【正文】 地理信息。? 歷史數(shù)據(jù)庫主要用來存放歷史整編資料或調(diào)查資料、監(jiān)測點(diǎn)考證資料和監(jiān)測點(diǎn)年、月、旬特征值統(tǒng)計資料以及檔案資料。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如所示。通過使用大壩安全監(jiān)測管理系統(tǒng)軟件，水庫管理人員和管理局領(lǐng)導(dǎo)可以及時了解大壩當(dāng)前性態(tài)。? 安全可靠性應(yīng)用軟件系統(tǒng)對權(quán)限有嚴(yán)格的控制，重要的操作和瀏覽都需要口令登錄后才能訪問。? 可伸縮性應(yīng)用系統(tǒng)具有平滑升級和擴(kuò)展能力。? 擴(kuò)展性系統(tǒng)采用多級分層設(shè)計，每一層均可獨(dú)立運(yùn)行，各層之間采用標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP協(xié)議連接，遵循標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議。? 設(shè)備配置? 衛(wèi)星地面站（含天線）? 前置機(jī)第 5 章 軟件系統(tǒng) 建設(shè)原則? 先進(jìn)性應(yīng)用軟件系統(tǒng)在設(shè)計中采用先進(jìn)的技術(shù)手段、靈活的實(shí)現(xiàn)方法和國際流行的設(shè)計思想，保證系統(tǒng)具有很強(qiáng)的生命力，符合當(dāng)前和未來的應(yīng)用需要，使其具有長期的使用價值。? 北斗衛(wèi)星通信頻率低，氣象條件對通信影響小。? 監(jiān)測中心可以利用別的方式與 Inter 連接。? 兩種信道都屬于公網(wǎng)，無需考慮中繼，建設(shè)方便。? 設(shè)備配置? 光纖轉(zhuǎn)換器? 上位計算機(jī)。? 信道響應(yīng)速度快速率可達(dá) 100Mbps，傳輸時效好，信道穩(wěn)定可靠,暢通率高。? 設(shè)備配置? CAN 控制器? 上位計算機(jī)。? 信道響應(yīng)速度快速率可達(dá) 1Mbps，傳輸時效好，信道穩(wěn)定可靠,暢通率高。? 上位計算機(jī)。? 采用工業(yè)總線傳輸速度和質(zhì)量高，技術(shù)成熟，價格低廉，可實(shí)現(xiàn)各種通信工作方式。1. 解決方案一（電纜通信方式 RS485 總線）根據(jù)現(xiàn)場的情況當(dāng)監(jiān)控點(diǎn)到監(jiān)測中心的距離少于 1000 米時采用敷設(shè) 485 總線的方式連接。? 低功耗? 要選用低功耗的通訊方式和通訊設(shè)備；? 要選擇合理的通訊方式實(shí)現(xiàn)召測。? 具有可靠的防雷措施。 測控單元和監(jiān)測中心之間的通信 需求分析? 監(jiān)測中心能夠?qū)崟r接收全部監(jiān)測項(xiàng)目的所有數(shù)據(jù)。水位測點(diǎn)要布置在水流平穩(wěn)、水面平緩的地方，以確保觀測精度，監(jiān)測儀器有浮子式水位計、壓力式水位計、超聲波水位計等。4. 應(yīng)力（壓力） 、應(yīng)變及溫度監(jiān)測由于目前的設(shè)計規(guī)范均將強(qiáng)度校檢作為設(shè)計壩體結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)之一，而溫度是壩體（特別是在混凝土壩中）應(yīng)力及裂縫產(chǎn)生的重要因素，因此必須注意監(jiān)測，特別是對拉應(yīng)力區(qū)、應(yīng)力和溫度梯度大地方。滲壓（或浸潤線）觀測可采用測壓管法和埋設(shè)滲壓計法，測壓管法具有可進(jìn)行人工比測、儀器更換方便等優(yōu)點(diǎn)，但是也有容易出現(xiàn)泥沙淤積、孔口破壞和測值滯后等缺點(diǎn),因此在進(jìn)行具體設(shè)計時要根據(jù)滲流特征和儀器情況進(jìn)行確定。但為了確保監(jiān)測數(shù)據(jù)不致漏失，以及必要時進(jìn)行校測，通常與自動化監(jiān)測設(shè)備并行布置一套人工觀測設(shè)備。垂線法是實(shí)現(xiàn)壩體水平位移及撓度監(jiān)測自動化的較好方法，垂線有正倒垂之分，其測點(diǎn)的測值都是相對錨固點(diǎn)（或是懸掛點(diǎn)）的相對值，在垂線設(shè)計時首先要使垂線滿足規(guī)范要求，同時要選擇量好的監(jiān)測儀器，同時要注意如下幾點(diǎn)：選用人工觀測設(shè)備時應(yīng)盡量選擇簡單可靠、最好是固定安裝在測點(diǎn)上的設(shè)備，這種設(shè)備免去了每次安裝對中的誤差，也不易產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。2. 變形監(jiān)測變形監(jiān)測包括水平位移、豎向位移、撓度、傾斜及接縫和裂縫監(jiān)測，對于土石壩根據(jù)測點(diǎn)布置在壩面或是壩體內(nèi)部分表面變形及內(nèi)部變形監(jiān)測。分布式的智能節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)：每個節(jié)點(diǎn)具有智能性，MCU 能夠獨(dú)立工作，也能夠在多節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中工作，可以脫離網(wǎng)絡(luò)而自主運(yùn)行，進(jìn)行測量、控制、數(shù)據(jù)處理和通信。同一接口模塊一般都可以接不同類型的儀器，而且開發(fā)了功能集于一體的測量模塊，這為系統(tǒng)中測量少量的但不可缺少的參數(shù)提供了方便，可以減少系統(tǒng)的投資費(fèi)用。? 測控單元的主要主要優(yōu)點(diǎn)功能強(qiáng)：測量控制單元（以下簡稱 MCU）可支持多達(dá) 80 個通道空間，多種供電方式、多種通信方式可供選擇，靈活的傳感器接入方式，模塊化的結(jié)構(gòu)，先進(jìn)的參數(shù)設(shè)置能力，容易安裝調(diào)試。中央控制裝置或微機(jī)對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制，可用不同的運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的自動化。? 采集設(shè)備采用先進(jìn)技術(shù)，使觀測信息標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到部頒建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。其質(zhì)量和精度將直接影響大壩安全監(jiān)測準(zhǔn)確性，影響決策的科學(xué)性。對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行容錯校驗(yàn)、數(shù)據(jù)可靠性和準(zhǔn)確度檢查及數(shù)學(xué)模型檢查，數(shù)據(jù)存儲、刪除、插入、記錄、顯示、換算、打印、查詢及儀器位置、參數(shù)工作狀態(tài)的顯示，建立、標(biāo)定安全監(jiān)控數(shù)學(xué)模型、并進(jìn)行影響因素分解及綜合性的分析、預(yù)報報警及安全性評價，以滿足對大壩安全監(jiān)測的需要。采集系統(tǒng)的運(yùn)行方式有應(yīng)答式和自報式兩種，必要時也可采用任意控制。檢測指點(diǎn)的報警條件，一旦報警狀態(tài)或條件改變則通知指定的監(jiān)測中心。傳感器種類可分為：電阻式、電感式、電容式、振弦式、光纖式、調(diào)頻式、壓阻式、變壓器式、電位式等。 系統(tǒng)組成大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)由信息采集系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、綜合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、應(yīng)用軟件系統(tǒng)，包括自動采集或人工觀測埋入壩體或安裝的傳感器 (大壩的變形、滲流、應(yīng)力應(yīng)變、溫度、降雨、水位、氣溫和地震等)等、測控單元（MCU）上位機(jī)、監(jiān)測中心、監(jiān)測分中心組成，系統(tǒng)組成如 圖 3 所示。對大壩監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行離線分析處理、為大壩安全評判和運(yùn)行管理提供監(jiān)控模型、監(jiān)控數(shù)據(jù)圖表。信息采集：主要對所有接入系統(tǒng)中的各類監(jiān)測儀器進(jìn)行一定方式的自動化測量，采集所測數(shù)據(jù)，并傳送到中央控制裝置集中儲存或處理。 應(yīng)用層應(yīng)用層是以大壩安全監(jiān)測管理軟件為核心，主要進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)的接收、檢測、計算處理、存儲、分析、安全評價預(yù)警、統(tǒng)計、整編、查詢等過程。在采用有線數(shù)據(jù)通信子網(wǎng)和無線數(shù)據(jù)通信混合結(jié)構(gòu)時，系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸具有路由自動判斷機(jī)制，可以提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性。監(jiān)測項(xiàng)目和測點(diǎn)布置既不能太多，也不太少，力求保持在合理水平，可參照前面述敘的國際上的相應(yīng)指標(biāo)，即監(jiān)測設(shè)施和實(shí)施費(fèi)用相當(dāng)于工程總造價的 1%來確定。4. 環(huán)境量監(jiān)測或水文、氣象監(jiān)測大壩所在位置的環(huán)境對大壩和壩基工作性態(tài)有重大影響，需予以監(jiān)測。2. 滲流監(jiān)測混凝土壩滲流監(jiān)測包括壩基和壩體揚(yáng)壓力、壩基和壩體滲漏量、繞壩滲流和地下水位監(jiān)測。對于土石壩除設(shè)有上述變形（稱之為表面變形）監(jiān)測項(xiàng)目外，還設(shè)有內(nèi)部變形監(jiān)測。 設(shè)計依據(jù)《混凝土大壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（DL/T51782022）；《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（SL/6094）；《水利水電工程測量規(guī)范》（DLJ20281）；《水利水電工程施工測量規(guī)范》（SL5293）；《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》（GB5002693）；《國家水電工程測量規(guī)范》（DLJ20281）；《水位觀測標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ13890）；《水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)規(guī)范》（SL 47）；《砌體工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50203）；《水利水電工程鉆探規(guī)程》（DL 5013）；《大壩安全自動化監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備基本技術(shù)條件》（SL2682022）；《土石壩安全監(jiān)測資料整編規(guī)程》（SL16996）；《混凝土拱壩設(shè)計規(guī)范》（SL2822022）。5. 開放性堅持統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計，按開放式系統(tǒng)的要求5 / 35選擇設(shè)備，組建系統(tǒng)，以利于調(diào)整和擴(kuò)展，便于信息的共享。因此該系統(tǒng)在監(jiān)測數(shù)據(jù)自動采集、傳輸、處理等工作環(huán)節(jié)的設(shè)備選型和技術(shù)處理上要充分考慮誤差控制和誤差處理，確保提高系統(tǒng)整體的準(zhǔn)確性。第 2 章 總體設(shè)計 設(shè)計原則及依據(jù) 設(shè)計原則1. 實(shí)用性適應(yīng)施工期、蓄水期、運(yùn)行期及已建工程更新改造的不同需要，便于維護(hù)和擴(kuò)充，每次擴(kuò)充時不影響已建系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并能針對工程的實(shí)際情況兼容各類傳感器。眾所周知，大壩安全監(jiān)測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)境下長期穩(wěn)定可靠的檢測出大壩微小的物理量變化，所以在某些方面（如在測量精度、長期穩(wěn)定性方面）與其它工業(yè)監(jiān)測行業(yè)相比，其要求更高、難度更大。目前，全國的大部分的水庫大壩監(jiān)測報手段落后，測驗(yàn)設(shè)施設(shè)備老化，信息的采集精度低，甚至很多水庫沒有對大壩的監(jiān)測手段。但是，由于歷史原因，這些水庫大部分防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，且大都存在不同程度的質(zhì)量問題。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告，編制下游預(yù)警系統(tǒng)、應(yīng)急計劃和疏散計劃。大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)主要由觀測傳感器、遙測數(shù)據(jù)采集模塊、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)和自動監(jiān)測管理軟件系統(tǒng)組成，通過計算機(jī)的工作，能夠?qū)崿F(xiàn)大壩觀測數(shù)據(jù)自動采集、處理和分析計算，對大壩的性態(tài)正常與否作出初步判斷和分級報警 為監(jiān)測對象提供早期安全預(yù)警報告 的自動化系統(tǒng) 。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)測水平，保證水庫大壩的安全，是關(guān)系到國家利益和社會穩(wěn)定的頭等大事。如法國要求對高于20 ｍ的大壩和庫容超過 1500 萬ｍ ３ 的水庫，均需設(shè)置報警系統(tǒng)，并提出垮壩后庫水的淹沒范圍、沖擊波到達(dá)時間、淹沒持續(xù)時間和相應(yīng)的居民疏散計劃等。3 / 35 現(xiàn)狀分析中國已建成近 萬座水庫，數(shù)量居世界首位。大壩監(jiān)測自動化經(jīng)歷了從單臺儀器遙測、專用測量裝置、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)展過程，其發(fā)展與基于儀器設(shè)備的監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展和進(jìn)步密切相關(guān)，而監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展是以所有監(jiān)測元件的迅猛發(fā)展為標(biāo)志的，包括從相關(guān)的傳感器、測量儀器到轉(zhuǎn)換、處理、存儲、打印和分析設(shè)備的發(fā)展。 目標(biāo)闡述大壩安全監(jiān)控系統(tǒng)是一個龐大的系統(tǒng)工程，并且具有涉及信息量大、覆蓋的知識面廣等特點(diǎn)。大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的總的目的是以國家對大壩安全監(jiān)測工程建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)和要求為依據(jù)，以實(shí)時采集監(jiān)測信息并傳輸?shù)酱髩伟踩O(jiān)測中心進(jìn)行分析、處理為目的，將現(xiàn)代化工業(yè)自動化控制、現(xiàn)代通信技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)4 / 35據(jù)庫技術(shù)、地理信息技術(shù)和信息分析預(yù)測技術(shù)與大壩安全監(jiān)測業(yè)務(wù)需求緊密結(jié)合，建成一個先進(jìn)實(shí)用、高效可靠、自動化程度高的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，達(dá)到監(jiān)測數(shù)據(jù)采集自動化、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)報的準(zhǔn)確性、可靠性，更好地為各級大壩管理部門的決策和指揮搶險救災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。2. 準(zhǔn)確性對于大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)而言，信息的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到?jīng)Q策的成敗。4. 先進(jìn)性力求高起點(diǎn)，既滿足現(xiàn)實(shí)需求，又適應(yīng)長遠(yuǎn)發(fā)展的需要，確保系統(tǒng)所采用的技術(shù)與當(dāng)前技術(shù)發(fā)展趨勢保持一致，并便于系統(tǒng)的擴(kuò)展、升級和優(yōu)化。整體優(yōu)化設(shè)計，強(qiáng)化軟件，簡化硬件，降低了設(shè)備造價。6 / 35綜合數(shù)據(jù)庫變形監(jiān)測數(shù)據(jù)庫管理 系統(tǒng)資料整編系統(tǒng)信息采集處理系統(tǒng)采集層應(yīng)用層滲流監(jiān)測 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層通 信 層 應(yīng)力 、 應(yīng)變及溫度或壓力 （ 應(yīng)力 ） 監(jiān)測環(huán)境量或水文 、 氣象監(jiān)測統(tǒng)計分析預(yù)警系統(tǒng)W E B查詢系統(tǒng)圖 1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖 采集層采集層是信息來源的基礎(chǔ)，通過不同的監(jiān)測方法和技術(shù)來完成，主要監(jiān)測項(xiàng)目為:1. 變形監(jiān)測變形監(jiān)測包括水平位移（橫向和縱向） 、垂直位移（豎向