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大坝安全监测系统

解决方案

第 1 章概论 0

1.1 系统概览 0

1.2 历史回望 1

1.3 现状分析 1

1.4 目标阐述 2

第 2 章总体设计 2

2.1 设计原则及依据 2

2.2 系统体系结构 4

2.3 信息流程 6

2.4 系统组成 7

2.5 系统功能 7

第 3 章信息采集系统 8

3.1 需求分析 8

3.2 技术解决方案 9

第 4 章通信网络系统 12

4.1 测控单元和监测中心之间的通信 13

4.2 监测中心和监测分中心之间的网络错误!未定义书签。

第 5 章软件系统 16

5.1 建设原则 16

5.2 技术解决方案 17

第1章概论

1.1 系统概览

大坝作为特殊的建筑,其安全性质与房屋等建筑物完全不同,大坝安全出现问

题,将会引发大坝下游一定范围的人员和财产、环境损失。在加强水利建设的大

环境下,提高水工建筑物的安全 ,特别是提高大坝安全监测水平 ,保证水库大坝的

安全,是关系到国家利益和社会稳定的头等大事。大坝安全监测系统主要由观测

传感器、遥测数据采集模块、工业控制网络和自动监测管理软件系统组成 ,通过

计算机的工作,能够实现大坝观测数据自动采集、处理和分析计算,对大坝的性态

正常与否作出初步判断和分级报警

为监测对象提供早期安全预警报告

的自动化

系统

。

建立大坝安全自动监测系统,可以缩短数据采集周期,提高大坝观测的工作

效率,减轻劳动强度；并能充分利用水库调蓄能力,使其在防洪和供水两方面发挥

最大的效益 ,同时可提高水库管理水平 ,及时发现大坝隐患 ,为水库的安全运行提

供有力的保障。

1.2 历史回望

大坝安全监测系统在西方发达国家已有 30 多年的历史。如法国要求对高于

20 ｍ的大坝和库容超过 1500 万ｍ

３

的水库,均需设置报警系统,并提出垮坝后库水

的淹没范围、冲击波到达时间、淹没持续时间和相应的居民疏散计划等。而葡萄

牙大坝安全条例〔1990 也要求大坝业主提交有关溃坝所引起洪水波传播的研究

报告,编制下游预警系统、应急计划和疏散计划。美国的《联邦大坝安全导则》

和加拿大的《大坝安全导则》都强调要求采取险情预计、报警系统、撤退计划等

应急措施,以便万一发生不测时,将损失减少到最小程度。1976 年美国 92.96 ｍ高

的堤堂坝〔Ｔｅｔｏｎ失事前 ,大坝管理机构根据大坝安全监测系统监测到的事

故的发展状况及时通过下游的行政司法当局向可能被淹的群众发出警报 ,有组织

地进行人员疏散,尽管大坝失事后堤堂河和斯内克河下游 130km,约 780 km

的地

区遭洪水肆虐,造成 25000 人无家可归、损失牲畜约２万头的巨大物质损失,但人

员死亡只有 11 人,初步体现了大坝安全监测系统的重要意义。

1.3 现状分析

中国已建成近 8.5 万座水库,数量居世界首位。但是,由于历史原因,这些水

库大部分防洪标准偏低,且大都存在不同程度的质量问题。一些水库大坝的病险

情况较为严重,影响了水库综合效益的发挥,也严重威胁着人民生命财产安全。为

了确保水库大坝的安全运行 ,充分发挥水利工程的预期效益 ,对水库大坝实施安

全监测和科学管理,已成为中国各级水行政主管部门所面临的一个迫切需要解决

的重大问题。

大坝监测自动化经历了从单台仪器遥测、专用测量装置、集中式数据采集系

统到分布式数据采集系统的发展过程,其发展与基于仪器设备的监测系统的发展

1 / 26

和进步密切相关 ,而监测系统的发展是以所有监测元件的迅猛发展为标志的 ,包

括从相关的传感器、测量仪器到转换、处理、存储、打印和分析设备的发展。

目前,全国的大部分的水库大坝监测报手段落后,测验设施设备老化,信息的

采集精度低,甚至很多水库没有对大坝的监测手段。大坝带病运行,一旦遇大洪水

来临严重威胁大坝及下游人员和财产安全。因此,迫切需要建设一套自动化程度

高、有先进的大坝监测系统,以提高防洪减灾能力,保障人民生命财产的安全。

1.4 目标阐述

大坝安全监控系统是一个庞大的系统工程 ,并且具有涉及信息量大、覆盖的

知识面广等特点。众所周知,大坝安全监测仪器是人们了解大坝运行状态的耳目,

它要能够在恶劣环境下长期稳定可靠的检测出大坝微小的物理量变化 ,所以在某

些方面〔如在测量精度、长期稳定性方面与其它工业监测行业相比,其要求更高、

难度更大。从外部观测的静力水准、正倒锤、激光准直到内部观测的渗压计、沉

降计、测斜仪、土体应变计、土压计,其自动化遥测都是建立在高可靠性的传感

器的基础上。近年来,随着大型水坝建筑的增多和高科技的应用,大坝安全监测正

向一体化、自动化、数字化、智能化的方向发展。

大坝安全监测系统建设的总的目的是以国家对大坝安全监测工程建设的标

准和要求为依据,以实时采集监测信息并传输到大坝安全监测中心进行分析、处

理为目的,将现代化工业自动化控制、现代通信技术、计算机网络技术、数据库

技术、地理信息技术和信息分析预测技术与大坝安全监测业务需求紧密结合 ,建

成一个先进实用、高效可靠、自动化程度高的大坝安全监测系统,达到监测数据

采集自动化、传输网络化、处理标准化、分析科学化,有效地提高水情信息采集、

传输、处理、分析、预报的准确性、可靠性,更好地为各级大坝管理部门的决策

和指挥抢险救灾提供科学依据。

第2章总体设计

2.1 设计原则及依据

2.1.1 设计原则

1. 实用性

适应施工期、蓄水期、运行期及已建工程更新改造的不同需要,便于维护和

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