土石坝在线监测解决方案

一、监测背景

水库大坝是水利工程领域当中十分重要的挡水型建筑物，是水库的核心内容，我国兴建大坝大部分是土石坝，运行年龄一般情况下比较长，因此很多土石坝都会带有隐患问题，甚至会发展成病险水库，也有可能发生坝体垮塌问题，从而会对下游人民的生命财产造成不好地影响，也会在当地社会经济发展过程中，造成不好影响。

二、系统简介

土石坝在线监测系统监测信息包括坝体变形监测、渗流监测和环境气象监测等多种监测并行。土石坝在线监测系统由监测仪器、数据采集装置、通信装置、计算机及外部设备、数据采集和管理软件、通信和电源线路等部分组成。主要系统架构可分为感知层、数据采集层、传输通信层、云平台及移动终端组成。不同的水坝对监测信息的要求不同，所需测量的信息参数也不同。

感知层主要完成待监测物理量的信号转换，其由多种类型采集装置构成，主要有GNSS位移监测站、在线式测斜仪、远程倾斜位移监测仪、应变传感器、静力水准仪、小型气象站等。

数据采集层主要负责数据采集，将感知层转换后的电信号转换成数字信号，以方便数据远距离传输。

传输通信层负责采集层与云平台之间通信及数据传输，数据传输方式主要有有线传输和无线传输。有线传输通过光纤、网线经网关将数据发送到云平台及云平台数据下发；无线传输主要通过4G/北斗将数据传输到云平台及云平台数据下发。

应用层负责数据信息化管理，如控制指令下发和数据接收、多传感器数据融合分析、结果展示、预警等。预警信息通过短信、微信或邮件及时发送到相关管理人员，并提示后台及时对当前状态进行评估。

三、系统功能

1、具有远程传输功能，可通过串口利用4G/北斗网络或局域网络对大坝进行远程监测，实时数据网络传输确保了通讯数据的可靠性和实时性。

2、系统24小时在线监测、可人工输入、数据库管理、数据备份、图形报表制作和信息查询和发布。

3、基于通用的操作环境，具有可视化、图文并茂的用户界面，可方便地修改系统设置、设备参数及运行方式。

4、终端设备具有自动巡测、自检、自诊断功能，具备掉电保护功能。

5、实现监测数据，自动采集、传输、存储、分析及预警，可设置多级报警，支持弹出软件窗口报警、短信报警及声光报警等功能。

主要监测内容

1、变形监测

变形监测主要指的是坝体(基）的表面变形和内部变形，防渗体变形，界面、接（裂）缝和脱空变形，近坝岸坡变形以及地下洞室围岩变形等。

土石坝在线监测系统监测的主要就是以坝体表面变形、坝体（基）内部变形、防渗体变形（混凝土面板变形、防渗墙挠度变形以及坝体心墙的水平位移及垂直位移）、界面、接（裂）缝及脱空变形监测（坝肩接缝、土石坝与混凝土建筑物接缝、土坝心墙与过渡料接触带、面板接缝与周边缝、坝体裂缝，以及面板脱空等）进行设计的。在监测过程中，主要运用GNSS位移监测站、远程倾斜位移监测仪、静力水准仪、应变传感器等方式进行变形监测。坝体内部垂直位移及水平位移监测，宜在横向、纵向及垂向兼顾布置，相互配合。

2、渗流监测

土石坝渗透水溢出点的渗透坡降较陡时，坝坡就会发生流土、管涌，甚至滑坡、垮坝。对土石坝渗流进行实时在线监测可为水库正常运行、坝体稳定提供科学依据。主要由三部分组成，分别为水库水位监测、坝基的渗流量以及导流渠流量监测。

3、环境气象监测

主要包括温湿度监测、降雨监测、风速风向监测、蒸发量监测等。通过监测环境气象，可以进一步掌握环境量的变化规律及其对大坝变形、渗流和应力等的影响情况，对水库大坝在线监测的准确度打下了坚实的基础。

监测内容表

五、监测依据

《土石坝安 全监测技术规范 SL 551-2012》