不及时、不准确、无法连续监测等问题，无法满足大坝安全监测对实时性、准确性和连续性的需求。
而自动化监测技术通过使用各种传感器、遥感技术、网络通信等手段，可以实现对大坝各项参数的自动、实时、准确的监测，大大提高了监测数据的质量和监测效率。
自动化监测技术可以实现对大坝结构、地质、水文、变形等多个方面的监测，实时掌握大坝的安全状况，及时发现异常情况并做出相应的处置措施，保障大坝的安全稳定运行。
而且自动化监测技术还可以实现数据的实时传输和存储，方便对监测数据的分析和应用，为大坝的安全管理和决策提供科学依据。
自动化监测技术是大坝安全监测的重要支撑，是提高监测水平、保障大坝安全的重要手段。
随着科技的不断发展和进步，自动化监测技术将会在大坝安全监测中发挥越来越重要的作用，推动大坝监测技术的不断创新和发展。
2. 正文2.1 大坝安全监测现状分析随着我国经济的快速发展，大坝建设数量不断增加，大坝存在的安全隐患也日益凸显。
大坝的安全监测变得尤为重要，以确保大坝稳定运行和人民生命财产安全。
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第39卷第11期水电站机电技术
Vol.39No.112016年11月
Mechanical &Electrical Technique of Hydropower Station
Nov.2016
收稿日期：2016-09-01
作者简介：徐国梁（1990-），男，助理工程师，从事水利水电工程管理工作。
浅谈大坝安全自动化监测GPS 系统技术
徐国梁
（嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，
四川苍溪628400）摘要：GPS 测量技术相对于传统的大坝检测技术，其在自动化与准确性方面存在着较高的优势。
当前阶段利用GPS 对变形进行检测，是一种较为先进的手段。
关键词：大坝；GPS；监测；研究
中图分类号：TV738
文献标识码：B
文章编号：1672-5387（2016）11-0048-02
DOI：10.13599/ki.11-5130.2016.11.017
0前言
全球卫星定位系统（GPS）是以卫星为基础的无线电定位系统，藉由地球轨道上的定位卫星，可无限制地提供全球具接收装备的使用者极精确的三维定位、速度及时间资料。
该系统不受天气影响，并可提供全球统一的经纬度参考资料，且应用层面非常广泛，已属成熟技术；由于全球卫星定位模块大量生产的关系，低廉的价格更增加全球卫星定位计技术于边坡灾害监测应用的价值。
监测系统除为累积足够监测历史资料提供后续各项学理研究发展外，亦希望可实时掌握大坝灾害发生前兆和发生时的动态反应，增加地区居民之应变时间，提供防灾应变决策数据，大幅降低灾害的发生，因此实时有效的通讯传输将是整体监测系统重要监测环节之一。
1监测使用仪器
如果需要在实际的检测过程当中采用全站仪进行检测，其必须要满足通视条件，在中小型的斜坡当中全站仪的使用较为广泛，但是在大面积的斜坡当中，由于通视条件一般较差，因此很难实现大规模的运用。
通视其控制网的布置较为困难，并需要多次中转，从而造成难度较大。
对于一般的大坝来说，都需要实行定期的测量，同时在检测的过程当中需要考虑的因素较多，不仅需要考虑可行性，同时还需要控制成本与精度。
在进行系统设计时，需要对最大变形发生的可能地点进行分析，并在这些地方布置控制点，从而提高准确
性。
此时可考虑GPS 静态定位技术方案，可以在很大程度上提高监测的准确性。
GPS 一机多天线系统，即一个GPS 接收机与多个GPS 天线相连接，其主要构成要素包括：1.1GPS multi-antenna switch(GMS)
GPS 多天线开关实际上是一种电子开关，其可以输入多个天线中的信息，并可以通过一个频道实现输出。
同时可以根据事情情况设置特定的时段，通过天线可以获得该时段内的信息，同时传输到下一个天线当中去。
1.2GPS 天线和接收仪
天线与接收机之间的连接是通过GMS 电缆进行的，但是如果电缆的长度过大，则在传输的过程当中可能会造成信号的丢失或者是强度的明显减弱，在实际的监测过程当中，由于监测的范围较大，必然导致距离较远，从而在实际的传输过程当中，造成信号的严重损失。
因此，电缆线若超过一定的长度则要使用GPS 低噪声信号放大器，可对其他频段的干扰信号有一定的抑制作用，也可增长传输的距离。
1.3资料联结通讯
现场所测得的资料可以通过行动电话、无线电或专用的通讯网路传送至数据分析中心。
资料处理与分析软件使用标准或专门的算法和软件处理及分析资料，继而得到监控点和参考站的坐标和变形状况。
2GPS接收机单双频精度差异
GPS双频接收机可以连续观测L1和L2两个频段的载波和数据码，不仅使得观测量增加，也使得因为信号传播所导致的信号误差被消除。
同时，其结算的速度相对单频来说相对较高，但是这也导致了成本的增加。
分别采用单频和双频接收机做对比试验，每个检测选择4个检测点，在相邻的2d中分别在同一时段中用不同的机器进行检测。
对比试验的结果显示，双频机的精度能达到2mm以内，而单频机只能达到6mm以内，由此可见，双频机的效果要明显优于单频机器。
因此，在实际的检测中使用双频机的效果较好，但是对于要求并不是非常高的监测，出于节约成本的考虑，可以采用单频机进行检测。
如对某露天矿滑坡和岩移、矿震、地裂缝、局部构造滑动等监测，需要建立一套完整的监测系统时，可以选用单频接收机来进行试验。
试验数据分析结论显示，在基线长度不大于10km时，单频接收机可达到毫米级的形变量精度。
某大学进行了相关的试验，试验连续进行3d，每日1次，同时每次的观测点以及基点之间的距离都逐渐增大，从而检测单频机在不同距离范围中的检测精度，在进行处理分析中采用基线以及坐标结算技术进行。
实验的结果表明，在5km的范围之内采用单频机能够达到很好的效果，其精度能控制在毫米的范围之内。
但是如果距离超过8km，基准站必须要要用双频接收机才能够使得精度控制在毫米之内。
3GPS多天线系统监测优点
与传统的GPS检测方法相比，多天线GPS系统，在检测点并不需要配备接收机，因此，在整个检测系统当中，双频接收机的数量会被大大减少，这就必然导致整体的成本会在很大程度上被降低，同时在总体的造价中检测点数量的增加并不会对整体造价造成一定的影响。
因此，在大规模的检测中采用多天线的检测方法有着广泛的运用。
虽然一机多天线的检测系统减少了硬件的数量，但是其监测的精确程度却完全没有在很大程度上降低，此外，它还使得检测点的布置更加的灵敏，并且还有利于系统的升级与维护。
如,浦东新区海塘采用GPS一机多天线系统进行监测，其地处长江入海口南岸，西临黄浦江。
该海塘大坝是防御台风、潮水侵袭的防护墙。
根据现场的监测结果显示，多天线控制器并不会对基线结算的残差产生影响，其精度能控制在4mm之内。
完全能够满足使用的要求。
小浪底水力枢纽工程是中国一项重点工程，大坝总库容126.5亿m3，是一座以防洪、减淤为主，且兼顾发电、灌溉、供水等综合利用的水利枢纽工程。
将传统的GPS监测方法与一机多天线的监测系统进行对比与分析之后可以发现，相比于传统的GPS 监测而言，GPS一机多天线系统具有较高的精度，同时其监测也维持在较为稳定的状态当中，精度约为3mm左右。
如某大坝，坝体基础高程是42m，最终堆积高程为180m，坝体堆积高度将近140m。
主坝下方300m左右有居民居住，一旦溃坝即会造成重大人员伤亡。
采用一机多天线GPS系统对坝体进行监测，使用GPS一机多天线控制器，以1台接收机连接8个监测点的天线，发挥了多天线系统优势，大大节约了监测成本并确保监测的定位精度。
4总结
使用Excel软件，进行回归模式的分析，并以3种不同的研究方式分析以多天线GPS系统来监测大坝。
参照监测地区的雨量数据，并尝试利用回归模式来预测未来滑动状况。
第1个方式就是利用监测大坝的多天线监测资料，在降雨之后，拟合其位移速度与时间，则会呈现出一元二次方程式函数趋势。
在降雨之后，以前两个月的监测资料进行拟合，并以此函数推估其未来一个月位移量的大小。
再比较推估位移量与实际位移量，以两者之间的误差，来评估此推估精度。
第2个方式是多天线系统在进行监测时，有两个时段，架设的多天线系统，因为其坐标资料的规律性不同于前面时段的坐标规律性，前往现地检查时，发现多天线监测点上的设备倒塌。
事后，比较前面坐标资料整齐的时段与坐标产生规律性不一致的时段，使用线性回归的模式，求得位移速度。
第3个方式则是将多天线系统各监测点的监测资料，利用线性回归的方式，求得其各时段的位移速度。
根据各监测点布设的资料，显示出越靠近边坡的监测点，其位移速度相对较大。