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小型水库动态监管预警系统建设
来源: | 作者:水利监测人张工 13990298835 | 发布时间: 2024-01-17 | 1072 次浏览 | 分享到:
水库动态监管预警系统是一套由多通道水库动态监测装置、多线程接收系统以及后台信息管理系统构成的水库动态监管预警整体解决方案。系统分为信息采集层、数据资源层和应用系统层。小型水库现地采集内容包括水位、雨量和图像，有条件的可建4G视频监控。大中型水库现地采集内容包括水位、雨量、图像/视频、大坝渗压，根据水库功能需要和建设条件，可建设水质、环境（气象）、闸门、大坝安全监测等。

小型水库动态监管预警系统
    （四川葛南仪器有限公司    张主任）
  近期，我公司陆续为四川以及全国多地的小（2）型病险水库除险加固项目“小型水库动态监管预警系统”工程提供水库安全监测动态监管预警设备。
  小型水库动态监管预警系统主要监测：水位雨量图像位移渗流（或量水堰）等几个方面。
  同时系统具备：监测水文类仪器（水位计、雨量计、量水堰计）；气象类仪器（气压、温度、湿度、风速、风向）；图像类仪器（接入摄像头和采集图片）。系统设备具备扩展功能，可以扩展接入（大坝安全仪器——位移、沉降、倾斜、渗流、扬压力、裂缝、测缝、应力、应变等数十类监测仪器）
   系统软件：自动预警、实时监测、预测报、在线监测、离线采集等。即达到（测量数据自动采集、数据定时离线采集、在线实时采集、设定定时自报、雨量自报、水位自报、图像传输；可现场可远程查看变化情况；具备预警测报功能。
   适用范围：全国各类小（1）水库和小（2）水库工程（100万立方＜蓄水量≤1000万立方，10万立方＜蓄水量≤100万立方）。
          小(2)型水库动态监管预警系统投入5～10万
   四川葛南仪器有限公司：
       具有小型水库动态监管预警系统设备生产、设备安装、水库预警初步设计、后期维护、在线监测协助指导等方面的技术能力和人员。






《水库动态监管预警系统建设与管理技术规程》
1  术语和定义
下列术语和定义适用于本规程。
1.1水库动态监管预警系统 reservoir dynamic monitoring and forewarning system
对水库实时水雨情及工情信息进行采集——传输——存储——管理——查询显示及预警的综合应用系统。
1.2除险加固reinforcement
为全面排除或消除影响水库正常运行的险情、隐患或缺陷，依据水库大坝安全鉴定，对鉴定为二类坝或三类坝的水库实施全面的加固、改建、更新改造等工作。
1.3图像监控 photo monitoring
指通过定时拍照方式对水库现场进行监控。
1.4视频监控video monitoring
指通过控制云台摄像头对水库现场进行实时视频监控。
2  总体框架
2.1总体框架结构
水库动态监管预警系统是一套由多通道水库动态监测装置、多线程接收系统以及后台信息管理系统构成的水库动态监管预警整体解决方案。系统分为信息采集层、数据资源层和应用系统层。
2.2系统组成
2.2.1信息采集层
指水库现地建设的遥测终端。小型水库现地采集内容包括水位、雨量和图像，有条件的可建4G视频监控。大中型水库现地采集内容包括水位、雨量、图像/视频、大坝渗压，根据水库功能需要和建设条件，可建设水质、环境（气象）、闸门、大坝安全监测等。
2.2.2数据资源层
包括统一建设的水库预警综合数据库、资源汇聚和共享服务等，也包括大中型水库现地建设的数据库。
2.2.3业务应用层
主要是指统一建设的业务应用系统，分web版、手机版，统一建设，通过分配账号，分级使用。同时有条件的大中型水库也可建设现地的水库管理应用系统。
3 信息采集与传输
3.1小型水库动态监管采集与传输
3.1.1建设内容
1信息采集系统
包括水位、雨量、图像采集，有条件的重点水库也可建设视频监控。
2高程引测
由于小型水库建设年代久远、历史资料缺失等原因，造成目前已建和待建的许多水位监测站无法引用准确的高程数据，因此需要在小型水库动态监管预警系统建设时，进行高程引测和水尺安装。
3应用系统和数据库
水库现地不部署应用系统，由主管部门统一建设，各地分配账号，分级使用。
3.1.2水位信息自动采集
1站网布设原则
原则上小型水库应在主坝坝前布设一个水位站。水位测量范围应能大于大坝坝顶高程，小于水库死水位。
库区水位变化较大的水库可根据需要在水位转折变化处增设水位站，水位站布设原则参考SL34-2013。
2采集方式
小型水库水位自动测量宜采用压力式和浮子式以及雷达等水位计。
3.1.3雨量信息自动采集
1站网布设原则
原则上小型水库应在主坝附近布设一个雨量站。雨量站宜选择空旷无遮挡处，避免雨水受到其他因素干扰而导致测量偏差。
为了节约建设成本，雨量站应与水位站合并统一建站。
2采集方式
如果监测所在地为汛期暴雨频发，为了测量的准确性，推荐采用翻斗式雨量计。
3.1.4图像信息自动采集
1站网布设原则
图像信息采集通常与其他水雨情采集集成建设，小型水库图像监测站宜布设在大坝附近，要求可以拍摄到大坝主要部位及水面变化，有需要且有条件的也可对溢洪道进行图像监测。
2采集方式
采用图像摄像头进行图像采集，由遥测终端机通过GPRS等公网传输回监控中心服务器进行集中存储，图像监视可嵌入IE在任何客户端实现图像浏览监视。图像采集的核心组成部分是图像传感器，为了保证成像品质，推荐采用CCD技术的图像传感器。
图像信息采集的分辨率最大为1280×960，支持320×240、640×480、1280×960。
图像信息采集应具备夜视功能，夜视距离不小于50米。
3.1.5视频监控
1站网布设原则
有条件的重点小型水库，可对大坝或溢洪道闸门进行视频监控。
2采集方式
宜采用无线视频与图像监控相结合模式。
考虑拍摄视野和清晰度，监控前端宜采用高清球机摄像头。
小型水库不要求全天候监视，而是需要时启动监视，传输网络宜选用3G、4G网络传输。
3.1.6高程引测
每个水库，原则上布设一个测量工作基点。为节省项目投资，水库附近1公里以内埋设有水准标石的，应尽量采用已埋设的水准点作为测量工作基点。对于在水库（或山塘）地质条件较好处布设的水准点，在保存完好的情况下可作为起算点使用。
测量工作基点的联测，高程采用四等水准精度进行联测，平面采用一级导线精度联测；水尺零点高程的测量，采用四等水准精度进行联测。
3.1.7水尺安装
为了满足日常观察水位需求，又要满足水位测量数据比对需求，需在摄像头监视范围内设立水尺，水尺根据现场情况采用直立式水尺或者悬锤式水尺，安装位置原则上以堤岸作为参照点，向下布置水尺。
堤坝是斜坡式的，采用直立式水尺：第一根水尺的0刻度与堤岸高程持平；每个水尺0刻度高差一米，不重叠，并且在第1根水尺顶部标识水尺高程。若堤坝是水泥坝面，宜采用拉爆螺丝焊接水尺桩方式安装水尺，若堤坝是泥土坝面的，宜通过挖坑填埋水尺桩方式安装水尺。
堤坝是垂直式的，采用悬锤式水尺，可采用镀锌扁铁上布设水尺，将扁铁吊放至水底，并在堤坝坝顶标识水尺高程。
3.2大中型水库动态监管采集与传输
3.2.1建设内容
1信息采集系统
包括水位、雨量、图像/视频、渗压等，根据水库功能需要和建设条件，可建设水质、环境（气象）、闸门、大坝安全等监测内容。
2应用系统和数据库
由主管部门统一建设，各地分配账号进行访问。也可自行建设，现地部署，但与全省大平台互连互通，数据共享。
3.2.2水位信息自动采集
1站网布设原则
大中型水库的水位信息自动采集设备，应该布设在坝上游岸坡稳定、水流平稳且水位有代表性的地点。当坝上水位不能代表闸上水位时，应在闸上增设水位自动采集设备。
2采集方式
对于大中型水库，宜采用雷达水位计。
3.2.3雨量信息自动采集
1站网布设原则
1） 雨量站网的布设密度按SL34-2013执行。
2） 雨量观测站点的布设应能控制月、年降水量和暴雨特征值在大范围内的分布规律和暴雨的时空变化。
3） 雨量站网原则上应均匀分布，为了节约建设成本，尽量与水位站合并统一建站。
4） 雨量站应避开强风区，其周围应空旷、平坦、不受突变地形、树木和建筑物以及烟尘的影响。
2采集方式
由于在汛期暴雨频发，为了测量的准确性，推荐采用雨量计。
3.2.4图像信息自动采集
1站网布设原则
监测位置布设应满足对以下监视对象的有效观察：大坝、大坝上游、大坝下游、溢（泄）洪道、泄洪闸、泄洪洞、水位尺。
2采集方式
采用图像摄像头进行图像采集，由遥测终端机通过GPRS等公网传输回监控中心服务器进行集中存储，图像监视可嵌入IE在任何客户端实现图像浏览监视。图像采集的核心组成部分是图像传感器，为了保证成像品质，推荐采用CCD技术的图像传感器。
图像信息采集的分辨率最大为1280×960，支持320×240、640×480、1280×960。
图像信息采集应具备夜视功能，夜视距离不小于50米。
5 工程信息界面是以单个水库为对象，显示水库的完整信息，包括最新图像、基本信息、实时信息，并以过程曲线、直方图等形式对水雨情数据进行展示。
4  运行管理
4.1运行维护原则
1各级水利部门和单位应当按照“谁建设谁管理”的原则，对本单位建设的水利信息系统设施设备进行管理和维护。
2系统建成后，运行管理的中心任务是保证系统的正常运行，能迅速、准确、全面、及时地为各级水利部门的日常管理提供有力的现代化管理手段和可靠的科学决策依据。
3为统一管理和保障工程稳定、高效、安全地运行，充分发挥工程的经济效益和社会效益，省、市、县水利部门应落实运行维护的经费，并设置专门的运行管理机构，制定管理制度、制定工作流程规范，严格按照规定、规范管理。运维服务采用外包形式，由专门的运维单位承担。
4.2运行维护内容
4.2.1系统运行管理
1每天检查各个监测站设备的运行情况，包括数据有无上报，上报数据是否有异常等；
2系统基础数据录入和更改等；
3定期对数据卡余额查询，并充值；
4不断对应用系统进行功能升级；
5汛期安排人员值班工作，确保系统正常使用。
4.2.2现场检查保养
每年两次现场检查保养，内容包括：
1到现场检查各设备和各零部件之间的电气连接情况；
2检查雨量计是否工作正常，清理雨量计承雨器中的杂物，并校准雨量计测量准确性；
3检查水位计工作是否正常；校核当前水位；
4清洗摄像头镜头表面，调节摄像头清晰度；
5检查太阳能板充电是否正常，清洗太阳能板表面灰尘；
6对设备支架、设备仪器箱等相关材料进行防锈处理；
7解决检查中发现的其他问题。
4.2.3设备维护
1设备更换和维护，大概三年更换一次蓄电池；
2设备有故障到现场检修。
4.2.4更新改造
1原则上以5年为周期，对监测设备进行更换或升级。
2运行期结束，设备耗损严重，性能、精度不能满足要求的，需进行设备更换。
3设备升级应根据水利信息化发展的需要，尽可能采用技术先进的设备。
4对系统的更新与改造，需要与统一的系统平台相适应，数据汇聚仍需符合要求。小型水库动态监管预警系统
    （四川葛南仪器有限公司    张主任）
  近期，我公司陆续为四川以及全国多地的小（2）型病险水库除险加固项目“小型水库动态监管预警系统”工程提供水库安全监测动态监管预警设备。
  小型水库动态监管预警系统主要监测：水位雨量图像位移渗流（或量水堰）等几个方面。
  同时系统具备：监测水文类仪器（水位计、雨量计、量水堰计）；气象类仪器（气压、温度、湿度、风速、风向）；图像类仪器（接入摄像头和采集图片）。系统设备具备扩展功能，可以扩展接入（大坝安全仪器——位移、沉降、倾斜、渗流、扬压力、裂缝、测缝、应力、应变等数十类监测仪器）
   系统软件：自动预警、实时监测、预测报、在线监测、离线采集等。即达到（测量数据自动采集、数据定时离线采集、在线实时采集、设定定时自报、雨量自报、水位自报、图像传输；可现场可远程查看变化情况；具备预警测报功能。
   适用范围：全国各类小（1）水库和小（2）水库工程（100万立方＜蓄水量≤1000万立方，10万立方＜蓄水量≤100万立方）。
          小(2)型水库动态监管预警系统投入5～10万
   四川葛南仪器有限公司：
       具有小型水库动态监管预警系统设备生产、设备安装、水库预警初步设计、后期维护、在线监测协助指导等方面的技术能力和人员。






《水库动态监管预警系统建设与管理技术规程》
1  术语和定义
下列术语和定义适用于本规程。
1.1水库动态监管预警系统 reservoir dynamic monitoring and forewarning system
对水库实时水雨情及工情信息进行采集——传输——存储——管理——查询显示及预警的综合应用系统。
1.2除险加固reinforcement
为全面排除或消除影响水库正常运行的险情、隐患或缺陷，依据水库大坝安全鉴定，对鉴定为二类坝或三类坝的水库实施全面的加固、改建、更新改造等工作。
1.3图像监控 photo monitoring
指通过定时拍照方式对水库现场进行监控。
1.4视频监控video monitoring
指通过控制云台摄像头对水库现场进行实时视频监控。
2  总体框架
2.1总体框架结构
水库动态监管预警系统是一套由多通道水库动态监测装置、多线程接收系统以及后台信息管理系统构成的水库动态监管预警整体解决方案。系统分为信息采集层、数据资源层和应用系统层。
2.2系统组成
2.2.1信息采集层
指水库现地建设的遥测终端。小型水库现地采集内容包括水位、雨量和图像，有条件的可建4G视频监控。大中型水库现地采集内容包括水位、雨量、图像/视频、大坝渗压，根据水库功能需要和建设条件，可建设水质、环境（气象）、闸门、大坝安全监测等。
2.2.2数据资源层
包括统一建设的水库预警综合数据库、资源汇聚和共享服务等，也包括大中型水库现地建设的数据库。
2.2.3业务应用层
主要是指统一建设的业务应用系统，分web版、手机版，统一建设，通过分配账号，分级使用。同时有条件的大中型水库也可建设现地的水库管理应用系统。
3 信息采集与传输
3.1小型水库动态监管采集与传输
3.1.1建设内容
1信息采集系统
包括水位、雨量、图像采集，有条件的重点水库也可建设视频监控。
2高程引测
由于小型水库建设年代久远、历史资料缺失等原因，造成目前已建和待建的许多水位监测站无法引用准确的高程数据，因此需要在小型水库动态监管预警系统建设时，进行高程引测和水尺安装。
3应用系统和数据库
水库现地不部署应用系统，由主管部门统一建设，各地分配账号，分级使用。
3.1.2水位信息自动采集
1站网布设原则
原则上小型水库应在主坝坝前布设一个水位站。水位测量范围应能大于大坝坝顶高程，小于水库死水位。
库区水位变化较大的水库可根据需要在水位转折变化处增设水位站，水位站布设原则参考SL34-2013。
2采集方式
小型水库水位自动测量宜采用压力式和浮子式以及雷达等水位计。
3.1.3雨量信息自动采集
1站网布设原则
原则上小型水库应在主坝附近布设一个雨量站。雨量站宜选择空旷无遮挡处，避免雨水受到其他因素干扰而导致测量偏差。
为了节约建设成本，雨量站应与水位站合并统一建站。
2采集方式
如果监测所在地为汛期暴雨频发，为了测量的准确性，推荐采用翻斗式雨量计。
3.1.4图像信息自动采集
1站网布设原则
图像信息采集通常与其他水雨情采集集成建设，小型水库图像监测站宜布设在大坝附近，要求可以拍摄到大坝主要部位及水面变化，有需要且有条件的也可对溢洪道进行图像监测。
2采集方式
采用图像摄像头进行图像采集，由遥测终端机通过GPRS等公网传输回监控中心服务器进行集中存储，图像监视可嵌入IE在任何客户端实现图像浏览监视。图像采集的核心组成部分是图像传感器，为了保证成像品质，推荐采用CCD技术的图像传感器。
图像信息采集的分辨率最大为1280×960，支持320×240、640×480、1280×960。
图像信息采集应具备夜视功能，夜视距离不小于50米。
3.1.5视频监控
1站网布设原则
有条件的重点小型水库，可对大坝或溢洪道闸门进行视频监控。
2采集方式
宜采用无线视频与图像监控相结合模式。
考虑拍摄视野和清晰度，监控前端宜采用高清球机摄像头。
小型水库不要求全天候监视，而是需要时启动监视，传输网络宜选用3G、4G网络传输。
3.1.6高程引测
每个水库，原则上布设一个测量工作基点。为节省项目投资，水库附近1公里以内埋设有水准标石的，应尽量采用已埋设的水准点作为测量工作基点。对于在水库（或山塘）地质条件较好处布设的水准点，在保存完好的情况下可作为起算点使用。
测量工作基点的联测，高程采用四等水准精度进行联测，平面采用一级导线精度联测；水尺零点高程的测量，采用四等水准精度进行联测。
3.1.7水尺安装
为了满足日常观察水位需求，又要满足水位测量数据比对需求，需在摄像头监视范围内设立水尺，水尺根据现场情况采用直立式水尺或者悬锤式水尺，安装位置原则上以堤岸作为参照点，向下布置水尺。
堤坝是斜坡式的，采用直立式水尺：第一根水尺的0刻度与堤岸高程持平；每个水尺0刻度高差一米，不重叠，并且在第1根水尺顶部标识水尺高程。若堤坝是水泥坝面，宜采用拉爆螺丝焊接水尺桩方式安装水尺，若堤坝是泥土坝面的，宜通过挖坑填埋水尺桩方式安装水尺。
堤坝是垂直式的，采用悬锤式水尺，可采用镀锌扁铁上布设水尺，将扁铁吊放至水底，并在堤坝坝顶标识水尺高程。
3.2大中型水库动态监管采集与传输
3.2.1建设内容
1信息采集系统
包括水位、雨量、图像/视频、渗压等，根据水库功能需要和建设条件，可建设水质、环境（气象）、闸门、大坝安全等监测内容。
2应用系统和数据库
由主管部门统一建设，各地分配账号进行访问。也可自行建设，现地部署，但与全省大平台互连互通，数据共享。
3.2.2水位信息自动采集
1站网布设原则
大中型水库的水位信息自动采集设备，应该布设在坝上游岸坡稳定、水流平稳且水位有代表性的地点。当坝上水位不能代表闸上水位时，应在闸上增设水位自动采集设备。
2采集方式
对于大中型水库，宜采用雷达水位计。
3.2.3雨量信息自动采集
1站网布设原则
1） 雨量站网的布设密度按SL34-2013执行。
2） 雨量观测站点的布设应能控制月、年降水量和暴雨特征值在大范围内的分布规律和暴雨的时空变化。
3） 雨量站网原则上应均匀分布，为了节约建设成本，尽量与水位站合并统一建站。
4） 雨量站应避开强风区，其周围应空旷、平坦、不受突变地形、树木和建筑物以及烟尘的影响。
2采集方式
由于在汛期暴雨频发，为了测量的准确性，推荐采用雨量计。
3.2.4图像信息自动采集
1站网布设原则
监测位置布设应满足对以下监视对象的有效观察：大坝、大坝上游、大坝下游、溢（泄）洪道、泄洪闸、泄洪洞、水位尺。
2采集方式
采用图像摄像头进行图像采集，由遥测终端机通过GPRS等公网传输回监控中心服务器进行集中存储，图像监视可嵌入IE在任何客户端实现图像浏览监视。图像采集的核心组成部分是图像传感器，为了保证成像品质，推荐采用CCD技术的图像传感器。
图像信息采集的分辨率最大为1280×960，支持320×240、640×480、1280×960。
图像信息采集应具备夜视功能，夜视距离不小于50米。
5 工程信息界面是以单个水库为对象，显示水库的完整信息，包括最新图像、基本信息、实时信息，并以过程曲线、直方图等形式对水雨情数据进行展示。
4  运行管理
4.1运行维护原则
1各级水利部门和单位应当按照“谁建设谁管理”的原则，对本单位建设的水利信息系统设施设备进行管理和维护。
2系统建成后，运行管理的中心任务是保证系统的正常运行，能迅速、准确、全面、及时地为各级水利部门的日常管理提供有力的现代化管理手段和可靠的科学决策依据。
3为统一管理和保障工程稳定、高效、安全地运行，充分发挥工程的经济效益和社会效益，省、市、县水利部门应落实运行维护的经费，并设置专门的运行管理机构，制定管理制度、制定工作流程规范，严格按照规定、规范管理。运维服务采用外包形式，由专门的运维单位承担。
4.2运行维护内容
4.2.1系统运行管理
1每天检查各个监测站设备的运行情况，包括数据有无上报，上报数据是否有异常等；
2系统基础数据录入和更改等；
3定期对数据卡余额查询，并充值；
4不断对应用系统进行功能升级；
5汛期安排人员值班工作，确保系统正常使用。
4.2.2现场检查保养
每年两次现场检查保养，内容包括：
1到现场检查各设备和各零部件之间的电气连接情况；
2检查雨量计是否工作正常，清理雨量计承雨器中的杂物，并校准雨量计测量准确性；
3检查水位计工作是否正常；校核当前水位；
4清洗摄像头镜头表面，调节摄像头清晰度；
5检查太阳能板充电是否正常，清洗太阳能板表面灰尘；
6对设备支架、设备仪器箱等相关材料进行防锈处理；
7解决检查中发现的其他问题。
4.2.3设备维护
1设备更换和维护，大概三年更换一次蓄电池；
2设备有故障到现场检修。
4.2.4更新改造
1原则上以5年为周期，对监测设备进行更换或升级。
2运行期结束，设备耗损严重，性能、精度不能满足要求的，需进行设备更换。
3设备升级应根据水利信息化发展的需要，尽可能采用技术先进的设备。
4对系统的更新与改造，需要与统一的系统平台相适应，数据汇聚仍需符合要求。