【解决方案】小型水库雨水情测报和安全监测解决方案

2021-10-29 09:50:55 admin 9

  1.项目背景

  2021 年 4 月《国务院办公厅关于切实加强水库除险加固和运行管护工作的通知》(国办发〔2021〕8 号)对“十四五”期间病险水库除险加固和运行管护工作进行专门部署,明确提出“十四五”期间水库除险加固和运行管护的总体要求、工作措施、各方责任。其中提出要加快建设水库雨水情测报、大坝安全监测等设施,健全水库安全运行监测系统,加强分析研判,及时发布预警信息。2021 年 4 月印发《水利部办公厅关于报送“十四五”小型水库雨水情测报和安全监测设施实施方案以及2021 年度实施计划的通知》(办运管函〔2021〕241 号),要求“十四五”期间要按计划完成小型水库雨水情测报和安全监测设施建设。

  按照水利部的要求,结合本地的实际情况,制定并上报了《“十四五”小型水库雨水情测报和安全监测设施实施方案》及年度计划,方案明确全区需开展雨水情测报设施建设的小型水库 XXX座,建设完成包括降雨量、库水位、工程视频图像等监测要素在内的全区小型水库雨水情遥测站网,需开展大坝安全监测设施建设的小型水库XXX 座,建设完成包括渗流量、渗流压力等大坝安全监测站网,同时建立规范、统一的省市级监测平台,集数据传输、信息共享、数据储存于一体。

  2. 总体设计

  2.1. 建设内容

  项目分为雨水情测报、大坝安全监测两大部分,雨水情测报要素主要包括降水量、库水位、视频图像、报警等;大坝安全监测要素主要包括渗流量、渗流压力、表面变形等,监测设施的建设包括相应监测要素的设备设施布设、配置、及其供电、通讯系统和监测平台软件等辅助项目的建设。

  2.1.1.雨水情测报

  2.1.1.1. 降水量监测

  (1)降水量监测,至少设置 1 个采用自动测报方式的降水量监测点。对流域面积超过 20km2 的可增加 1 个具有流域代表性降水量监测点。

  (2)降水量监测采用自动测报方式,仪器分辨力应根据当地降水特点进行选择,满足面雨量计算精度要求,分辨力宜≤0.5mm。

  2.1.1.2.库水位监测

  (1)库水位监测,设置 1 个自动监测点、1 组人工观测水尺和 1 组水准点,满足自动测报、人工观测和校验要求。

  (2)库水位监测范围应覆盖死水位至坝顶的水位变化范围。

  (3)自动监测可采用气泡式、声波式、浮子式、雷达式、超声波式、压力式等水位计。具备垂直坝面或放水塔的水库宜选用浮子式、雷达式、超声波式水位计;在斜坝坡或岸坡上宜选用气泡式、压力式水位计。水位计分辨力宜≤1cm。

  (4)水尺可采用直立式、矮桩式或斜坡式,有条件的首选直立式水尺。

  (5)水位自动监测设备安装后,应进行水位率定,确保与现用水位高程一致。

  2.1.1.3. 视频监视

  (1)设置视频监视设备,对大坝、溢洪道等现场情况进行现地监视,具有有线互联网或移动互联网等通信条件的小型水库实现远程监视,并具备视频实时查看和报警信息推送功能。

  (2)视频监视点,设置位置宜在大坝、溢洪道等部位,重点监视大坝全貌,兼顾水尺、坝前水面、溢洪道进出口、坝体渗漏部位等。小(1)型水库设置 2~3 个视频监视点;小(2)型水库设置 1~2 个视频监视点;坝长 500m 以上的根据需要增加视频监视点。

  (3)配置 1~2 个视频监控筒机,红外照射距离不小于 50m。支持远程云台控制和现场云台控制双重模式。

  2.1.2.大坝安全监测

  2.1.2.1.渗流量监测

  (1)存在渗漏明流的大坝设置渗流量监测点(有集渗沟的大坝均宜设置渗流量监测点),小(1)型水库设置 1 个监测点,有分区监测需求的根据需要增加监测点;小(2)型水库坝高 15m 以上的设置 1 个监测点,坝高 15m 以下影响较大的根据需要设置监测点。

  (2)渗流量监测采用量水堰进行监测,量水堰型式宜用三角形,在量水堰旁安装量水堰计实现自动监测。

  2.1.2.2. 渗流压力监测

  (1)小(1)型水库土石坝设置 1~2 个监测横断面,一般设置在最大坝高和渗流隐患坝段,对坝长超过 500m 的根据需要增加监测断面;小(2)型水库土石坝坝高 15m 以上的设置 1 个监测横断面,坝高 15m 以下影响较大的根据需要设置监测断面。每个监测横断面设置 2~3 个监测点,土石坝中均质坝、心墙坝、斜墙坝监测点设置在坝顶下游侧或心(斜)墙下游侧、坝脚或排水体前缘,必要时在下游坝坡增设 1 个监测点。面板堆石坝如需设置渗流压力监测设施应根据实际情况确定。

  (2)重力坝及拱坝根据廊道、帷幕和渗流情况设置扬压力监测点。有廊道的,宜沿廊道布设 1 个扬压力监测纵断面,一般每个坝段设 1 个监测点,每个监测点建 1 支测压管,每支测压管内配置 1 支渗压计。

  (3)存在明显绕坝渗漏的,根据实际情况设置绕坝渗流压力监测点。

  (4)下游水位或近坝地下水位监测点根据需要设置。

  (5)渗流压力监测宜采用在测压管中安装渗压计,实现自动监测。

  2.1.2.3. 表面变形监测

  (1)对小(1)型水库和坝高超过 15m 或下游影响较大的小(2)型水库土石坝、坝高超过 30m 或下游影响大的重力坝及拱坝,宜设置表面变形监测设施。其他小型水库,根据规范要求,结合工程实际和下游影响情况设置大坝变形监测设施。

  (2)在坝顶下游侧设置 1 个变形监测纵断面,必要时,土石坝可增设 1 个监测横断面。

  (3)土石坝以表面垂直位移监测为主,重力坝、拱坝以表面水平位移监测为主。表面变形监测一般采用安装观测墩人工观测的方式,以县级为单位统一配置全站仪、水准仪等观测仪器,各水库统筹使用。

  (4)对于一些重要的小(1)型水库,根据资金情况,可采用 GNSS方式进行表面变形自动监测。或者在人工观测方式基础上同时增设GNSS 自动监测设施,以自动为主人工为辅,监测数据可对比分析,提高效率与可靠性。在附近山体设置 1 个 GNSS 基准站点,坝上设置 3~4个位移监测站点,通过通讯网络实时将监测数据发送到控制中心,实时差分解算出各监测点三维坐标,实现表面变形的自动监测。监测的误差要求:水平方向≤±2.5mm+0.5ppm,高程方向≤±5mm+0.5ppm。


  2.1.3. 数据采集与传输

  2.1.3.1. RTU 与 MCU

  (1)配置雨水情数据采集终端 RTU,接入雨量计、水位计、预警广播等设备,并与视频摄像机联动,实现自动控制、监测与数据上传。

  (2)配置大坝安全监测数据采集单元 MCU,接入渗压计、渗流量计,进行数据采集与解算,并将数据上传到数据接收系统。

  (3)RTU 和 MCU 的监测数据采用一站多发方式,同时往省市级和县级分中心发送数据,确保数据传输及时、可靠。

  2.1.3.2. 数据传输

  数据通信依次优先采用有线互联网(宽带)、移动网络、NB-IoT、北斗卫星通讯等公共通信资源。

  2.1.4. 供电系统

  (1)供电方式根据现场条件选择,优先采用坝首已有的市电,坝首暂无市电的,尽量考虑就近接入市电;因距离太远实在无法接入市电的,采用太阳能供电。

  (2)采用市电时,配置 UPS 电源,确保市电断电情况下能为监测设备正常供电 3 天以上(重要水库可根据具体情况延长至 5 天以上)。采用太阳能供电时,蓄电池容量应保证连续 5 天以上阴雨天气正常供电。

  (3)应充分考虑不同的供电方式,配置避雷器、避雷针和防雷接地等防雷保护设备。

  2.1.5. 数据管理平台

  2.1.5.1. 数据接收系统

  (1)省市级统一的数据协议,接收各测站上传的监测数据,存入监测数据库。并在此基础上建设数据共享系统,实现监信息的整理、汇集、共享与应用。

  (2)监测数据库用于存储管理降水量、库水位、渗流量、渗流压力、视频图像等监测数据,数据库表结构与标识符采用国家标准。

  (3)县级建设本级的数据接收系统,接收本区域水库现地数据终端通过一站多发上传的监测数据,以降低因单条数据传输链路出现数据中断造成管理缺失的风险。同时,接收硬件设备的运行状态信息,实现在线运行维护。

  2.1.5.2. 监测平台

  (1)省市级监测平台由水利厅统一规划建设,统一部署,分级应用,实现数据查询、统计与分析应用等功能。

  (2)有条件的县可根据需要建设监测平台,实现本级监测数据的查询与分析等应用。县级监测平台应与省市级监测平台实现信息互联互通。

  2.2. 总体架构

  本项目数据接收与传输采用 “省市级中心”+“县级分中心”+“水库现地数据终端” 总体系统架构,通过雨水情、工程视频和大坝安全监测现地数据终端,完成传感器的采集、计算、存储、显示、预警,采用一站多发将数据传输汇集至县级数据接收系统和省市级数据接收系统。省市级监测平台采用统一部署、分级应用模式,有条件的县可选择建设本级监测平台。


  3. 雨水情测报设计

  适用范围:小(1)型水库(流域面积≤20km2)。

  3.1.1. 设施布设

  (1)建设内容:1 个智能警戒视频监控球机+1 个降水量监测点+1 个水位自动监测点+1 个预警点+水尺+水准点。摄像头布设满足实际现场水库监控要求。

  (2)遥测站设备配置:分 2 个站点,1 个雨水情视频监测站(配置 1 个采集终端 RTU、1 个雨量计、1 个水位计、1 个视频摄像头、2 个有源高音号角喇叭、配套供电系统、防雷系统等设备)。

  (3)供电系统:根据水库大坝上是否有市电的情况,选择供电方式,按供电系统设计进行设备配置。

  (4)通信系统:根据水库大坝上已有的通讯条件,依次优先选择光纤宽带、移动网络、北斗通讯等方式作为通信信道,按通讯系统设计进行设备配置。

  (5)防雷接地系统。

  3.1.2. 设施配置表

序号

名称

基本功能要求

1

视频监控球机

支持远程云台控制和现场云台控制双重模式。

2

视频监控筒机

支持远程云台控制和现场云台控制双重模式

3

采集终端

支持水位、库容、降水量、测压管水位采集和信息融合、超限报警、语音播报等功能

4

远程视频平台接入服务

提供水库视频接入与维护,供应用平台调用

5

室外防水防爆拾音器

远程对讲功能,拾音距离不小于 10 

6

有源高音号角喇叭

远程喊话与多场景自动语音报警

7

水位计

按要求选型

8

水尺

根据现场条件制作,在水位适合时安装,范围应覆盖死水位至坝顶的水位变化范围。

9

水准点

根据现场布设

10

标识牌

监测点标识牌、水位警戒线、警示牌标识

11

雨量计

开关量接入

12

主设备集成箱

接地柱、485 接入端子、12V 电源输出接线端子等

13

系统防雷接地

现场制作

14

立杆

包含地笼、在杆上固定的各种支架等

15

布线施工

所有固定螺丝、管卡等都是不锈钢材质

注:

1)表中设施设备为典型参考,各水库的具体设计时,应遵循第 3 章节总体设计要求,并结合水库重要性、工程规模、是否有市电、是否有宽 带或移动网络信号等条件,以及后期的运维成本等因素,合理选择布设、配置相应的设施设备。

2)供电和通讯设备的配置参照第 7章进行合理选配。


3)主要设施设备的技术参数要求及参考单价详见第 10 章。


  4. 安全监测设计

  4.1. 土石坝安全监测设计

  适用范围:小(1)型土石坝水库。

  4.1.1. 设施布设

  (1)建设内容与设备配置

  ① 渗流量监测:建设 1 个量水堰,配置 1 个量水堰计。

  ② 渗流压力监测:布设 3 个坝体渗流压力监测断面,1 个绕坝渗流压力监测断面,每个断面 3 个监测点,每个监测点建 1 支测压管,共12 支测压管;每支测压管内配置 1 支渗压计,共配置 12 支渗压计。(大坝渗流压力监测断面可根据坝长适当增减;绕坝渗漏监测视实际情况而定,无绕坝渗漏现象的不需布设监测断面)。

  ③ 表面位移监测:在大坝坝顶下游侧布设 4 个位移监测点,坝两端山体各设 2 个基点。每个监测点和基点建 1 个观测墩,配置 1 个对中底座和水准标点,共 8 个观测墩、8 个对中底座、8 个水准标点。采用人工观测方式进行位移监测。

  在大坝坝顶下游侧同时布设 4 个 GNSS 位移监测点,坝附近山体设1 个 GNSS 基准点。每个监测点和基准点建 1 个观测墩,配置 1 套 GNSS接收机及独立的太阳能供电设备。GNSS 接收机将监测数据直接发送到监测平台进行解算,实现坝体表面位移的自动监测,并与人工观测数据可进行对比分析。

  ④ 数据采集单元 MCU:配置 1 套 MCU,将量水堰计、渗压计接入,自动采集监测数据并通过通讯系统上传至监测平台,实现渗流量和渗流压力的自动监测。

  (2)供电系统:大坝渗流量和渗流压力监测供电系统与雨水情测报共用,根据水库大坝上是否有市电的情况,选择供电方式,按第 7 章供电系统设计进行设备配置。GNSS 系统可采用太阳能独立供电。

  (3)通信系统:大坝渗流量和渗流压力监测通讯系统与雨水情测报共用,根据水库大坝上已有的通讯条件,依次优先选择光纤宽带、移动网络、北斗通讯等方式作为通信信道,按通讯系统设计进行设备配置。GNSS 位移监测采用独立的通讯系统,用移动网络进行通信。

  4.1.2. 设施配置表

序号

名称

基本功能要求

1

坝体渗流钻孔

不带水¢110、套管跟进,一个断面按 50 米孔深计算。根据水库钻孔实际深度进行核增减

2

钻机进出场费

含交通运输、设备装卸

3

钻孔回填泥球

定制膨润土球,直径 1-3cm

4

渗压计

坝体选择 3 个断面,个绕坝渗流压力监测断面,每个断面 3 支。可根据坝长适当增减

5

测压管

材料及加工、花管制作、安装

6

管口保护

不锈钢保护箱、基础、管口盖等

7

水工通信电缆

含电缆敷设

8

量水堰计

根据现场条件

9

三角堰板

根据现场条件(不锈钢 8~10

10

量水堰土建

量水堰计安装土建

11

电缆沟开挖

开挖、回填

12

电缆保护管

据线缆数量选用不同直径

13

数据汇集模块

12 通道以上,一站多发

14

设备保护箱(支架)

定制

15

系统防雷接地

现场制作

16

变形观测墩

坝上位移标点 4 个,工作基点 2 个,校核基点 2 

17

强制对中基座装置


18

水准标点


19

GNSS 接收机

监测一体接收机,采用独立供电和通讯系统(有条件的增设)

20

移动网络流量

流量满足监测数据传输要求

21

采集终端 MCU

MCU 与雨水情 RTU 集成的,可核减

22

布线施工

包含所需线管及各种安装配件(可能的地埋、架空、熔接、过路等等施工)

注:

1)表中设施设备为典型参考,各水库在具体设计时,应遵循第 3 章节总体设计要求,并结合水库重要性、工程规模、是否有市电、是否有宽带或移动网络信号等条件,以及后期的运维成本等因素,合理选择布设、配置相应的设施设备。

2)供电和通讯设备的配置参照第 7章进行合理选配。

3)主要设施设备的技术参数要求及参考单价详见第 10 章。

  

       5. 供电系统设计

  水库现场优先采用低压农网市电供电,设备采用AC220V电源供电,电源进线配置信号专用浪涌保护设备。电源线路采用架空或电缆,长度和导体截面需根据现场情况确定。水库现场因距离太远实在无法接入市电,则采用太阳能供电,配置太阳能板和相应蓄电池用于现场监测设备供电。采用太阳能供电的水库,需根据监测设施设备配置的具体情况,进行供电容量的实际测算,以确定配置。

  5.1. 供电方案

  水库现场无可用的AC220V市电,而水库分设有多个雨水情监测站、视频监视站、大坝安全监测站,且相对独立时,可采用分立供电的方式,用多套相对低容量的太阳能板和蓄电池分别为站点供电。

  (1)大坝安全监测站。采用 1 套太阳能电池板及蓄电池供电,供电范围包括坝上 1 台数据采集单元 MCU(接入渗压计和 1 套量水堰计)。

  (2)视频监视站。每站设 1 台摄像机+有源喇叭设备,或者 1 台(2台)摄像机设备,则分别采用 1 套太阳能电池板及蓄电池供电。

  (3)雨水情测报站。坝上、库区雨水情测报站,设备分别采用 1套太阳能电池板及蓄电池供电,供电范围包括坝上 1 台采集终端(RTU)、1 个雨量计、1 个水位计(或无水位监测)。

  方案三供电设施配置详见表 7-3。


序号

名称

规格要求

设施配置

1

大坝安全监测监测站供电系统

保证连续阴雨天气供电 5天以上

包含太阳能电池板(不小于100W)、充电控制器、蓄电池(不小于 60Ah/12V)、蓄电池箱和支架等(大坝安全监测遥测站)

2

视频监视站

供电 1 台视频摄像机+有源喇叭;或 1 台(台)摄像机设备。保证连续阴雨天气供电 5 天以上

包含太阳能电池板(不小于100W)、充电控制器、蓄电池

(不小于 60Ah/12V)、蓄电池箱和支架等(视频广播遥测站或视频遥测站)

3

雨水情监测站

供电坝上或库区 1 台采集终端(RTU)、雨量计个水位计。保证连续阴雨天气供电 5 天以上

包含太阳能电池板(不小于60W)、充电控制器、蓄电池(不小于 40Ah/12V)、蓄电池箱和支架等(坝上、库区雨量遥测站)


  6. 通讯系统设计

  根据水库所在地的现有的通信条件,优先选择的通信方式依次为:宽带、移动网络、NB-IoT、北斗卫星无线通信。对于重要的水库,如具备宽带和移动网络的,可采用双信道通信,宽带作为主信道,移动网络作为备用信道。

  6.1. 通讯方案一

  在具有宽带资源的水库,均采用租用当地通信运营商的宽带网络上传遥测数据,主要配置 1 台宽带路由器、1 台串口服务器等通信设备,通信线配置 1 套信号浪涌保护器防止外部过电压侵入。

方案详见表 8-1。

  表 8-1 宽带网络通信设施配置表

序号

名称

规格

备注

1

路由器

宽带路由器 1000M 


2

网络通讯

宽带

租用费

3

信号浪涌保护器


视频、雨水情、大坝安全监测

4

串口服务器

RS-232/485/422 总线接口,RJ45 网络接口



  6.2. 通讯方案二

  在不具有宽带资源,但具有移动网络的水库现场,每座水库配置 1台全网通 4G DTU(兼容 3G 网络通信),DTU 支持路由器功能,具有RS-232/485/422 等通用总线接口,可同时接入水情自动测报系统和大坝安全监测系统提供数据传输,DTU 可方便地将现场采集装置通过 3G/4G无线通信网络连接到 Internet,雨量、水位、视频及大坝安全监测数据均可通过 DTU 模块发送至远端中心/分中心站。

  表 8-2 移动网络通信设施配置表

序号

名称

规格

备注

1

4G DTU

RS-232/485/422 等通用总线接口


2

物联网卡

通讯费

流量满足监测数据传输要求,以管理单位的名义办理开卡业务

3

信号防雷保护器


视频、雨水情、大坝安全监测


  6.3. 通讯方案三

  对于不具有宽带资源和移动网络的水库,可采用覆盖全国的北斗卫星通信网络,主要配置 1 台北斗卫星通信模块、1 台串口服务器等通信设备,同时接入雨水情测报 RTU 和大坝安全监测 MCU,进行数据传输。数据接收可采用省市级已有的卫星接收设备,各市、县不另行建设卫星接收站。由于北斗卫星通信带宽较小,不建议传输视频流,但仍可以满足水位、雨量计大坝安全监测数据的传输的实时性需求。

  表 8-3 北斗卫星通信设施配置表


序号

名称

规格

备注

1

北斗卫星通信模块

RS-232/485/422 等通用总线接口


2

天线避雷器



3

信号防雷保护器


视频、雨水情、大坝安全监测


  7. 数据管理平台设计

  数据管理平台包括监测数据接收、数据共享、数据分析应用等。省市级监测平台,统一部署,分级应用;建设省市级数据接收系统,接收各测站上传的监测数据,存入省市级监测数据库。县级建设本级的数据接收系统,接收本级建设监测站的监测数据,并开展测站硬件设备的在线运行维护工作。有条件的县可根据需要建设本级监测平台,并与省市级监测平台实现信息互联互通。现地数据终端采用一站多发模式上传数据,以降低因单条数据传输链路出现数据中断造成管理缺失的风险。针对县级数据接收系统和县级监测平台的建设,应符合以下要求。

  7.1. 县级数据接收系统建设内容

  县级数据接收系统,实现本县辖区各水库监测数据的数据采集、汇聚、基础监测数据管理、现地数据终端在线运维等功能。

  7.1.1. 监测数据接收

  接入并处理各种前端采集信息的智能接入设备;具有丰富的设备接口,可接入当前主流监测设备及仪器;各种接口板模块化,可根据需求灵活配置;具有编解码及协议转换功能,对外提供标准数据接口,将前端采集数据推送给省市级数据接收系统,融入水利大数据融合平台。

  数据采集模块设计架构如下:

  

水环境治理监测设备厂家


  前端设备如雨量计、水位计、大坝安全监测 MCU 等监测设备将数据采集后,由县边缘计算模块接收,并采用 Json/ProtoBuf的格式进行数据归一。在数据归一结束后,边缘计算模块周期性的将数据传给省市级。省市级对收到的数据进行解码分析并存储在数据库中,然后按需对县级边缘计算模块进行调用操作。

  视频数据采集模块设计架构如下:

  

水环境治理监测设备厂家

  视频分为两个部分进行传输。第一种是实时视频,采用 H.265 格式进行编码,在大数据融合平台发出查询的指令后,建立传输链接,通过大数据融合平台的视频级联管理功能进行调用。第二种将视频数据存储于本地视频监控 NVR,有条件的水库可将视频经过 H.265 编码后传送给县边缘计算模块。

  7.1.2. 通讯协议

  接收模块遵循中华人民共和国水利行业标准《水文监测数据通信规约》(SL 651),并预留有接收其他国家水利工程现行数据通信规约的接口便于以后扩展其它通信协议。

  7.1.3. 本县数据展现报警

  基于 GIS 一张图上显示本县水库监测的总览及传感器分布图。主界面以水库测点分布图为背景,直观显示各测点位置情况、水位、雨量及警戒状态,并以各种不同颜色表示警戒状态。点击某个测点时,可弹出单个测点详细信息显示。

  同时,直观显示各测站现地数据终端的运行状态信息,实现设备的在线运行维护功能。

  8. 主要设备技术要求

  本项目主要设备和设施技术参数及参考单价详见表 10-1。

序号

名称

主要参数

功能

备注

视频监控设备

 1

视频监控球机

1/2.8”CMOS400 万像素 支持区域入侵侦测、越界侦测、进入区域侦测和离 开区域侦等智能侦测 支持声光警戒:报警联动灯光闪烁报警和声音报警, 报警音量和重复次数可设置 支持定时传输

警戒球机,智能自动报警

有市电时选配

2

视频监控筒机

1/1.8" CMOS400 万像素 支持区域入侵侦测、越界侦测、进入区域侦测和离 开区域侦等智能侦测 支持声光警戒:报警联动灯光闪烁报警和声音报警, 报警音量和重复次数可设置 支持定时传输

警戒筒机,智能自动报警


对讲广播设备

1

室外防水防爆拾音器

螺栓式固定安装,电镀铜,IP67 户外防水,拾音距离 10m,灵敏度-48dB,5m 尾线

室外对讲


2

有源高音号角喇叭

有源带功放室外广播音箱,远程喊话喇叭。DC12V,功率 30W

室外广播


3

室内喊话器

具有 1 路话筒输入,1 路线路输出 带音量控制旋钮 输入灵敏度话筒 -36dB

室外喊话


雨水情监测设备

1

压力式水位计

电源电压:12~36VDC

输出信号:RS485 接口、MODBUS 协议;

分辨力:5mm

测值精度:≤±0.1%FS

稳定性:<0.1%FS/年,

工作温度:-10℃-70℃

防护等级:IP68



2

雷达水位计

电源电压:9~38VDC

输出信号:RS485 接口、MODBUS 协议;

量程:55m 

分辨力:1mm 

测值精度:±5mm

工作温度:-35℃-75℃

防护等级:IP68



3

浮子式水位计

电源电压:12~24VDC

浮子直径:≤Ф15cm

分辨率: 1cm

最大水位变率:60cm/min

编码码制:格雷码

显示器:十进制机械计数器

输出方式:格雷码RS485 MODBUS 协议

工作温度:-15℃-75℃



4

超声波水位计

电源电压:12VDC±15%

输出信号:RS485 接口,MODBUS 协议。

量程:10m

分辨力:≤±1cm

测值精度:≤±0.5%FS



5

翻斗式雨量计

承雨口径:Φ200mm

降雨强度:04mm/min

分辨率:0.5mm

测量精度:≤±4%

信号输出:接点通断输出

雨量监测


大坝安全监测设备

1

渗压计

量程:0.35~3Mpa 可选

分辨率0.025%F.S

精度:0.1%FS

渗压监测


2

量水堰计

测量范围:0mm500mm(量程自选)

灵敏度:0.01mm

测量精度:±0.1%F.S

输出信号:MODBUSRS485

渗流监测


3

MCU

通道接口:频率≥10 通道,温度≥10 通道;

测量精度:频率: 0 .1Hz(振弦式)

温度:0.5℃(振弦式)

分辨率:±0 .01Hz(振弦式)

渗压、渗流数据

汇集端


4

GNSS 监测一体接收机

监测精度:水平位移:±2.5mm+0.5ppm

高程位移:±5mm+0.5ppm

通讯方式:支持移动网络;

防护等级:IP68 

设备可靠性:MTBF 不低于 30000 小时。

表面变形观测

 

位移测点和基准点使用同样设备

 

采集终端及配件


采集终端

处理器:采用32ARM处理器,主频72MHz

数据存储:板载16MB,可保存10年以上的水位、雨量数据;

开关量接口:3组,可连接雨量计、门磁、风速、流量等;

并行数据接口:1SDI-12,支持格雷码、二进制、BCD码等;

模拟量采集:612位精度,可接入4-20mA/0-20mA/0-5V多种信号;

串行接口:具有4RS232口,2RS485口;

可控电源接口:具有15V/1A112V/5A212V/1A

开关量接口:具有1组继电器输出,支持常开/常闭;

交互接口:具有操控按键6个,192*64点阵液晶显示;

静态值守电流:≤0.8mA

工作电流:≤6mA(不含数据发送设备和显示);

内置太阳能充电控制模块;

工作电压:DC 7-30V

工作环境:-10℃+55℃




信号防雷器

额定工作电压:12V

标称放电电流:5kA

响应时间:≤1ns




电源防雷器

电源防雷

额定电流:8A

响应时间:≤25ns




主设备集成箱

定制,600*800*600P304 IP653mm 厚度



通信设备


物联网卡

移动网络流量费




北斗卫星终端

接收灵敏度:≤-127.6dBm

发射功率:≥39dBm

载波抑制 ≥30dBc

工作电压 DC9V~36V

测速精度:0.2,m/s95%

接口: RS-232

工作环境:-30℃+55℃

现地站用,中心站另配



路由器





宽带

移动/联通/电信带宽租赁



供电设备

1

备用 UPS 电源

1kW UPS+100AH*4+电池柜



2

太阳能板

最大功率(Pmax): 80W

工作电压(Vmp): 18V

工作电流(Imp): 1.11A



3

蓄电池

额定电压12V,额定容量100Ah

工作环境:-25℃+60℃



4

电池埋地箱




土建施工

1

坝体渗流钻孔

φ110、套管跟进


安全监测

2

钻机进出场

含交通运输、设备装卸


安全监测

3

钻孔回填泥球

定制膨润土求,直径 1-3cm


安全监测

4

线缆敷设

敷设水工线缆


安全监测

5

量水堰土建

量水堰计安装土建


安全监测

6

工作基点

安装于基岩上


安全监测,水平位移观测

7

水准基点

安装于基岩上


安全监测,水平位移观测

8

位移点

安装于观测断面


安全监测

9

立杆

 1  4m 立杆、地笼、防雷接地网


雨水情监测

10

水位计管道铺设



雨水情监测

11

布线施工

包含所需线管及各种安装配件(可能的地埋、架空、 焊接、过路等等施工)


雨水情监测

 

  9. 设备安装要求

  9.1. 降水量监测设施安装

  水库坝址处的降水量测站与库水位观测站合并考虑。降水量观测点周围空旷、平坦、不受突变地形、树木和建筑物以及烟尘的影响,使在该场地上观测的降水量可以代表水平地面上的降水水深。

  雨量计安装应按照以下要求:

  (1)雨量计安装前进行检查确认仪器各部件完整无损及反应灵敏正常后再进行安装。

  (2)安装雨量的支架确保保证仪器安置牢固,防止在暴风雨中发生抖动或倾斜,支架顶部保持平整,承雨器口保持水平。

  (3)安装完成后,按照仪器使用说明书再次认真检查仪器各部件安装是否正确,仪器运转是否正常,并检查量测精度是否符合要求。

  9.2. 水位监测设施安装

  水库水位站设在水面平稳、受风浪和泄流影响较小、便于安装设备和观测的地点。根据现场条件,设置在岸坡稳固处或放水塔永久性建筑物上,能代表坝前平稳水位的地点。

  (1)水尺安装

  小型水库设置直立式水位尺,并定期进行人工观测,以便与自动观测进行校核。水尺为搪瓷材料,1m 高,宽约 10cm 的尺板组成,分辨力 1cm。使用时将水尺板固定在水尺桩上。沿水位测量断面设置一组水尺桩,装上水尺板,构成直立式水尺。水尺桩由混凝土材料制成,牢固固定在岸坡或上游坝面。相邻水尺桩之间的水位刻度要有一定的重合,以保证读到任一水位。安装完成后,用精密水准测量方法确定每根水尺的零点高程。在读取水尺板的水位刻度读数后,加上该水尺的零点高程即为水位高程。当测量断面建筑物有合适的直立面时,可沿建筑物直立面直接安装水尺板。


  (2)水位自动化监测设施

  自动监测可采用气泡式、声波式、浮子式、雷达式、超声波式、压力式等水位计,相应安装环境要求如下表如示:


水位计类型

浮子式

超声波、雷达式

气泡式

压力式

安装环境

岸坡稳定、具备建造水位测井条件;含沙量较少的水库

具备垂直坝面或放水塔,受风浪影响较小及水面漂浮物较少的水库

岸坡稳定,含沙量较少的水库

岸坡稳定,含沙量较少的水库


  其中,超声波、雷达、压力式水位计、可闻声波式的具体安装要求如下:

  ① 超声波、雷达水位计

  超声波、雷达水位计安装要求如下:

  由于液介式超声波水位计存在 0.5m 的肓区,所以换能器的安装位置应低于最低水位 0.5m 以上,换能器的发射面应保持水平。换能器不能安装在有旋涡、水草或淤积的地方。信号电缆应缚设保护管保护。

  气介式水位计可将换能器安装在预制的支架、桥墩或坝体上。应避免安装在水面漂浮物多的地方,换能器下方一定范围内不应有其他物体,以免造成反射,产生测量错误。由于气介式超声波水位计存在 1m的肓区,所以换能器的安装位置应高于最高水位 1m 以上,换能器的发射面应保持水平。换能器上方应加遮挡阳光和雨水的保护罩,避免阳光直接暴晒和雨水侵袭。信号电缆应缚设保护管保护。


  ② 压力式水位计

  压力传感器宜置于设计最低水位以下 0.5m,当受波浪影响时,可在二次仪表中增设阻尼装置。压力传感器的感压面应与流线平行,不应受到水流直接冲击。

  传感器的底座及安装应牢固,传感器的高程可按水尺零点高程测量的要求测定。传感器测得的水的高差加上传感器高程即为水位高程。

  通气电缆可顺坝面或岸坡引出水面,电缆应加保护管可靠保护,其出口必须高出最高水位。通气电缆与普通电缆的连接应采用专用干燥接线盒。

  ③ 可闻声波式水位计

  可闻声波式遥测水位计采用完全封闭的导波管作为测量装置,在导波管内部安装有一定规律的多个回声标记环,声波式遥测水位计硬件处理单元通过接收到多个标记环的反馈信号,经滤波处理后,采用多点反馈差分技术进行多重综合信号差分处理,消除温度、湿度等外界因素对测量精度的影响。

  在靠近大坝的岸上选择一个合适位置,立杆安装声波式水位计(可与其他传感器并杆安装);结合现场水库大坝情况铺设水位计管,从坝顶从上由下开始铺设,一直铺设到水库死水位,铺设时要注意保证每条管之间一定要衔接密封、牢固,铺设完成后每隔 2 米间隙需要用卡码拉螺丝固定好;用全站仪测量好水位计管斜率后,用专用模具水泥灌浆护砌水位计管,以防止水位计管移动并保护其不受腐蚀和损坏。

  9.3. 视频广播设施安装

  视频广播设施安装应与雨水情测报设施相结合,尽量共用一根杆体,杆体强度及其安装要牢固可靠,满足设备架设及防风要求。雨水情、视频、预警广播、数据终端及其供电系统等设备共用一根杆的,内陆地区应满足防御当地最高风速的要求,杆体采用直径不小于114mm、壁厚 3.0mm 以上的镀锌钢管,高度 4000mm,表面做喷漆防腐处理。基础用混凝土浇筑,基础长宽高不小于 800×800×1000mm。沿海区域需要将基础增加到 1000×1000×1000mm 以上,抗风级别为 10级。视频安装应尽量覆盖水库大坝全貌以及溢洪道进口、上游水尺等部位。


  9.4. 大坝安全监测设施安装

  (1)钻孔

  为留有足够空隙填充封孔材料,测压管内径小于 50mm 时,钻孔直径不宜小于 100mm。造孔采用干钻,严禁用泥浆固壁,为防止塌孔时,可采用套管跟进护壁。

  (2)测压管制作

  测压管由透水管段和导管段组成。透水管段开孔率宜 10%~20%(呈梅花状分布,排列均匀和内壁无毛刺),外部包扎无纺土工织物。管底封闭,不留沉淀管段。测压管宜采用镀锌钢管或硬塑料管,一般内径不宜大于 50mm。测压管的透水段,一般长 1~2m,外部包扎无纺土工织物,透水段与孔壁之间用反滤料填满。测压管的导管段应顺直,内壁光滑无阻接头,应采用外箍接头,管口通常高于地面,并加保护装置,防止雨水进入和人为破坏。

  (3)测压管安装要求

  埋设前应对钻孔深度、孔底高程、孔内水位、有无塌孔以及测压管加工质量、各管段长度、接头、管帽情况等进行全面检查并做好记录。下管前应先在孔底填约 10cm 厚的反滤料。下管过程中,必须连接严密,吊系牢固,保持管身顺直。就位后,应立即测量管底高程和管水位,并在管外回填反滤料,直至本测点的设计进水段高度。

  (4)封孔

  测压管透水反滤段以上应严密封闭,以防降水等干扰。封孔材料,宜采用膨润土球或高崩解性粘土球。

  (5)灵敏度检验

  测压管安装、封孔完毕后应进行灵敏度检验。检验方法采用注水试验,一般应在库水位稳定期进行。试验前先测定管中水位,然后向管内注清水。若进水段周围为壤土料,注水量相当于每米测压管容积的 3~5倍;若为砂粒料,则为 5~10 倍。注入后不断观测水位,直至恢复到或接近注水前的水位。对于粘壤土,注入水位在五昼夜内降至原水位为灵敏度合格;对于砂壤土,一昼夜降至原水位为灵敏度合格;对于砂砾土,1~2h 降至原水位或注水后水位升高不到 3~5m 为合格。

  (6)管口保护

  灵敏度合格的测压管,应尽快安设管口保护装置。管口保护装置,一般可采用混凝土预制件、现浇混凝土或砖石砌筑,但均要求结构简单、牢固,能防止雨水流入和人畜破坏,并能锁闭且开启方便。尺寸和形式,应根据测压管水位的测读方式而定。

  (7)测压管内渗压计安装

  为实现大坝渗流监测数据的自动化采集,应在测压管内安装渗压计,渗压力计应在仪器埋设前,饱水 24 小时,并至少测读 3 次,读取其零压力状态下的稳定测值作为基准值。测压管内安装渗压计,将其放至管内设计高程,在管口固定通信电缆。仪器测量结果与实测水压差值应小于渗压计的准确度。

  (8)量水堰计

  量水堰计安装之前应在现场对磁致伸缩液位传感器、浮子等组件进行检查,确保仪器完好才能安装。量水堰计应安装在堰板的上游≥100cm处,在堰槽的侧壁做一内凹槽,在底部开一个安装洞,安装洞的直径应大于¢15cm 的孔,低于水面深为 10cm。在安装洞中插入防污管,查看上端盖上的水平泡调整防污管的垂直度,管四周用水泥砂浆固结,防止砂浆进入防污管。



电话咨询
产品中心
QQ客服