1.概述

　　大壩是進(jìn)行水資源管理的一個(gè)重要和不可或缺的建筑。大壩形狀各異，從小規(guī)模的水壩到大型混凝土大壩，大壩的安全監(jiān)測(cè)對(duì)于大壩校核設(shè)計(jì)、改進(jìn)施工和性能評(píng)價(jià)都有重大意義。同時(shí)，連續(xù)長(zhǎng)期的大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠提供潰壩通知預(yù)警，對(duì)于保護(hù)下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重大意義。所有大壩均需要某種形式的監(jiān)測(cè)，北京東維時(shí)代科技有限公司提出了有效的大壩監(jiān)測(cè)解決方案。

　　2.大壩安全監(jiān)測(cè)內(nèi)容、方法及儀器

　　監(jiān)測(cè)內(nèi)容：水庫(kù)水位，滲壓，滲流，流量，風(fēng)速風(fēng)向，溫度，濕度，降雨量以及大壩壩體移等監(jiān)測(cè)。

　　項(xiàng)目組成：數(shù)據(jù)記錄儀、滲壓計(jì)、水位計(jì)、應(yīng)力計(jì)、位移計(jì)、鋼筋計(jì)、測(cè)縫計(jì)、沉降儀、傾斜儀、雨量計(jì)、水質(zhì)探測(cè)器雨量GPS定位系統(tǒng)、自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，數(shù)傳系統(tǒng)，預(yù)警系統(tǒng)等。

　　3.大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹

　　大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)全天候遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)，各種監(jiān)測(cè)傳感器使用自動(dòng)數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并且進(jìn)入相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)。同樣，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也具備人工觀測(cè)條件，觀測(cè)人員可攜帶讀數(shù)儀或筆記本電腦到各監(jiān)測(cè)站讀取數(shù)據(jù)。

　　大壩遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以記錄下監(jiān)測(cè)對(duì)象完整的數(shù)據(jù)變化過(guò)程，并且借助于光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳系統(tǒng)實(shí)時(shí)得到數(shù)據(jù)，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的任何需要這些數(shù)據(jù)的部門，非網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)可通過(guò)無(wú)線基站、GSM（GPRS）、CDMA等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸。

　　1）為了解壩體和壩基的滲流壓力，通過(guò)埋設(shè)滲壓計(jì)來(lái)觀測(cè)壩體的滲流壓力分布情況和浸潤(rùn)線位置以及壩基滲流壓力分布情況。

　　2）為了解大壩上下游水位情況，分別設(shè)置水位計(jì)來(lái)觀測(cè)大壩的上下游的水位。

　　3）大壩壩體地表位移監(jiān)測(cè)是為了了解大壩地表水平變形和垂直變形情況。監(jiān)測(cè)儀器采用了GPS測(cè)量系統(tǒng)，這一新技術(shù)下的工程測(cè)量系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的測(cè)距儀，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守及自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警。

　　4. 大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

　　本系統(tǒng)由三部分組成：

　　現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)部分；

　　遠(yuǎn)程終端采集單元MCU；

　　管理中心數(shù)據(jù)處理部分；

　　大壩安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用分層分布開放式結(jié)構(gòu)，運(yùn)行方式為分散控制方式，可命令各個(gè)現(xiàn)地監(jiān)測(cè)單元按設(shè)定時(shí)間自動(dòng)進(jìn)行巡測(cè)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并向安全監(jiān)測(cè)中心報(bào)送數(shù)據(jù)。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)站的MCU與監(jiān)控中心之間的網(wǎng)絡(luò)通信采用光纜。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將各個(gè)監(jiān)測(cè)站內(nèi)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集上來(lái)，然后在數(shù)據(jù)處理工作站和數(shù)據(jù)分析工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理與分析，并將原始數(shù)據(jù)和處理結(jié)果存入主數(shù)據(jù)庫(kù)和備份數(shù)據(jù)庫(kù)中。

　　5. 大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　1）智能數(shù)據(jù)采集器A/D轉(zhuǎn)換達(dá)到16位，可以保證高精度；可同時(shí)連接系統(tǒng)中各種傳感器，包括差阻式傳感器、壓電式傳感器、4-20mA電流式傳感器、水位計(jì)、雨量計(jì)等。

　　2）正常工作寬溫度范圍-45℃～+70℃，可以保證惡劣的工作環(huán)境；

　　3）數(shù)據(jù)采集器的所有電路板都經(jīng)過(guò)防潮處理，正常工作濕度范圍可達(dá)85%；同時(shí)外部具有工業(yè)級(jí)保護(hù)機(jī)箱，可以充分保證在水電現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境下正常工作。

　　4）對(duì)天線進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，對(duì)電源進(jìn)行電涌防護(hù)，保證水電現(xiàn)場(chǎng)野外工作的能力。

　　5）同時(shí)外部電源可以選擇工業(yè)電源、直流電源、太陽(yáng)能板等，可以保證外部供電缺失下測(cè)控單元正常工作。

　　6. 大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　我公司專為大壩安全監(jiān)測(cè)提供軟件系統(tǒng)，其基本的功能有：

　　1）可實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)大壩的各測(cè)試參數(shù)，可根據(jù)需要設(shè)定采集頻率、測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)原始數(shù)據(jù)可進(jìn)行各種計(jì)算。

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　　2）可對(duì)水庫(kù)大壩的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)評(píng)估，按水利專業(yè)要求進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)的計(jì)算、評(píng)估與處理，以適應(yīng)各種評(píng)測(cè)模型的需要。

　　3）數(shù)據(jù)能夠以各種數(shù)據(jù)庫(kù)形式保存并可進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢，還可以直接生成EXCEL或其他形式報(bào)表。同時(shí)數(shù)據(jù)可提供網(wǎng)頁(yè)遠(yuǎn)程瀏覽各種數(shù)據(jù)。

　　4）數(shù)據(jù)可以以圖形方式顯示，包括時(shí)間歷程曲線圖、X/Y坐標(biāo)圖、模擬圖、直方圖等形式。

　　5）具有數(shù)據(jù)越限報(bào)警功能，現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)上傳報(bào)警信息時(shí)，主機(jī)會(huì)出現(xiàn)明顯的報(bào)警畫面和報(bào)警信息，同時(shí)還可提供各種聲光報(bào)警等多媒體提示。

　　6）實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)信息打印的功能，支持對(duì)圖形、報(bào)表、曲線、報(bào)警信息、各種統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果等的打印。

　　7）在線編輯、維護(hù)、修改數(shù)據(jù)庫(kù)功能。系統(tǒng)硬件和軟件都滿足開放性標(biāo)準(zhǔn)的要求，滿足今后系統(tǒng)在硬件節(jié)點(diǎn)的增加、數(shù)據(jù)庫(kù)容量的擴(kuò)充、系統(tǒng)軟件功能的增強(qiáng)等方面的要求。

　　系統(tǒng)組成：

　　由供電單元、傳感器、監(jiān)測(cè)單元、通信單元組成的大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用分布式結(jié)構(gòu)、智能節(jié)點(diǎn)技術(shù)、遙測(cè)遙控技術(shù)、工業(yè)控制及計(jì)算機(jī)等技術(shù)手段來(lái)共同完成對(duì)目標(biāo)的變化狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。適用于水工建筑物、邊坡、道路、橋梁和礦山等工程的變形和位移監(jiān)測(cè)。由野外測(cè)量單元、中心控制單元、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用軟件組成、處理、存貯、計(jì)算分析等完整的大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　　檢測(cè)項(xiàng)目：

　　◆  變形監(jiān)測(cè)：表面變形、內(nèi)部變形、裂縫及岸坡位移

　　◆  滲流監(jiān)測(cè)：滲流壓力、滲流量及浸潤(rùn)線

　　◆  壓力監(jiān)測(cè)：孔隙水壓力、土壓力、揚(yáng)壓力、混凝土應(yīng)力

　　系統(tǒng)特點(diǎn)：

　　★  系統(tǒng)可接入各種大壩安全監(jiān)測(cè)傳感器

　　★  測(cè)控分站能通過(guò)專線、超短波、光纖、無(wú)線和GSM等多種信道傳送數(shù)據(jù)

　　★  系統(tǒng)接口抗雷電、抗干擾設(shè)計(jì)，測(cè)量精度高、測(cè)值穩(wěn)定

　　★  分布式網(wǎng)絡(luò)，模塊化結(jié)構(gòu)，組態(tài)靈活，通用性好，安裝維護(hù)方便

　　★  每個(gè)測(cè)控分站獨(dú)立工作，可按實(shí)時(shí)、定時(shí)、巡測(cè)、選測(cè)多種方式采集數(shù)據(jù)

　　系統(tǒng)功能：

　　★  信息采集：對(duì)大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在線控制，按測(cè)量周期采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析入庫(kù)存儲(chǔ)。

　　★  數(shù)據(jù)管理：監(jiān)測(cè)設(shè)備信息維護(hù)管理；大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的插入、刪除、修改。

　　★  圖表輸出：報(bào)表制作和圖形顯示，各種監(jiān)測(cè)要素的瞬時(shí)值和統(tǒng)計(jì)量的打印輸出。

　　★  數(shù)據(jù)分析：對(duì)監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行檢驗(yàn)、修正處理；各種監(jiān)測(cè)要素的統(tǒng)計(jì)模型建立；各種物理量的統(tǒng)計(jì)分析和允許變化范圍的確定。

　　★  報(bào)警提示：報(bào)警日志生成和報(bào)警設(shè)備啟動(dòng)。

　　★  安全管理：用戶分級(jí)授權(quán)和審定工作。數(shù)據(jù)庫(kù)備份與恢復(fù)。