【正文】 大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案1 / 35目錄第 1 章 概論 ..............................................................................................................................................3 系統(tǒng)概覽 .........................................................................................................................................3 歷史回望 .........................................................................................................................................3 現(xiàn)狀分析 .........................................................................................................................................4 目標(biāo)闡述 .........................................................................................................................................4第 2 章 總體設(shè)計(jì) ......................................................................................................................................6 設(shè)計(jì)原則及依據(jù) .............................................................................................................................6 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) .................................................................................................................................7 信息流程 .......................................................................................................................................10 系統(tǒng)組成 .......................................................................................................................................11 系統(tǒng)功能 .......................................................................................................................................12第 3 章 信息采集系統(tǒng) ............................................................................................................................14 需求分析 .......................................................................................................................................14 技術(shù)解決方案 ...............................................................................................................................14第 4 章 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ............................................................................................................................20 測(cè)控單元和監(jiān)測(cè)中心之間的通信 ...............................................................................................20 監(jiān)測(cè)中心和監(jiān)測(cè)分中心之間的網(wǎng)絡(luò) ...........................................................................................25第 5 章 軟件系統(tǒng) ....................................................................................................................................27 建設(shè)原則 .......................................................................................................................................27 技術(shù)解決方案 ...............................................................................................................................282 / 35第 1 章 概論 系統(tǒng)概覽大壩作為特殊的建筑，其安全性質(zhì)與房屋等建筑物完全不同，大壩安全出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)引發(fā)大壩下游一定范圍的人員和財(cái)產(chǎn)、環(huán)境損失。在加強(qiáng)水利建設(shè)的大環(huán)境下，提高水工建筑物的安全，特別是提高大壩安全監(jiān)測(cè)水平，保證水庫(kù)大壩的安全，是關(guān)系到國(guó)家利益和社會(huì)穩(wěn)定的頭等大事。大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由觀測(cè)傳感器、遙測(cè)數(shù)據(jù)采集模塊、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)管理軟件系統(tǒng)組成，通過(guò)計(jì)算機(jī)的工作，能夠?qū)崿F(xiàn)大壩觀測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、處理和分析計(jì)算，對(duì)大壩的性態(tài)正常與否作出初步判斷和分級(jí)報(bào)警 為監(jiān)測(cè)對(duì)象提供早期安全預(yù)警報(bào)告 的自動(dòng)化系統(tǒng) 。 建立大壩安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以縮短數(shù)據(jù)采集周期，提高大壩觀測(cè)的工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；并能充分利用水庫(kù)調(diào)蓄能力，使其在防洪和供水兩方面發(fā)揮最大的效益，同時(shí)可提高水庫(kù)管理水平，及時(shí)發(fā)現(xiàn)大壩隱患，為水庫(kù)的安全運(yùn)行提供有力的保障。 歷史回望大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家已有 30 多年的歷史。如法國(guó)要求對(duì)高于20 ｍ的大壩和庫(kù)容超過(guò) 1500 萬(wàn)ｍ ３ 的水庫(kù)，均需設(shè)置報(bào)警系統(tǒng)，并提出垮壩后庫(kù)水的淹沒(méi)范圍、沖擊波到達(dá)時(shí)間、淹沒(méi)持續(xù)時(shí)間和相應(yīng)的居民疏散計(jì)劃等。而葡萄牙大壩安全條例（1990）也要求大壩業(yè)主提交有關(guān)潰壩所引起洪水波傳播的研究報(bào)告，編制下游預(yù)警系統(tǒng)、應(yīng)急計(jì)劃和疏散計(jì)劃。美國(guó)的《聯(lián)邦大壩安全導(dǎo)則》和加拿大的《大壩安全導(dǎo)則》都強(qiáng)調(diào)要求采取險(xiǎn)情預(yù)計(jì)、報(bào)警系統(tǒng)、撤退計(jì)劃等應(yīng)急措施，以便萬(wàn)一發(fā)生不測(cè)時(shí)，將損失減少到最小程度。1976 年美國(guó) ｍ高的堤堂壩（Ｔｅｔｏｎ）失事前，大壩管理機(jī)構(gòu)根據(jù)大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的事故的發(fā)展?fàn)顩r及時(shí)通過(guò)下游的行政司法當(dāng)局向可能被淹的群眾發(fā)出警報(bào)，有組織地進(jìn)行人員疏散，盡管大壩失事后堤堂河和斯內(nèi)克河下游 130km，約 780 km2 的地區(qū)遭洪水肆虐，造成 25000 人無(wú)家可歸、損失牲畜約２萬(wàn)頭的巨大物質(zhì)損失，但人員死亡只有 11 人，初步體現(xiàn)了大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要意義。3 / 35 現(xiàn)狀分析中國(guó)已建成近 萬(wàn)座水庫(kù)，數(shù)量居世界首位。但是，由于歷史原因，這些水庫(kù)大部分防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，且大都存在不同程度的質(zhì)量問(wèn)題。一些水庫(kù)大壩的病險(xiǎn)情況較為嚴(yán)重，影響了水庫(kù)綜合效益的發(fā)揮，也嚴(yán)重威脅著人民生命財(cái)產(chǎn)安全。為了確保水庫(kù)大壩的安全運(yùn)行，充分發(fā)揮水利工程的預(yù)期效益，對(duì)水庫(kù)大壩實(shí)施安全監(jiān)測(cè)和科學(xué)管理，已成為中國(guó)各級(jí)水行政主管部門(mén)所面臨的一個(gè)迫切需要解決的重大問(wèn)題。大壩監(jiān)測(cè)自動(dòng)化經(jīng)歷了從單臺(tái)儀器遙測(cè)、專(zhuān)用測(cè)量裝置、集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)到分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程，其發(fā)展與基于儀器設(shè)備的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展和進(jìn)步密切相關(guān)，而監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展是以所有監(jiān)測(cè)元件的迅猛發(fā)展為標(biāo)志的，包括從相關(guān)的傳感器、測(cè)量?jī)x器到轉(zhuǎn)換、處理、存儲(chǔ)、打印和分析設(shè)備的發(fā)展。目前，全國(guó)的大部分的水庫(kù)大壩監(jiān)測(cè)報(bào)手段落后，測(cè)驗(yàn)設(shè)施設(shè)備老化，信息的采集精度低，甚至很多水庫(kù)沒(méi)有對(duì)大壩的監(jiān)測(cè)手段。大壩帶病運(yùn)行，一旦遇大洪水來(lái)臨嚴(yán)重威脅大壩及下游人員和財(cái)產(chǎn)安全。因此，迫切需要建設(shè)一套自動(dòng)化程度高、有先進(jìn)的大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以提高防洪減災(zāi)能力，保障人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。 目標(biāo)闡述大壩安全監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，并且具有涉及信息量大、覆蓋的知識(shí)面廣等特點(diǎn)。眾所周知，大壩安全監(jiān)測(cè)儀器是人們了解大壩運(yùn)行狀態(tài)的耳目，它要能夠在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠的檢測(cè)出大壩微小的物理量變化，所以在某些方面（如在測(cè)量精度、長(zhǎng)期穩(wěn)定性方面）與其它工業(yè)監(jiān)測(cè)行業(yè)相比，其要求更高、難度更大。從外部觀測(cè)的靜力水準(zhǔn)、正倒錘、激光準(zhǔn)直到內(nèi)部觀測(cè)的滲壓計(jì)、沉降計(jì)、測(cè)斜儀、土體應(yīng)變計(jì)、土壓計(jì)，其自動(dòng)化遙測(cè)都是建立在高可靠性的傳感器的基礎(chǔ)上。近年來(lái)，隨著大型水壩建筑的增多和高科技的應(yīng)用，大壩安全監(jiān)測(cè)正向一體化、自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展。大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的總的目的是以國(guó)家對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)工程建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)和要求為依據(jù)，以實(shí)時(shí)采集監(jiān)測(cè)信息并傳輸?shù)酱髩伟踩O(jiān)測(cè)中心進(jìn)行分析、處理為目的，將現(xiàn)代化工業(yè)自動(dòng)化控制、現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)4 / 35據(jù)庫(kù)技術(shù)、地理信息技術(shù)和信息分析預(yù)測(cè)技術(shù)與大壩安全監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)需求緊密結(jié)合，建成一個(gè)先進(jìn)實(shí)用、高效可靠、自動(dòng)化程度高的大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，達(dá)到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化、傳輸網(wǎng)絡(luò)化、處理標(biāo)準(zhǔn)化、分析科學(xué)化，有效地提高水情信息采集、傳輸、處理、分析、預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性、可靠性，更好地為各級(jí)大壩管理部門(mén)的決策和指揮搶險(xiǎn)救災(zāi)提供