最新智慧水库解决方案.docx
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最新智慧水库解决方案
智慧水库解决方案
1、前言1
2、项目背景与概述2...
3、水库在线监测系统介绍3...
3.1、系统简介3..
3.2、系统组成3..
3.4、系统实现功能5..
3.4.1、水库在线监测分析功能5..
3.4.2、水库安全的报警与应急处置联动功能6.
3.4.3、监测系统的运行保障管理功能7.
3.5、水库在线监测设计参考规范8..
3.6、水库在线监测设计原则8..
4、水库大坝实时监测目的和任务10
4.1、监测的目的10.
4.2、监测的任务10.
5、监测系统对业主单位的意义11
5.1、现场巡视员11
5.2、现场值班室11
5.3、控制中心1.1
5.4、负责安全生产的公司、水库领导及监管部门..11
6、水库在线监测数据采集子系统设计13
6.1、水库表面位移监测设计13
6.1.1、监测点的设计13
6.1.2、监测原理15.
6.1.3、总体设计16.
6.1.4、设备选型18.
6.1.5、施工安装22.
6.2、一体化气象站26.
6.2.1监测原理26.
6.2.2监测点位设计.2..7
6.2.3设备选型27.
6.2.4数据通讯27.
6.2.5施工安装27.
6.3库水位监测29.
6.3.1技术指标30.
6.3.2设备安装及防护31
7、水库在线监测数据传输子系统设计32
7.1、设计依据32.
7.2、总体设计32.
7.3、设备选型32.
8、水库在线监测控制中心子系统设计35
8.1、设计依据35.
8.2、智控GNSS原始数据自动处理软件介绍.3.5
8.3、智控地质灾害自动化监测预警系统平台软件功能介绍37
8.4、服务器系统设计46
8.5、控制中心不间断电源供电系统48
9、水库在线监测辅助支持支系统设计51
9.1、库区监测设备供电系统51
9.2、避雷系统52.
10、安全施工要求56.
10.1、安全施工注意事项56
10.2、冬雨季施工措施56
10.3、降低环境污染和噪音措施57
11、工作组织实施方案60.
11.1、项目组织机构及岗位设置60
11.2、项目组织管理体系62
11.3、监测施工布置63
11.4、进度计划措施64
12、售后服务计划及承诺6..6.
12.1、售后服务总则66
12.2、系统的软件开发、安装、调试及培训6.6
12.3、质保承诺66.
12.4、专业软件免费升级承诺66
12.5、技术培训承诺67
12.6、售后服务机构及计划承诺67
1、
近年来，我国水库事故时有发生，给人民的生命财产造成了极大的威胁，总体安全形势不容乐观。
结合目前，我国水库已运行了多年，库容量在逐渐减小，抵制自然灾害的能力不断下降，安全隐患日益增多，尤其在雨季，洪水、滑坡、溃坝隐患时刻威胁着水库的安全。
水库安全事故给人民生命财产及环境的安全带巨大损失。
长期以来，水库管理由于监测监控不完备、监测监控技术落后，专业监测人员缺乏等原因，许多水库处在无监测监控状态，少数在建的水库运行参数监测误差大、不准确，难以及时掌握水库各项安全技术指标，这些都极大影响水库的安全管理。
统
难
全管
当前，水库安全运行的主要技术参数如水库形变位移、库水位、浸润线埋深、降雨量等，均由人工定期用传统仪器到现场进行测量（部分还有没有观测手段），安全监测工作量大、受天气、人工、现场条件等许多因素的影响，存在一定的系误差和人工误差。
同时，人工监测还存在不能及时监测水库的各项技术参数，以及时掌握水库各项安全技术指标等缺点，这些都将影响水库的安全生产和安理水平。
水库在线监测系统监测的水库位移、浸润线、库水位、库区视频，是利用现代电子、信息、通信及计算机技术，实现对水库监测指标数据实时、自动、连续采集、传输、管理及分析的监测技术。
系统的运行能够为水库日常安全管理及水库安全运行提供服务，水库安全监测系统的逐布实施和推广，可以大幅度提高对于水库溃坝灾害机理的认识水平，全面提高水库安全监管和日常管理水平，增强企业、社会、政府对于水库灾害的预警响应能力，建立更便于水库运行期安全管理和风险控制的溃坝风险综合评判方法。
2、项目背景与概述
***水库***主坝的坝长960.2m，坝高66.4m，最大坝底宽390m，填筑量1145.23万m3，坝高和填筑量均为各坝之最，坝型为碾压式斜墙土坝。
坝基覆盖层较厚且透水性大，采用混凝土防渗墙、粘土水泥灌浆和壤土齿槽联合防渗的基础处理措施。
***主坝坐落在覆盖层厚达44m的砂卵石层地基上，以下为震旦纪片麻岩及中生代火成岩，坝下有一条平行坝轴线的断层，有四条垂直坝轴线的断层。
***主坝长1008m，坝高56m，最大坝底宽310.5m，填筑量509.28万m3。
坝型为碾压式斜墙土坝，坝基采用壤土齿槽防渗。
***主坝坐落在覆盖层厚达l4m
的砂砾石地基上，以下为太古代片麻岩。
***5年南水北调丹江口水库水源调入***水库，届时***水库将长期处于高水位运行状态，根据水利部《土石坝安全监测技术规范》的规定，现有大坝变形监测采用人工方式已无法满足新形势下水库大坝变形安全监测要求。
结合***
水库实际情况，建立一套大坝变形监测自动化系统，使大坝变形监测实现实时采集、传输、存储、计算、分析，以便管理人员能及时准确地对大坝安全状况进行评估，确保水库大坝高水位下运行安全，确保水库下游京、津、冀地区近三千万人民的生命财产安全和首都北京的供水安全。
本项目拟采用GNSS系统和静力水准系统，对***水库两主坝进行表面变形自动化监测，以适应特殊条件下的监测需要，同时利于全面的对水库大坝安全状况进行评估，有效提高水库的安全管理水平。
目前项目已完成招投标工作，将于
9月中旬开始实施。
3、水库在线监测系统介绍
3.1、系统简介
水库在线监测系统是利用现代电子、信息、通信及计算机技术，实现对水库监测指标数据实时、自动、连续采集、传输、管理及分析的监测技术。
系统建立综合性的监管平台，依托智能的软件系统，当水库监控内容出现异常时，及时预报预警，提醒企业尽快启动相应的处理措施及预案，保障水库的安全运行。
3.2、系统组成
本项目总体可分为四个系统，即传感器子系统、数据传输子系统、监控中心子系统和辅助支持子系统：
1传感器子系统：
由布置在监测区域的GNSS专感器，库水位监测传感器，
一体化气象站，视频组成，主要作用是采集表位位移监测点的三维坐标数据，主要传感器采用后安装方式；
2）数据传输子系统：
传感器与控制中心通讯采用有线或无线的通讯方式，
根据项目现场的实际情况，本次监测采用GPRS模块进行数据传输；
3）数据处理与控制子系统：
由布置在监控中心的小型机系统、服务器系统及软件系统组成；
4辅助支持系统：
包括外场机柜、外场机箱、配电及ups、防雷和远程电
子监控等子系统。
以下为本次项目的系统拓扑图：
3.3、系统特点
（1）监测的指标
表面位移监测
（2）信息采集时效性
系统支持主动式及应答式采集数据模式，即保证数据的实时性，又保证数据的有效性。
（3）对异常监测指标通过短消息发送到管理人员
监测指标达到预报值时，联动短信群发平台，给库方有关人员和领导短信提示，使库方能够及时采取相关的处理措施，消除安全隐患，确保水库的安全运行。
（4）节省投资，降低运行维护费用
系统的选用的组件都是免维护、寿命长的产品；系统依托的网络采用有线与无线联合组网的方式，不仅投资少，且拥有良好的扩展性和整合性。
其中部分设备采用太阳能供电，降低了运行维护的成本，节能高效。
（5）良好的兼容性及扩展性本系统可根据水库的加高，增加相关监测设备，具有良好的扩展性。
3.4、系统实现功能
3.4.1、水库在线监测分析功能
系统具有稳定可靠的采集、显示、存储、数据通信、管理、系统自检和
报警功能；
系统具有远程控制功能，可通过串口利用网络对监控主机进行遥控监
测，实现数据采集软件上的所有功能，并对数据采集软件中的历史数据
有访问权限的进行提取；
系统可监视运行期间水库的状态变化和运行情况，在发现不正常现象时
及时分析原因，采取措施，防止事故发生，以保证生产的安全运行；
系统可定期进行观测数据的整编，为以后的设计、施工、管理提供资料；
系统可随时对观测资料进行分析，开展对水库运行状态进行技术鉴定，
总结运行经验，为改善运行方式和制定安全措施、评价生产状态提供数
据；
系统能综合历史数据和实时采集水位、形变等数据，按照国家有关标准
进行相关过程线分析、位势分析、沉降分析、等值线分析、安全状态分
析等有关水库安全分析；
系统具有良好的防雷抗干扰，确保系统不因雷击而损坏。
342、水库安全的报警与应急处置联动功能
启动
轮循监测
正常
实时比对
1
异常
1
声、光、短信、网络报警
点击记录单（开始处置）
■
1
自动控制、人工处置
1
r
填写记录单
（处置信息）
网络上报
处置得当
网络督察
处置不当
查看督察意见
系统报警流程图
监控系统设有自动预、报警功能，当监测参数有向危险状态演变时，系统
将发出预警信息；当监测参数超过预设警戒值时，系统将发出报警信息。
从而有效预防事故，把事故苗头消灭在萌芽状态。
在预、报警发生时，系统将进行：
语音提示预警、报警信息；
文字提示预警、报警信息；
手机短信提示预警、报警信息；
安全参数越限处置记录单；
3.4.3、监测系统的运行保障管理功能
为了确保监控系统能长期可靠运行，必须对构成系统的监测设备，通信链路，监控设备，报警设备，配套建筑设施，电力供应，相关的操作人员各个环节进行随时（定期）检查校验，建立运行档案，发现任何影响系统运行的问题，及时处置。
包括以下内容：
仪器设备的自检记录
仪器设备的维修记录
通信状况的记录
防雷状态的纪录
相关建筑设施的巡视记录
3.5、水库在线监测设计参考规范
名称
编号
批准单位
年份
全球定位系统测量规范
CH***1
国家测绘局
精密工程测量规范
GB/T15314-94
国家技术监督局
1994-12-22
全球定位系统城市测量技术规程
CJJ73-97
中国建设部
1997
UNAVCO基准站建立规范
国际UNAVCO组
织
IGS基准站建立规范
国际IGS委员会
混凝土结构设计规范
GBJ10—89
建设部
土石坝安全监测技术规范
（SL/551-***2）
水利部
3.6、水库在线监测设计原则
（1）水库监测系统应具备完全自动化、数据采集稳定可靠，所有系统综合分析评价科学快捷，所得到的监测数据及结果应能够为场地规划建设及地质灾害预测预报提供依据。
（2）科学合理性原则
监控对象的选取有科学和法律依据，尤其符合相关安全规程和规定，是必要的；
监控手段的选取有高科技含量，先进的；监控效果准确有效。
（3）经济实用性原则
凡是需要较大投入的监控项目都是需要经常使用的；凡是原系统已具备的功能或结构装置，只要准确有效，都采用系统整合的方法加以利用，相互配合；
所有涉及的技术手段，在保证长期可靠有效的前提下，采用最经济的方案；
所有的操作功能都采用最简洁的使用方法、做到直观方便、性能稳定以及维护简单。
（4）系统可扩展性原则在监控方案要求改变时，本次投入的软硬件设备能够继续使用，最大限度减少重复投入；系统接口开放性：
系统输出的数据信息采用国际或国内通用的标准格式，便于系统功能扩充和监测成果的开发利用；系统软件系统支持其它监测设备数据分析、支持人工巡检记录等。
4、水库大坝实时监测目的和任务
水库是一个具有高势能的人造危险源，一旦因为自然或者人为原因失事，将给工农业生产及下游人民生命财产造成巨大的灾害和损失。
4.1、监测的目的
目前我国大部分水库监测方式通过人工观测与人工巡检相结合的方式，以保证库水位的安全。
而人工观测和坝区巡检受坝区环境（险要的库边环境）、天气（下
雨、下雪、大雾）、光线（夜晚、遮挡）影响，观测精度低、劳动强度大、观测受环境影响大，特别是汛期夜晚水位上涨很快的情况下，这种人工观测方式已无法满足尾库企业安全生产的需要，严重影响水库的安全生产和安全管理水平。
因此我国安全生产市场急需水库溃坝灾害的实时、连续监测的技术和产品。
随着现代电子技术、传感器技术、通讯技术的高速发展，为数字化在线监控技术提供了技术基础，北京北斗智控技术有限公司通过对相关技术的研究，结
合水库生产环境和关键指标的功能要求，通过系统集成和软件研发，研究一套在
线监测水库运行预警系统，当监测参数超过预设警戒值时，系统将发出报警信息
，提高企业和主管部门对水库水位的监控水平，从而有效预防水库事故，把事故
苗头消灭在萌芽状态。
4.2、监测的任务
（1）针对水库坝的具体特征、影响因素，建立较完整的监测剖面和监测网，使之成为系统化、立体化的监测系统；
（2）实时掌握监测水库各指标的变化动态，及时快速的对水库坝及影响区现状做出评价，对其发展趋势进行预测预报，将可能发生的地质灾害危害降到最低限度；
（3）对比评价不同条件下及不同监测手段的监测数据，进一步预测水库坝变形的趋势，指导场地规划建设；
（4）建立长期监测系统，对水库坝安全状况进行分析研究，为同类工程积累经验，丰富理论。
5、监测系统对业主单位的意义
5.1、现场巡视员
巡视员定期对库区进行人工巡视，迅速了解现场详细情况，发现隐患，及时向总调度室汇报，同时也接受总调度室针对异常情况而发出的巡视指令，立即检查异常部位，并汇报情况。
巡视员在线报告巡检情况，现场核实监控系统的监测指标；巡视员巡查轨迹实时跟踪、记录。
5.2、现场值班室
值班人员，能够实时查看各个视频点的图像，及时了解水库的运行情况。
作为数据接收和处理中心，通过配套的各种专用软件系统，随时监控水库危险源动态，对水库危险源做动态安全评估，在突发情况下，通过警灯、警号、计算机模拟语音、手机短信等多种渠道向上级发送发现的危险源险情。
5.3、控制中心
配置服务器，保证服务器24小时的工作，能够及时对数据进行解析处理，发布到WEB客户端上，实时的显示各监测系统的运行情况，掌握水库的安全动态，并通过多种手段进行报警。
5.4、负责安全生产的公司、水库领导及监管部门
（1）可不受地域限制随时掌握水库的运行情况。
（2）及时掌握水库坝监测预警信息。
当危险源预警时，可通过手机接收预警信息；
（3）随时掌控水库监测危险源动态。
可通过网络动态查看水库的相关实时数据和图像；
（4）随时掌控水库坝监测的运行情况。
平时可通过综合监管系统全面、
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