移动物联网技术在水利工程安全监测中的应用研究.pdf

随着信息技术的飞速发展，移动物联网技术已经渗透到水利工程安全监测领域。移动物联网，尤其是窄带物联网（NB-IoT）技术，因其在广域网中的低功耗广覆盖特性，在水利工程安全监测系统的设计与开发中展现了独特的优势。本研究旨在探讨NB-IoT技术在水利工程安全监测中的应用，以提升水利工程安全信息化管理水平和管理效率。 窄带物联网技术（NB-IoT）是一种新兴的移动通信技术，支持低功耗设备在蜂窝网络下的数据连接。与传统的移动通信网络（如GSM、UMTS、LTE）相比，NB-IoT在带宽消耗上更为经济，可以广泛部署于无线网络、2G网络和4G网络中，且具备支持设备长时间待机、高效连接和容易实现平滑升级等特性。这些特点使得NB-IoT非常适合用于需要定期观测、存在安全隐患、以及部署有线网络困难的水利工程建筑物中。 水利工程安全监测系统主要通过渗压计来监测坝体和坝基的渗流情况。由于中国许多水库大坝建设标准较低、施工技术落后，且缺乏必要的工程质量控制措施，导致许多大坝存在结构安全问题。而移动物联网技术的应用，使得能够实时监测这些安全数据，并通过网页端或手机端应用程序，将这些数据以直观的方式展示给管理人员。 NB-IoT技术在水利工程安全监测中具体的应用过程可以概括为以下几个步骤：在水利工程的建筑断面上不同深度埋设测压管，并在测压管中埋设渗压计，从而实现对渗压值和温度值的监测。然后，将渗压计与安全监测仪连接，并通过安全监测仪记录每个渗压计的数据。接下来，安全监测仪会利用NB-IoT模块将监测数据上传至水利工程安全监测平台。监测平台会根据渗压计的读数，结合大坝的基础信息，将渗压值转换为水深值，并最终以二维大坝断面图的形式，在网页端为管理人员提供透明、直观的安全监测信息。 在水利工程安全监测系统的设计中，整个系统被划分为几个层次，主要包括基础设施层、共享服务层和业务应用层。基础设施层由无线通信模块、安全监测仪和渗压计组成。这三者通过有线方式连接，并负责采集、存储和初步处理数据。无线通信模块则负责将处理后的数据发送至共享服务层的数据接收服务器。共享服务层的服务器接收数据后，再进行进一步的数据处理和分析，并最终将数据以图形化的方式呈现给最终用户。 本文研究指出，由于地下水的存在会对热环境产生影响，特别是流动的地下水能改变岩土的热学参数，通过温度数据可以帮助发现渗流严重的部位，而长时间的观测则可以掌握水流动态，为安全管理提供决策依据。这样的监测系统能够显著提高对水利工程安全状况的认识，有效预防和及时响应潜在的安全风险。 通过移动物联网技术，特别是NB-IoT技术在水利工程安全监测中的应用研究，体现了信息技术在传统行业中的创新应用，有助于提高水利工程的监测效率，确保人民群众的生命财产安全，并对我国的防洪保安工程体系和水利基础设施建设具有重要的战略意义。随着技术的进一步发展和应用的深入，移动物联网技术在水利工程安全监测领域将拥有更加广泛的应用前景。