中海達小型水庫雨水情測報和大壩安全監(jiān)測解決方案在水庫中的應(yīng)用

小型水庫作為水利建設(shè)中的重要一環(huán)，是區(qū)域防洪、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)民生活和農(nóng)村發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。由于多數(shù)小型水庫興建于20世紀50-70年代，受各種因素影響，自身安全問題日益突出。為此，2021年水利部將小型水庫雨水情測報和大壩安全監(jiān)測設(shè)施建設(shè)納入 “十四五”工作計劃，要求在 “十四五”期間基本實現(xiàn)小型水庫雨水情測報和大壩安全監(jiān)測設(shè)施全覆蓋，保障水庫安全運行。

項目背景

湖南省某市在2022年全面開展小型水庫除險加固項目，項目內(nèi)容包括完成30座?。?）型水庫雨水情測報設(shè)施建設(shè)、16座?。?）型水庫的大壩安全監(jiān)測設(shè)施建設(shè)、202座小（2）型水庫雨水情測報設(shè)施建設(shè)、84座?。?）型水庫的大壩安全監(jiān)測設(shè)施建設(shè)。其中，中海達負責該市32座水庫(其中小(1)型8座、小(2)型24座)，包括13座小型水庫大壩安全監(jiān)測和32座小型雨水情測報設(shè)施建設(shè)。

痛點分析

長期以來，該市小型水庫缺乏專業(yè)化的監(jiān)測設(shè)備，水庫管理人員在日常巡檢時只是簡單用眼看、用手摸，使得觀測數(shù)據(jù)不精準、不全面，導致水庫管理部門不能有效、及時地發(fā)現(xiàn)和排除水庫存在的安全隱患。

實施方案

中海達小型水庫雨水情測報和大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)充分利用北斗高精度定位技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能傳感器技術(shù)以及無線通信技術(shù)等先進手段，建成以信息采集為基礎(chǔ)、智能預(yù)警為目標、大數(shù)據(jù)信息平臺為支持的系統(tǒng)，實現(xiàn)所有小型水庫水位、雨量、視頻圖像、大壩安全監(jiān)測信息的自動采集、存儲、分析、上報，實現(xiàn)巡視檢查情況的在線監(jiān)管，為該市小型水庫安全運行和水資源合理利用提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)支撐，以滿足水庫大壩安全運行與管理、水旱災(zāi)害防御應(yīng)急管理等需求。

作業(yè)流程

1.雨水情測報站建設(shè)

主要由庫區(qū)降雨量監(jiān)測、庫區(qū)水位監(jiān)測、供電系統(tǒng)、人工水尺、汛限水位條和水準點等組成，利用各種人工觀測、感知設(shè)備、技術(shù)手段和方法，動態(tài)監(jiān)測和實時采集水庫的降水量、庫水位等監(jiān)測信息。

▲雨水情測報站設(shè)備安裝

2.大壩安全監(jiān)測站建設(shè)

埋設(shè)滲壓計，安裝北斗測站等儀器設(shè)備，監(jiān)測大壩變形、滲流滲壓等信息。

▲大壩安全監(jiān)測站設(shè)備安裝

3.工程視頻監(jiān)視站建設(shè)

采用視頻（球機和槍機）對大壩、溢洪道進口、輸水洞出口等設(shè)施環(huán)境進行實時監(jiān)控，充分利用人工智能對非法入侵人員進行喇叭語音告警。

▲工程視頻監(jiān)視站設(shè)備安裝

4.數(shù)據(jù)采集與傳輸

根據(jù)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)條件，采用光纖和移動4G網(wǎng)絡(luò) ，對雨水情數(shù)據(jù)、視頻流或?qū)崟r圖像、大壩監(jiān)測數(shù)據(jù)等信息進行傳輸，發(fā)現(xiàn)異常可通過短信等方式進行告警。

▲數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備安裝

5.安全監(jiān)測平臺建設(shè)

平臺建設(shè)包含WEB版、移動終端版兩大部分，主要涉及水庫監(jiān)管一張圖、雨水情數(shù)據(jù)分析、水庫大壩安全監(jiān)測、報警處理查詢管理、視頻監(jiān)控、巡檢管理、監(jiān)測報表等功能模塊，可按需進行功能定制開發(fā)。

▲數(shù)據(jù)管理平臺子系統(tǒng)展示界面

成果展示

建成后的32座小型水庫雨水情測報和大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)由34套監(jiān)測壩體位移的GNSS測站、28套監(jiān)測水域降雨量的雨量計、36套全天時監(jiān)控水庫環(huán)境和溢洪道水位情況的視頻攝像機、28套監(jiān)測水位的壓力式水位計、42套監(jiān)測壩體浸潤線水位的滲壓計組成。目前，32座水庫雨水情測報和大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)已全部上線運行，并已接入湖南省水利監(jiān)測平臺和市水利監(jiān)測平臺，方便水利監(jiān)管部門、管理單位能夠遠程監(jiān)測水庫的降水量、庫水位、表面形變、滲流滲壓等實時數(shù)據(jù)，及時掌握大壩運行狀況，確保水庫安全運行。

▲水庫GNSS監(jiān)測站和水庫雨水情測報站

▲水位、地表位移監(jiān)測數(shù)據(jù)展示

項目總結(jié)

相較人工巡查方式，中海達小型水庫雨水情測報和大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)24小時自動監(jiān)測，助力水庫實現(xiàn)無人值守，而且可以實現(xiàn)毫米級微小變形實時在線監(jiān)測，助力水庫發(fā)現(xiàn)安全隱患，同時還可以實現(xiàn)秒級響應(yīng)，助力水庫快速掌握水庫運行狀況。

基于中海達小型水庫雨水情測報和大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，該市可對32座水庫的降水量、庫水位、壩體表面形變、滲流滲壓等監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實時采集、存儲、分析和上報，實現(xiàn)了水庫24小時全天候、毫米級監(jiān)測，便于及時發(fā)現(xiàn)水庫安全隱患，為小型水庫安全運行與管理，水旱災(zāi)害防御應(yīng)急管理提供了準確、及時的數(shù)據(jù)支撐，有效保障了人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

審核編輯黃宇