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一、系統(tǒng)介紹

小型水庫雨水情和大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)是通過對水庫大壩主要技術(shù)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測監(jiān)控，巡查員數(shù)據(jù)的實時查詢，監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能分析等。實時了解該壩體安全狀態(tài)并做出預(yù)測預(yù)警，為科學(xué)決策提供依據(jù)。監(jiān)測目的主要任務(wù)包括：

（1）采用實時監(jiān)測技術(shù)，監(jiān)測水庫大壩的庫區(qū)內(nèi)水雨情、圖像視頻、滲壓、滲流、位移變形等變化情況，采用視頻監(jiān)控重要位置的變化；

（2）采用水利監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，用以對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行接收、管理、曲線成圖、報警等；

（3）該監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)滿足省、市、縣三級水庫管理中心的數(shù)據(jù)共享。

二、建設(shè)內(nèi)容

    雨水情及大壩安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)按照功能主要劃分為以下幾個部分：雨水情測報站、視頻監(jiān)測站、大壩安全監(jiān)測站、數(shù)據(jù)傳輸、動態(tài)監(jiān)管云平臺、數(shù)據(jù)共享推送等。

（1）雨水情測報站建設(shè)

人工水尺、翻斗式雨量計、水位計、供電系統(tǒng)組成雨水情測報站。

（2）視頻監(jiān)測站建設(shè)

采用視頻（球機和槍機）對大壩、溢洪道（閘門）、輸水洞出口等設(shè)施環(huán)境進行監(jiān)控，配置大功率的無線預(yù)警廣播，充分利用人工智能對非法入侵（水邊戲水、釣魚、游泳等）進行聯(lián)動喇叭語音告警。

（3）大壩安全監(jiān)測站建設(shè)

埋設(shè)安裝變形標點、測壓管（滲壓計）、量水堰、采集單元等儀器設(shè)備，對大壩變形、滲流滲壓、滲流量等進行監(jiān)測。

（4）數(shù)據(jù)傳輸

通過智慧感知融合預(yù)警終端根據(jù)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)條件4G＼5G或有線光纖、北斗衛(wèi)星），對雨水情數(shù)據(jù)、實時視頻流或圖像、大壩監(jiān)測數(shù)據(jù)等信息實時傳輸，發(fā)現(xiàn)異常可通過短信等方式進行告警。

（5）動態(tài)監(jiān)管云平臺

采用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算以及數(shù)據(jù)庫中間件、數(shù)據(jù)挖掘、安全監(jiān)控模型等眾多的先進技術(shù)和算法，通過自動化數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集、實時在線監(jiān)測、實時分析及安全預(yù)警，建立以地理信息、水庫特性、水雨情、安全監(jiān)測、巡查巡檢、視頻監(jiān)控、應(yīng)急處置、系統(tǒng)管理等內(nèi)容的小型水庫大壩安全動態(tài)監(jiān)管云平臺。

（6）數(shù)據(jù)共享推送

監(jiān)測預(yù)警平臺信息共享應(yīng)當(dāng)與水庫運行管理、大壩安全監(jiān)測監(jiān)督平臺、防汛抗旱指揮、山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警、水利建設(shè)管理、水利一張圖等水利業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)銜接。

三、主要設(shè)備參數(shù)要求

1. 翻斗式雨量計技術(shù)參數(shù)

承雨口內(nèi)徑：Φ200﹢0.60mm；

分辨率：0.5mm；

降雨強度測量范圍0～4mm/min（允許通過最大雨強8mm/min）；

測量精度：國家準確度標準Ⅱ級，誤差范圍≤±3%

輸出接點采用干簧管發(fā)訊原件，接點壽命大于500000次；

2. 水位計技術(shù)參數(shù)

①壓力式水位計

主要技術(shù)指標：

供電電壓：7～18VDC

分辨率：1mm

通信方式：Rs485應(yīng)答式

量程：≤30m（根據(jù)需要確定量程）

測值精度：≤±0.1%FS

穩(wěn)定性：≤0.1%FS/年

工作溫度：—20℃—60"℃

②雷達水位計

主要技術(shù)指標：

量程：30m（根據(jù)需要確定量程）

精度：+/-3mm

分辨率：≤1cm

工作溫度：—40℃～+80℃

工作電壓：四線制DC6—28V，推薦12VDC：兩線制18—8VDC

接線：四線屏蔽電纜，防水端子M20X1.5，適合電纜外徑9-13mm

功耗：<0.15W

輸出信號：RS485標準MODBUSRTU協(xié)議：RS2324—20mAHART協(xié)議

外殼：鑄鋁IP67

3. 數(shù)據(jù)采集控制終端技術(shù)參數(shù)

采集功能：提供多種模擬量信號采集、多種開關(guān)量信號采集、PWM輸出接口、RS485接口等，實現(xiàn)雨量、水位、流量、視頻、壓力、溫度等變送器的標準信號；

報警功能：監(jiān)測數(shù)據(jù)越限，提供報警提示

存儲功能：本機循環(huán)存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)，掉電不丟失。

控制功能：配套無線數(shù)據(jù)終端可遠程控制設(shè)備。

采集方式：連續(xù)實時采集、定時可選采集，

支持國家標準的水資源應(yīng)用規(guī)約以及水文應(yīng)用規(guī)約，同時還支持通用型采集傳輸控制功能。

主板供電：DC12V

功率：≤0.72W

工作溫度：-40℃～85℃，

存儲溫度：-30℃～+80℃

工作相對濕度：0～95%RH（40℃凝露）

4. 智能無線傳輸終端技術(shù)參數(shù)

通信功能：4G全網(wǎng)通，向下兼容3G/2G通訊，北斗通訊*及有線網(wǎng)口，

采集功能：支持RS485接口、支持RJ45接口、4～20mA模擬量采集接口。

支持同時進行定性監(jiān)測和定量監(jiān)測，包括視頻監(jiān)測、圖像監(jiān)測和實時數(shù)據(jù)監(jiān)測等監(jiān)測方式。

視頻、圖片滿足《公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》（GB/T28181）。

支持在視頻圖像上疊加實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、采樣時間等。該功能無需另外增加視頻疊加器，無需平臺處理，并及時上傳監(jiān)管平臺。

支持在定時抓拍圖片上疊加實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、采樣時間等，并上傳監(jiān)管平臺。

支持MQTT協(xié)議進行視頻圖像及數(shù)據(jù)的推送。

定位功能：支持GPS/GLONASS/北斗多種制式衛(wèi)星定位。

WIFI功能：與具有WIFI功能的儀表設(shè)備無線連接，及WIFI手機設(shè)參，內(nèi)置Web服務(wù)器，無需安裝APP，并可作為WIFI熱點使用。

加密傳輸功能：支持數(shù)據(jù)進行加密傳輸

支持SL651《水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約》采集協(xié)議上傳、SZY206《水資源監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約》采集協(xié)議上傳以及透傳方式數(shù)據(jù)上傳。

主板供電：12VDC/2A

工作溫度：-25℃～+55℃

存儲溫度：-45℃～+90℃

相對濕度：0～95%RH（40℃凝露）

5. 無線預(yù)警廣播技術(shù)參數(shù)

5.1主要功能指標

1）滿足無線報警系統(tǒng)基本技術(shù)要求；

2）具有交流、直流、電池欠壓、工作、音頻功率、網(wǎng)絡(luò)在線、設(shè)備信號強度指示等基本功能；

3)自動回傳設(shè)備工作信息至軟件平臺，如喇叭音量大小（機器自動檢測，無需輔助設(shè)備）、信號強度、工作模式、工作優(yōu)先級、供電模式、電池狀態(tài)、電量狀態(tài)、設(shè)備參數(shù)等；

4)系統(tǒng)采用4G網(wǎng)絡(luò)傳輸；

5)支持接收多種無線信號發(fā)布語音報警；

6)支持無線語音對講功能；

7)支持白名單電話號碼呼入報警；

8)支持短信文字轉(zhuǎn)語音報警；

9)支持平臺發(fā)布報警；

10)具有工況巡檢功能，可遠程檢查設(shè)備運行狀態(tài)；

11)支持平臺對設(shè)備進行遠程監(jiān)控和統(tǒng)一管理；

12)支持遠程診斷、修復(fù)、在線升級。

13)具有號碼鑒權(quán)功能：通過授權(quán)的號碼才能對設(shè)備進行操作，其中管理員號碼1個，平臺號碼1個，可設(shè)置授權(quán)號碼20個；

14)支持多種供電方式：電池供電、太陽能充電，交流供電（選配）；

15)具有系統(tǒng)狀態(tài)查詢功能，播報次數(shù)查詢；

16)具有日志記錄與查詢功能，可以存儲200條記錄；

17)具有多途徑配置功能，支持串口、紅外、平臺等對設(shè)備進行參數(shù)配置；

18)支持短信敏感詞屏蔽功能，包含敏感詞的播報短信無法播報。

5.2技術(shù)參數(shù)

1)音頻輸出：總功率100W；

2)音頻功放：D類功放（數(shù)字功放）；

3)白名單號碼：支持白名單號碼22個；

4)供電方式：太陽能免維護供電；

5)太陽能板：18V/40W，多晶硅材質(zhì)；

6)電池參數(shù)：鉛酸電池，12V/38Ah；蓄電池充放電次數(shù)350次以上；電池至少可待機3天，連續(xù)播放30分鐘以上。

7)充電方式：采用MPTT充電方式以提高光電轉(zhuǎn)換效率

8)音頻頻響：20Hz－20KHz(±3dB)；

9)音頻信噪比：≥60dB；

10)設(shè)備采用有效的絕緣、屏蔽等防護措施，具有較強的防感應(yīng)雷擊及抗電磁干擾能力。

6. 現(xiàn)地測控單元MCU技術(shù)參數(shù)

為實現(xiàn)滲流監(jiān)測儀器的自動觀測，提高水庫科學(xué)管理水平和時效，必須配備先進的通用型數(shù)據(jù)測控單元，選型時就考慮其精度、兼容性、抗干擾、防雷及長期工作的穩(wěn)定性等因素。具備人機對話的中文操作界面便于管護人員操作使用。

現(xiàn)地測控單元MCU的主要技術(shù)指標如下。

1）接入傳感器類型：振弦式、電壓式、電流式、差動電阻式、電感式、電位器式、格雷碼式、開關(guān)信號、RS485信號、標準電量信號等；

2）采集測量方式：間隔測量、定時測量、連續(xù)測量、單次測呈、單點測量及巡測等；

3）單臺巡測時間：≈30秒；

4）定時測量間隔：3分鐘～30天可調(diào)；

4）數(shù)據(jù)存貯容量：32x4096條；

5）數(shù)據(jù)保持方式：循環(huán)存儲：

6）單臺整機功耗：測量≈600mA，待機≈50mA，休眠≈0.328mA；

7）主控器顯示屏：240x128高清點陣屏；

8）智能識別：電纜長度1500米讀取傳感器身份參數(shù)；

10）信號測量距離：傳感器類型（振弦式2000米）；

11）通訊傳輸距離：通信方式（RS485大于1000米）

12）調(diào)制用波特率：9600bps（RS485），1200bps（數(shù)傳電臺），其它波特率可調(diào)：

13）系統(tǒng)工作環(huán)境：溫度—25℃～＋60℃，濕度≤98％；

14）系統(tǒng)平均無故障時間：≥10000小時；

15）系統(tǒng)防感應(yīng)雷電強度：500W～1500W

16）防護等級：IP66。

7. 滲壓計技術(shù)參數(shù)

為保證滲流監(jiān)測儀器的長期工作穩(wěn)定性，應(yīng)選擇性能穩(wěn)定的品牌滲壓計（孔隙水壓力計），并在國內(nèi)多個大中型水庫長期使用過，在穩(wěn)定性、精度和分辨率等方面表現(xiàn)優(yōu)良的產(chǎn)品，根據(jù)水庫壩高和擋水高度選用適合的量程。主要技術(shù)指標要求如下：

8. 量水堰計技術(shù)參數(shù)

為保證滲流量監(jiān)測的精度，根據(jù)小型水庫的特點，應(yīng)選擇便于維護的磁致式量水堰計類型，參照水庫滲流量和堰板型式選擇適合的量程。

磁致式量水堰計適用于長期測量河流、湖泊、水庫、壩體等堰槽的水位，是監(jiān)測水位及流量變化的有效監(jiān)測設(shè)備。采用磁致伸縮液位計作為傳感器進行測量，具有分辨率高、穩(wěn)定性好、性能可靠、響應(yīng)速度快，工作壽命長等優(yōu)點。

磁致式量水堰計主要功能有線性測量，絕對位置輸出，非接觸式連續(xù)測量，永不磨損，傳感器不用標定及定期維護，輸出信號多種選擇（RS485、電壓、電流），安裝簡單方便。

磁致式量水堰計規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)：

測量范圍：0mm～500mm

靈敏度:<0.01mm

測量精度：<0.1%F.S

輸出信號：RS485

報文方式：自報/召測

調(diào)試方式：地址碼和波特率自設(shè)定

絕緣電阻：≥50Ω

儲存溫度：-30℃～＋70℃

磁致式量水堰計由防污管、上端蓋、磁致伸縮液位傳感器、水平泡、觀測電纜等組成。磁致伸縮液位傳感器主要由測桿、電子倉和套在測桿上的非接觸磁浮球組成。測桿內(nèi)裝有磁致伸縮線（波導(dǎo)絲），測桿由不導(dǎo)磁的不銹鋼管制成。測量時電子倉發(fā)出起始脈沖，起始脈沖在波導(dǎo)絲中傳輸，產(chǎn)生沿波導(dǎo)絲方向的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)這個磁場與浮球中的永久磁場相遇時，產(chǎn)生磁致伸縮效應(yīng)，使波導(dǎo)絲發(fā)生扭動，這一扭動被電子拾能機構(gòu)所感知并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流脈沖，測量電路計算出兩個脈沖之間的時間差，即可精確地測出被測液位值。

在正常工作范圍內(nèi)溫度的變化對傳感器測值影響甚小，經(jīng)試驗測得其溫度修正系數(shù)小于最小讀數(shù)，實際使用中不需要溫度修正。量水堰計具有智能識別功能，輸出信號為RS485數(shù)字量，直接顯示工程物理量。

量水堰計安裝之前應(yīng)在現(xiàn)場對磁致伸縮液位傳感器、浮子等組件進行檢查，確保儀器完好才能安裝。

量水堰計應(yīng)安裝在堰板的上游≥100cm處，在堰槽的側(cè)壁做一內(nèi)凹槽，在底部開一個安裝洞，安裝洞的直徑應(yīng)大于C15cm的孔，低于水面深為10cm。在安裝洞中插入防污管，查看上端蓋上的水平泡調(diào)整防污管的垂直度，管四周用水泥砂漿固結(jié)，防止砂漿進入防污管。在防污管四周填入清潔細碎石，直至將凹槽填滿。

9. GNSS高精度位移監(jiān)測技術(shù)參數(shù)

GNSS位移監(jiān)測是一款適用于野外的高精度形變監(jiān)測設(shè)備，支持監(jiān)測數(shù)據(jù)遠程推送和本地存儲，具備標準化安裝、使用和維護，易于部署，產(chǎn)品穩(wěn)定可靠，可實現(xiàn)全天候自動化監(jiān)測隱患點的高精度三維坐標信息。GNSS位移監(jiān)測站包括GNSS接收機、GNSS接收天線、數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析與預(yù)警報警系統(tǒng)、GPRS模塊、太陽能板、蓄電池、太陽能充電控制器等。

10. 靜力水準儀技術(shù)參數(shù)

靜力水準儀沉降監(jiān)測系統(tǒng)是由靜力水準儀、數(shù)據(jù)采集儀、數(shù)據(jù)通信電纜、數(shù)據(jù)采集軟件等組成，通過監(jiān)控室內(nèi)監(jiān)控主機控制數(shù)據(jù)的采集，并可進行數(shù)據(jù)的分析、整理等工作。

靜力水準儀是由一系列智能液位傳感器及儲液罐組成，儲液罐之間由連通管連通。基準罐置于一個穩(wěn)定的水平基點，其他儲液罐置于標高大致相同的不同位置，當(dāng)其他儲液罐相對于基準罐發(fā)生升降時，將引起該罐內(nèi)液面的上升或下降。通過測量液位的變化，了解被測點相對水平基點的升降變形。主要有以下配件組成：靜力水準儀傳感器、靜力水準儀儲液罐、靜力水準儀支架、靜力水準儀通液管、浮球。

主要技術(shù)參數(shù)如下

測量范圍(mm)：50-400

分辨力(mm/F)：≤0.25

溫度測量范圍（℃）：-20~80

溫度測量精度（℃）：±0.1

10. 小型水庫大壩安全監(jiān)管平臺

   結(jié)合水利工程管理專家知識，開發(fā)一套智能化、一體化的水庫大壩安全運行監(jiān)管云平臺，實時掌握水庫大壩安全性態(tài)、水庫大壩運行維護信息等，并用“移動信息平臺”、“AI視頻融合”，積極探索出“云一管一端”三層架構(gòu)和“規(guī)程規(guī)范制度”+“專家知識庫”+“模型方法庫”三層管理體系的水庫大壩安全運行監(jiān)管模式，為小型水庫大壩安全管理提供科學(xué)的輔助決策支持，實現(xiàn)水庫大壩運行管理能力大幅提升。

小型水庫大壩安全監(jiān)管平臺建設(shè)內(nèi)容：

小型水庫大壩安全監(jiān)管平臺主要分為水庫上級部門管理和水庫安全管理兩個層面，建設(shè)內(nèi)容主要如下：

（1）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建設(shè)

結(jié)合注冊登記信息，錄入全省小型水庫大壩基本信息，對水雨情信息、安全監(jiān)測、日常巡查、運行調(diào)度、維修養(yǎng)護等多源信息進行整合，構(gòu)建綜合性的數(shù)據(jù)庫。

（2）分級授權(quán)管理體系建設(shè)

按照省、地市區(qū)縣、水庫三級管理模式，不同的身份授予不同的權(quán)限，對水庫管理對象和權(quán)限進行分級管理。

（3）移動巡檢系統(tǒng)

在水庫巡查員開展工作時根據(jù)打卡點設(shè)計巡查路線，規(guī)范巡查工作，提供所有關(guān)鍵部位的現(xiàn)場照片拍攝上傳功能。為巡查員提供三種上報異常情況的功能，可在APP上拍照并編寫異常描述上傳，可一鍵撥打電話聯(lián)線技術(shù)責(zé)任人溝通情況，可在平臺視頻連線技術(shù)專家進行問題分析。同時也提供通訊錄查詢、個人信息管理、巡查記錄查詢等功能。

（4）水庫管理WEB端功能模塊

開發(fā)支持省級、市縣級、水庫使用的大壩安全監(jiān)測及分析軟件功能，集成綜合管理、水庫監(jiān)控、安全分析、智能巡檢、數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計查詢、運行督查、系統(tǒng)管理等內(nèi)容，實現(xiàn)全省水庫大壩運行管理能力提升。

四、經(jīng)濟效益

按照一個小型水庫來算，每個水庫安裝一套雨水情監(jiān)測系統(tǒng)和大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，配備管理平臺和巡查APP1套。初期一個水庫的建設(shè)單價約為30萬元。

初投資：30萬元

運行費用：10000元/年

  通過項目建設(shè)可有效監(jiān)測水庫雨水情信息和大壩穩(wěn)定狀態(tài)，提高水庫負責(zé)人的工作效率，實現(xiàn)水庫信息化管理，從而有效保障水庫安全。