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一、現狀
隨著自動化技術的進步，大部分水庫大壩不同程度地實現了安全監(jiān)測自動化。但仍存在以下問題：
1、重建輕管，重視安全監(jiān)測系統(tǒng)建設，不夠重視運行維護。
2、缺乏系統(tǒng)性、綜合性及相關性的資料分析功能。
3、軟件大多為數據采集及簡單的管理，缺乏數據分析、數據報表、預警等功能，較難將采集數據有效利用。
4、各軟件系統(tǒng)較為孤立，數據無法有效整合，系統(tǒng)不僅運維成本較大且存在資源浪費。
二、系統(tǒng)介紹
水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)由水庫智能感知、物聯網信息通信、云端智慧監(jiān)控管理平臺組成。水庫的在線監(jiān)控具有庫水位、雨量、視頻、滲流滲壓等運行數據自動釆集、分析、上報功能，自組網、物聯網系統(tǒng)具有全要素采集通信功能，水庫安全監(jiān)測預警系統(tǒng)云平臺具有監(jiān)測數據智能分析預警功能，實現了水庫運行狀態(tài)遠程感知、運行態(tài)勢分析、安全管理、巡視檢查在線管理等全面業(yè)務支持，既能支持單個水庫管理，也能支撐全省、全市或全縣水庫管理。
三、監(jiān)測內容
1、變形監(jiān)測
表面位移監(jiān)測、內部變形監(jiān)測、撓度監(jiān)測、裂縫和接縫監(jiān)測、基巖位移監(jiān)測
2、滲透監(jiān)測
揚壓力、地下水位、孔隙壓力、滲流量
3、應力監(jiān)測
混凝土應力、巖體應力、鋼筋應力、土壓力
4、水文氣象監(jiān)測
溫度、濕度、風速風向、氣溫、氣壓、雨量、水位
四、監(jiān)測項目及布點
五、監(jiān)測布設圖
六、系統(tǒng)組成
七、數據展示
一、背景
隨著科技的不斷進步，水利工程的數字化轉型已成為提升城市水資源管理和防洪能力的關鍵。今天，我們將帶您了解我國大中型水閘安全監(jiān)測管理系統(tǒng)的建設方案，探索如何通過先進技術保障國家水安全，提升水利工程的智能化水平。
二、政策
我國已建成的流量5m3/s及以上的水閘超過10萬座，它們在防洪減災、水資源配置、生態(tài)環(huán)境改善等方面發(fā)揮著巨大作用。然而，由于歷史原因，許多水閘存在標準偏低、質量較差、配套設施不完善等問題。水利部于2024年10月14發(fā)布《水利部關于推進水庫、水閘、蓄滯洪區(qū)運行管理數字孿生的指導意見》明確推進數字孿生平臺建設及強化工程調度“四預”措施。
三、水閘安全監(jiān)測內容
1、環(huán)境量監(jiān)測
環(huán)境量監(jiān)測包括水位監(jiān)測、流量監(jiān)測和氣象監(jiān)測，通過雷達水位計、雷達流量計和自動氣象站等設備，實時獲取氣象信息、水位數據和水流情況，為水閘的科學調度和安全運行提供支持。
2、變形監(jiān)測
變形監(jiān)測包括樞紐建筑的表面變形（水平/垂直）監(jiān)測，閘墩內部水平監(jiān)測。采用人工和GNSS自動化觀測結合的方式，通過連續(xù)觀測得到各監(jiān)測點的位移信息，展示在系統(tǒng)監(jiān)測平臺上，方便現場人員實時掌握結構狀況。
3、滲流監(jiān)測
滲流監(jiān)測包括揚壓力監(jiān)測、閘墩滲流監(jiān)測、繞滲監(jiān)測等，通過布設測壓管和滲壓計等進行水閘結構的滲流情況監(jiān)測，確保水閘結構的穩(wěn)定性。
4、裂縫監(jiān)測
裂縫監(jiān)測包括各閘室段底板分縫處及閘室段與岸墻連接處結構縫的開合度和縫兩邊建筑物的不均勻沉降。通過安裝測縫計對閘墩上已有的裂縫進行監(jiān)測，分析裂縫變化規(guī)律，確保水閘結構的穩(wěn)定和完整。
5、應力應變監(jiān)測（新建水閘適用）
通過布設振弦式表面應變計測量結構物表面的應變量，并同步測量溫度，確保結構物的安全運行。
四、閘門、啟閉機在線監(jiān)測系統(tǒng)
閘門和啟閉機在線監(jiān)測分析系統(tǒng)廣泛應用于金屬結構：弧形閘門、船閘、平面閘門、卷揚啟閉機、液壓啟閉機等進行在線振動監(jiān)測、分析、診斷。
該系統(tǒng)可自動連續(xù)地采集與設備安全有關地主要狀態(tài)參數：金屬結構的閘門動靜應力、激振、聲發(fā)射、運行姿態(tài)、傾角等數據采集;啟閉機應力監(jiān)測、鋼絲繩探傷監(jiān)測、電機/齒輪箱、油缸振動、油壓脈動、溫度監(jiān)測等，并自動形成各種數據庫。它能夠自動識別設備的運行狀態(tài)，預測和診斷設備的故障；能夠促進設備維修方式向預測維修（狀態(tài)維修）的轉變，確保設備安全穩(wěn)定地運行。
該系統(tǒng)具有極強地可擴充性和可維護性，可以組成一個強大的、綜合的閘門和啟閉機在線監(jiān)測及故障分析系統(tǒng)。
五、閘門自動化控制系統(tǒng)
閘門自動化控制系統(tǒng)，以“無人值守”為設計原則，采用SCADA系統(tǒng)結構，通過傳感技術、自動化控制技術、計算機軟硬件技術、網絡通信技術等，為用戶提供了一套既可現地對閘門進行控制，也可遠程通過計算機進行閘門啟閉的自動化控制系統(tǒng)，該閘控系統(tǒng)可接入渠道水位信號、流量信號，或現場視頻信號等，能夠將水位、流量、視頻畫面等與閘控系統(tǒng)集中顯示在一個軟件畫面中，使得遠方操作更加可視，達到無人值守、統(tǒng)一調度的目標。
六、水閘數字孿生平臺
1、三維模型
數字孿生水閘可視化解決方案基于數字孿生技術，通過構建水閘的三維模型 ，實現水閘運行狀態(tài)、水流情況、水位變化等數據的實時采集、分析和可視化。該解決方案可以幫助管理者全面了解水閘的運行狀況，提高管理效率和水閘的安全性。
2、實時處理
數字孿生水閘可視化解決方案通過物聯網技術，實現水閘運行數據的實時采集和傳輸。數據采集內容包括水位、流量、閘門開度等關鍵信息，這些數居通過傳感器進行采集，并通過網絡傳輸到數字孿生模型中。這樣，管理者就可以實時了解水閘的運行狀態(tài)，及時發(fā)現異常情況并進行處理。
3、實時分析
數字孿生水閘可視化解決方案還具有強大的數據處理和分析功能。通過算法和數據分析四技術，可以對采集到的數據進行處理和分析，生成各種有用的信息，例如，可以分析水位變化趨勢、流量分布情況等，為決策提供科學依據。同時，該解決方案還可以對水閘的安全狀況進行監(jiān)測和預警，及時發(fā)現潛在的安全隱患，提高水閘運行的安全性。
七、應用案例
郪江數字孿生項目作為遂寧市乃至四川省數字孿生流域/水利工程的示范點，建設范圍郪江象山水文站-大英縣城下游，建設內容包括數字底板、水利專業(yè)模型、三維可視化模型、知識平臺、水災害“四預”業(yè)務應用平臺等，目標構建“多尺度-多分布-多層次”全面多維精細刻畫及動態(tài)模擬物理流域全景過程的數字孿生流域系統(tǒng)，實現流域全要素可表達、全屬性可分析、全編碼可查詢、全拓撲可追溯、全系列可演化，支撐流域的智慧化建設。
東風渠梁江堰灌區(qū)水量智能調度系統(tǒng)以IEHS的一維水動力模型和閘控模型為核心，集合渠道斷面數據、外場監(jiān)測數據以及水工程的調度規(guī)則等，實現整個灌渠的水位流量密集性獲取、測站水流過程、水量過程演進以及閘閥調度的仿真模擬。
一、行業(yè)背景
當水電站泄洪時，下游各責任單位接到泄洪通知后，組織人員對下游河道進行巡查，耗費大量的人力物力，且信息傳遞效果不明顯。巡查辦法老套單一，信息傳遞速度慢、覆蓋范圍小，無法讓沿途的鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道和大部分行政村及時獲得泄洪信息,致使泄洪河道排查存在一定的盲區(qū), 威脅下游人民群眾生命和財產安全。
2021年4月26日，國家能源局發(fā)布DL∕T2301-2021水電站泄洪預警廣播系統(tǒng)技術規(guī)范 ，各水電站按此規(guī)范進行泄洪預警系統(tǒng)整改 。
二、政策導向
《水利部辦公廳關于切實做好水庫安全度汛工作的緊急通知》
各單位要強化應急管理，按照水庫應急預案要求，確保應急搶險力量和搶險物資落實到位。一旦發(fā)現險情，應立即向下游和相關地區(qū)預警，迅即組織轉移受威脅群眾，保障人民群眾生命安全。
《水利部辦公廳關于開展水庫泄洪設施專項排查整改的緊急通知》
為堅決貫徹落實關于水庫大壩安全的重要指示批示精神、關于保障水庫泄洪通道通暢的批示要求，全力防范水庫可能出現的重大險情，確保水庫安全度汛。
三、方案目標
1、建設無線預警廣播系統(tǒng)，及時發(fā)布預警通知。
2、搭建主、從站中轉系統(tǒng)，實現遠距離傳輸。
3、降低人民生命與財產損失，提高人民群眾防災減災意識。
四、系統(tǒng)架構
水電站泄洪預警系統(tǒng)利用現代遙測、遙控、通信、計算機網絡、信息等先進技術，構建完整可靠集中統(tǒng)一的預警信息管理平臺，實現沿河預警站的遠程監(jiān)控和管理，完成告警信息的采集、存儲和處理，進行報警信息處理、發(fā)布及上傳。
1、預警站布設圖
（1）、設置喇叭喊話預警站，沿河分布，每1公里設置一個站點，為了方便對設備狀態(tài)進行監(jiān)測，主要設置廣播主站；
（2）、在4G信號不好的地方設置廣播從站，利用車載發(fā)射臺進行信號的傳輸中繼，利用北斗終端傳輸廣播設備的狀態(tài)信息。
（3）、設備有市電的采用市電，沒市電的采用蓄電池+太陽能供電的方式。站點數量根據實際站點設置。
2、聲光預警站點拓撲圖
3、聲光視頻預警站點拓撲圖
五、硬件設備
一體式預警廣播站
預警廣播站包括：泄洪區(qū)、沿河村落
監(jiān)測設備：預警廣播機、北斗用戶機（根據現場無線通信信號強度選擇利用北斗終端進行設備狀態(tài)傳輸，實現預警通知）、外放喇叭、報警燈等。
預警信息通過指揮中心發(fā)布，通過麥克風等本地預警或電話、短信群發(fā)、GPRS、主從調頻或北斗衛(wèi)星等方式向需要預警區(qū)域的預警廣播遠程發(fā)布預警信息，預警廣播實時將接收到的預警信息進行廣播預警。
六、泄洪預警信息化系統(tǒng)
水電站泄洪預警廣播系統(tǒng)架構包含GIS一張圖管理、泄洪調度系統(tǒng)、預警管理、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、報表統(tǒng)計系統(tǒng)、站點管理系統(tǒng)、日志報表系統(tǒng)、系統(tǒng)權限管理這些功能菜單。
1、GIS一張圖管理
泄洪預警系統(tǒng)平臺的綜合信息一張圖，展示泄洪預警的運行管理數據看板，通過可視化圖形進行展示，便于高層人員查看站點信息、告警信息等，使管理更高效，更直觀。數據看板內容包含站點信息、告警信息、氣象雨情信息、實時監(jiān)測信息、洪水演進、人員信息等多種信息模塊，數據看板的信息模塊可根據各區(qū)域的特性和側重角度不同進行適當的調整。
圖僅為參考示例，數據以平臺為準
2 、 一 張 圖 管 理
（1）、遠程監(jiān)管：監(jiān)控平臺實時監(jiān)測各預警站工況，包括工作模式、喇叭狀態(tài)、機箱狀態(tài)、供電模式、電池狀態(tài)、電壓狀態(tài)、通信狀態(tài)、視頻/圖片、降雨、洪水演進過程、人員越界侵入等，通過站點彈窗的方式，在GIS地圖上實時展示。
（2）、集中管理：在一張圖的大屏上，實現預警站運行工況、運維人員、河段泄洪責任人等統(tǒng)一管理，一方面確保預警站穩(wěn)定可靠運行，出現故障時，地圖站點標紅彈窗，實時提醒管理人員，且能及時通知運維人員進行故障處理；另一方面發(fā)生泄洪工況時，根據泄洪預警等級，當監(jiān)測值超過預警閾值時，自動啟動聲光報警、短信報警，降低運行管理人員工作強度，提升管理效率。特殊情況時，及時將泄洪預警信息、處置措施傳遞給相關的責任人，便于泄洪處置預案的有效執(zhí)行和落實。
（3）、數據處理：對各類監(jiān)測數據進行維護、查詢和統(tǒng)計，便于管理人員一目了然的查看統(tǒng)計數據。
圖例中站點類型及站點要素可根據實際項目中要求進行變更
3、實時監(jiān)測與管理
（1）、遠程監(jiān)測：實時監(jiān)測各類站點的要素數據，如氣象站，可根據采集值展示雨量、總輻射、風速、二氧化碳、風向、光合、大氣壓力、日照、照度、大氣濕度、大氣溫度等數據值；
（2）、支持站點：聲光預警站、聲光視頻預警站、水雨情站、氣象站等；
（3）、歷史明細：查看每個設備的所有歷史采集數據，實現精準管理。
（4）、召測查詢：對設備進行召測，更新最新數據，提高數據實時性。
4 、 泄 洪 調 度 系 統(tǒng) （ 可 選 配 ）
泄洪調度系統(tǒng)包含泄洪演進模擬和泄洪調度兩大功能板塊；泄洪演進模擬包含：演進模型計算、淹沒模擬、淹沒分析、自動校正等功能；泄洪調度包含：調洪方案制定、調洪影響仿真、調洪方案管理等功能。
5、預警管理
報警信息分為兩部分，一部分是預警站收集的告警信息，包括水位告警、人員侵界告警、運行工況告警等信息，另一部分是根據泄洪預警方案需要發(fā)布的聲光、短信等告警信息，運行管理人員可通過 Web、手機、固定電話、短信、現場麥克風、對講機等方式完成預警信息實時發(fā)布。
泄洪預警數據信息需本地存儲，并通過內部通信網絡，將泄洪、告警信息上傳至平臺，也可利用傳真機實現告警信息自動上報。按照工程標準化管理評價辦法，系統(tǒng)將在標化自評指標管理的基礎上，對已完成創(chuàng)標的工程進行自評、統(tǒng)計分析以及問題處理追蹤。
6、視頻監(jiān)控系統(tǒng)
泄洪預警管理系統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過以入侵監(jiān)控、船只監(jiān)控、游泳、垂釣監(jiān)控等相關的區(qū)域安裝視頻監(jiān)視設備和傳輸系統(tǒng)的方式，實現遠程、實時了解流域內的相關信息和安全情況。監(jiān)視對象一旦出現異常，可立即采取應對措施，消除和解決事故隱患，增強應對突發(fā)事件的能力，提高安全性，保障人民群眾安全。
7、數據報表管理
通過數據報表類型，對各類數據按照：日、月、季度、年等方式進行統(tǒng)計，包含水雨情分析、氣象分析、泄洪調度分析、報警分析等進行綜合展示。
核心功能：
（1）、水雨情分析：累計流量、瞬時流量、水位、流速、降雨量等各方面的數據等按照不同的篩選條件及時間維度進行查詢及綜合展示，按照圖表及列表的方式進行展示及導出。
（2）、氣象分析：風速、風向、大氣溫度、大氣濕度、大氣壓力、雨量、二氧化碳、日照、光合、照度、總輻射等各方面的數據等按照不同的篩選條件及時間維度進行查詢及綜合展示，按照圖表及列表的方式進行展示及導出。
（3）、泄洪調度分析：根據泄洪調度預演模型的結果，按照不同時段、不同區(qū)域等對結果進行圖表展示，以曲線圖的方式查看數據的變化情況。
（4）、報警分析：統(tǒng)計不同類型的報警數據，按照不同的篩選條件及時間維度進行查詢及綜合展示，按照圖表及列表的方式進行展示及導出。
8、站點管理系統(tǒng)
設備管理系統(tǒng)主要用于對接入的站點設備進行管理包含設備的基礎信息，對設備的遠程測試、遠程配置、遠程升級，設備站點類型區(qū)分、預警閾值設置、展示要數管理等，包含對設備的增、刪、改、查等功能。
核心功能：
（1）、設備管理：支持站點設備的增、刪、改、查等功能。
（2）、信息錄入：設備基礎信息錄入，安裝信息錄入；信息導入、導出。
（3）、遠程管理：支持對設備進行遠程測試、遠程配置、遠程升級。
（4）、類型管理：設備站點類型、廠家信息管理。
（5）、預警閾值：設備關聯報警閾值設置。
（6）、要素展示：站點要素展示功能管理。
七、產品介紹
1、GB103D-100預警廣播
2G/3G/4G/NB-IoT、有線以太網等通信方式；
FM、對講機、車載臺、LoRa等預警方式；
支持傳感器采集，雨量接口、RS485；
本地對講機無線告警、本地麥克風喊話告警；
預置信息轉語音告警、預置MP3音頻告警、音頻線路輸入告警。
2、GB9103D-155預警廣播
4G/LoRa/Bluetooth多種通信方式；
專群結合監(jiān)測預警技術指南；
監(jiān)測通訊技術要求-MQTTv3.1.1標準協議；
支持遠程下發(fā)預警和LoRa自組網觸發(fā)預警；
支持多數據中心、主備數據中心上報功能；
支持黑白名單管理、短信內容轉發(fā)備份及短信回執(zhí)；
電池電壓、信號強度等工況定時采集上報。
八、系統(tǒng)優(yōu)勢
1、多樣預警
內置10種預警方式，覆蓋所有預警方法，更多選擇，讓管理人員可靈活通過多種手段向全體公眾及時發(fā)布預警信息，充分發(fā)揮預警系統(tǒng)的價值。
2、靈活設置
可據險情特點、災情級別，有針對性的發(fā)布不同的預警信息。在系統(tǒng)直接勾選需發(fā)布預警的區(qū)域與設備，預警設備可單獨預警，也可批量同時預警，靈活高效。
3、系統(tǒng)聯動
可以與其它系統(tǒng)如水文站、雨量站、視頻監(jiān)控連接，進行聯動，自動觸發(fā)預置內容進行播報。
九、經典案例
1、四川雅礱江
項目地：四川雅礱江
項目時間：2021年
項目建設：預警廣播站，視頻監(jiān)控
項目成效：在泄洪區(qū)布設主從站實現遠距離預警傳輸，有效實現預警通知發(fā)布，配合視頻監(jiān)控系統(tǒng)對流域周邊人群進行監(jiān)控管理。
2、四川甘孜州
項目地：四川甘孜州九龍縣
項目建設：預警廣播一體站
項目成效：項目運行近2年，情況良好，實現泄洪區(qū)預警通知的及時發(fā)布。
一、項目背景
山洪泥石流是指在山區(qū)或者其他溝谷深壑，地形險峻的地區(qū)，因為暴雨、暴雪或其他自然災害引發(fā)的洪水、山體滑坡并攜帶有大量泥沙以及石塊的特殊洪流。山洪泥石流等地質災害具有突然性以及流速快，流量大，物質容量大和破壞力強等特點。發(fā)生山洪泥石流常常會沖毀公路鐵路等交通設施甚至村鎮(zhèn)等，造成巨大損失。
二、建設目標
山洪災害監(jiān)測預警系統(tǒng)建設雨水情、土壤含水量、水位計等感知終端，視頻監(jiān)控預警，預警廣播系統(tǒng)，當出現緊急預警情況時能及時發(fā)布預警通知，有效地發(fā)布預警廣播信號，提示當地民眾及時防范撤離，由中繼從站進行中轉，實現遠距離多方式的預警通知和預警點監(jiān)控。
三、需求分析
山洪預警系統(tǒng)主要包括水雨情監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)測系統(tǒng)、無線預警廣播系統(tǒng)組成。為更好地發(fā)揮系統(tǒng)的防災減災作用，還需建立群測群防的組織體系，加強宣傳培訓，當發(fā)生緊急情況時，可通過山洪預警系統(tǒng)進行緊急報警，緊急疏散民眾，以減少民眾的生命財產損失。
四、整體解決方案
1、總體系統(tǒng)架構
整個系統(tǒng)由兩個分系統(tǒng)組成，分別為：視頻監(jiān)控系統(tǒng)、無線預警廣播系統(tǒng)組成。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)負責監(jiān)控現場實時視頻，由預警廣播觸發(fā)。無線預警廣播系統(tǒng)負責采用多種方式對外廣播預警信息。
2、預警流程
預警系統(tǒng)主要包括預警信息的獲取和預警信息的發(fā)布。
預警信息通過監(jiān)測預警平臺制作、發(fā)布。縣級防汛指揮部門通過預警平臺向縣、鎮(zhèn)、村及有關部門和單位負責人發(fā)布預警信息；各鎮(zhèn)、村、組和有關單位，根據防御預案組織實施。
基于平臺的預警流程如下圖所示：
鄉(xiāng)村群測群防的預警流程：
群測群防預警信息的獲取來自縣、鎮(zhèn)、村或監(jiān)測點。由監(jiān)測人員根據災害防御宣傳培訓掌握的經驗、技術和監(jiān)測設施監(jiān)測信息，發(fā)布預警信息。各鎮(zhèn)除接收縣防汛部門發(fā)布或下發(fā)的預警信息，還接收群測群防監(jiān)測點、村等的預警信息。上游鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村組的預警信息及時向下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村組發(fā)布。
3、預警發(fā)布
（1）、發(fā)布權限
預警發(fā)布的權限歸縣級防災減災負責人員或防汛部門。
群測群防進行預警的地區(qū)，預警發(fā)布權限歸屬縣、鎮(zhèn)、村的防汛負責人和監(jiān)測預警員。
（2）、預警發(fā)布內容
預警發(fā)布內容包括：暴雨洪水預報信息，泥石流預報信息，山體滑坡預報信息，暴雨洪水監(jiān)測信息，水庫及山塘水位監(jiān)測信息，降雨、山洪是否達到臨界值，泥石流、山體滑坡災害發(fā)生概率，流量監(jiān)測信息預警信息等級等。
（3）、預警信息發(fā)布對象
預警信息發(fā)布對象為可能受地質災害威脅的城鎮(zhèn)、林場、鄉(xiāng)村、居民點、學校、山礦企業(yè)等，根據預警等級確定不同的發(fā)布對象。
（4）、預警發(fā)布方式
預警發(fā)布方式分為通信暢通下的預警發(fā)布和無通信網絡下的預警發(fā)布方式兩種。
在通信暢通時，預警信息發(fā)布單位或責任人利用互聯網、語音電話、手機能話、手機短信等及時向下發(fā)預警信息，各級根據接收的預警信息，按照預案采取相應的措施。
在無通信網絡（或通信網絡中斷）時，根據當地預警設置配置的情況和災害危險情況，按照預案中事先確定的報警信號，利用發(fā)送手搖報警器、鳴鑼、啟動報警器和無線廣播等方式，向災害可能威脅區(qū)域發(fā)送警報。
五、系統(tǒng)原理
1、水雨情系統(tǒng)
河湖、澇區(qū)的水位和降雨對山洪災害直接產生影響。而水位的高低很大原因受降雨量的大小而決定的。水雨情監(jiān)測擬選擇一體化水雨情監(jiān)測站，對水位和雨量進行監(jiān)測，具有雨量和水位數據智能采集，長期固態(tài)存儲和遠距離傳輸功能。監(jiān)測數據可通過GPRS/4G/5G，沒運營商信號的時候可采用北斗衛(wèi)星通信方式傳輸到中心預警平臺。儀器主要結構、功能及工作原理如下：
儀器結構
一體化水位監(jiān)測站由太陽能電池板、置電池、遙測終端機、雷達水位計、雨量計、風速風向傳感器、充放電控制器及一體化安裝支架組成，提供多種電源管理模式，可實現低功耗工作模式下的雙向通信，并具有出色的防雷特性。
主要功能
具有大容量FLASH存儲，數據可以存儲5年以上。采用太陽能供電方式，極低功耗控制，在無日照情況下，能正常工作30天。具有GPRS/北斗通信，支持多中心工作模式，遙測站可向多達4個中心站發(fā)送數據，每個中心可擁有二種通信信道且互為備份。
支持自報、自報—確認、應答三種數據通信方式，三種通信方式可混合組網。支持掉電、休眠、永久在線三種電源管理模式。支持遠程喚醒，響應中心命令。在監(jiān)測站休眠狀態(tài)下，中心可以隨時喚醒終端機進行數據采集、讀取任意時段自記數據或修改監(jiān)測站配置信息等工作。
工作原理
翻斗式雨量傳感器是一個機械雙穩(wěn)態(tài)結構，當一斗室接水時，另一斗室處于等待狀態(tài)，當所接雨水容積達到預定值時，由于重力作用自己翻倒，處于等待狀態(tài)。
雷達水位計傳感器是24G高頻雷達式水位測量儀表，測量最大距離可達70米。天線被進一步優(yōu)化處理，新型的快速的微處理器可以進行更高速率的信號分析處理，使得儀表可以用于非常復雜的測量條件。
高頻微波脈沖發(fā)射較窄的微波脈沖，經天線向下傳輸，微波接觸到被測介質表面后被反射回來，再次被天線系統(tǒng)接收并將其傳輸給電子線路部分自動轉換成水位信號。(因為微波傳播速度極快，微波到達目標并經反射返問接收器這一來問所用的時間幾乎是瞬間的)。
由數據采集遙測終端機接收信號，通過GPRS、CDMA或北斗衛(wèi)星短信等將其傳輸到監(jiān)控中心的數據服務器，從而實時記錄水庫水位和雨量的數據，通過監(jiān)測軟件來實現對水庫水位和雨量實時的監(jiān)測。
2、無線預警廣播系統(tǒng)
無線預警廣播系統(tǒng)是在各種原始監(jiān)測數據和歷史數據分析對比的基礎上，根據數據分析結果來決策預警信息，將預警信息及時準確地發(fā)送到現場進行廣播預警。
預警信息通過指揮中心發(fā)布。通過麥克風等本地預警或電話、短信群發(fā)、GPRS等遠程預警方式向需要預警區(qū)域的預警廣播發(fā)布預警信息，預警廣播實時將接收到的預警信息進行廣播預警,有關單位，根據防御預案組織實施。另外，在主控中心平臺上，可對所有設備進行靈活地、隨時地分組管理，分組、分區(qū)域、分時段預警，及時準確地將預警信息發(fā)布到相應區(qū)域。
在通信暢通時，預警信息發(fā)布單位或責任人還可利用語音電話、手機、手機短信等及時向下發(fā)布預警信息，各級根據接收的預警信息，按照預案采取相應的措施。
在無通信網絡（或通信網絡中斷）時，根據當地預警設置配置的情況和河流洪災的危險情況，按照預案中事先確定的報警信號，利用麥克風喊話、預置預警信息等本地預警方式，或使用手搖報警器、鳴鑼、啟動報警器等方式，向災害可能威脅區(qū)域發(fā)送警報。
若現場網絡較差，也可采用衛(wèi)星、無線電臺的方式進行通信，實現預警通知?？赏卣怪鲝恼荆捎谜{頻廣播的方式擴大預警范圍，由主站通過調頻方式把預警信息發(fā)送到各個從站進行，通過廣播喇叭通知。
（1）、中心預警方式
當預警中心系統(tǒng)發(fā)布預警信息的時候，可以以數據轉語音、手機或短信方式將預警信息發(fā)送到各個終端設備。具體實現方式如下：
GPRS中心系統(tǒng)預警
GPRS方式預警是指由安裝于預警現場的預警終端設備連接架設于中心控制機房的預警中心系統(tǒng)平臺，由中心系統(tǒng)對預警終端設備進行遠程的無線分組管理及預警發(fā)布等。可實現對預警終端設備的分組管理，分組預警，及時準確地將預警信息發(fā)布到預警區(qū)域。預警廣播終端接收到預警中心系統(tǒng)的預警信息后，通過TTS模塊將文字轉為語音的形式并通過高音喇叭播放出去，達到預警的目的。
同時還具有白名單設置，可實現緊急手機、電話的遠程實時人工喊話預警，將預警信息及時傳達到需要預警的區(qū)域。
由于單獨的GPRS方式預警可能存在的問題，如：服務器故障、網絡故障等原因導致信息無法及時發(fā)布，很可能會造成人民群眾的生命及財產損失。為了確保預警信息能及時、準確地發(fā)布到需要預警的區(qū)域，我們需要另外多種遠程預警方式來做備份，即短信預警方式。
短信平臺預警
短信平臺方式是指在主控中心架設一個短信平臺，短信平臺可以與預警中心平臺聯動或獨立，由預警中心平臺產生預警信息或者由短信平臺編輯預警信息，并通過短信貓進行短信群發(fā)預警，這種方式可以作為GPRS方式的備份通道，可安裝于備份服務器上，以實現兩種通道相互備份。
通過以上兩種組網方式，可以很好地實現預警信號及時覆蓋全區(qū)域，及時準確發(fā)布預警信息。
（2）、調頻廣播主從站方式預警
由于現場可能沒有覆蓋運營商信號，而提出調頻廣播方式預警，通過調頻廣播的形式把預警信號覆蓋到運營商信號達到不了的地方。傳輸距離受實際現場影響，若無遮擋可達6-7公里，有樹林等遮擋的話一般2-3公里。
這種預警方式是主從站方式，由主站設備發(fā)出預警信息，通過車載臺或FM調頻發(fā)射機將預警信息以無線電的方式發(fā)送到遠端的預警廣播從站，從站接收主站發(fā)送來的預警信息并進行廣播?？梢詫崿F多級預警、范圍預警，同時還可連接預警中心平臺實現GPRS遠程預警。這種方式與車載臺方式類似，只是發(fā)射頻率不同，可根據現場情況來決定使用哪種方式。
（3）、本地預警
預警廣播一體站
預警廣播一體站是一款集手機語言、3G/4G/5G/NB-IOT 通信、 短信、LoRa/藍牙通信、有線網絡和大功率擴音廣播為一體的預警設備， 具有遠程即時電話語音廣播擴音、網絡流媒體語音合成告警、短信轉語音 廣播擴音、遠程數據轉語音告警、LoRa 網絡數據告警、預置信息轉語音 告警、預置 MP3 音頻告警、感知采集閾值聯動告警、遠程數據通信管理、 藍牙配置和廣播擴音等功能，該產品主要應用于野外擴音預警。
通過該本地預警廣播，可在本地實現廣播和聲光報警提醒，提醒居民遠離受災地。
（4）、其他方式
利用網絡傳輸方式，實現網絡流媒體語音合成告警、數據轉語音告警。同時還可通過LoRa網絡進行數據告警，通過本地麥克風喊話喇叭放大進行告警，適合放置于村委會等地區(qū)，也可以前預置信息、MP3音頻，一旦發(fā)生預警直接轉語音告警或發(fā)送相關預置短信預警。
3、視頻監(jiān)控系統(tǒng)
視頻站點可配合其他站點使用或者單獨使用，用來監(jiān)測現場的實景情況，滿足可視化的監(jiān)測需求。采用監(jiān)控視頻探頭進行監(jiān)測，可進行抓拍或移動物體監(jiān)測，視頻或圖片通過設備傳輸到數據中心，可接8路視頻。視頻可定制聯動預警廣播，一旦進行廣播預警可觸發(fā)監(jiān)控視頻開啟，平時處于休眠狀態(tài)。
站點建設在河道旁邊或一些需要重點監(jiān)控的場地，選點以能看到要監(jiān)測的點為準。根據需求選擇視頻監(jiān)控頭——若無需實時監(jiān)測，又需低功耗，則采用串口攝像機即可；若需實時監(jiān)測查看，則采用球機、槍機攝像機。
站點組成：包括一體式立桿、防水箱、太陽能充電板、蓄電池、充放電控制器、串口攝像頭/槍機/球機、通訊遙測終端、避雷裝置及其他輔材、基座等。
六、山洪監(jiān)測預警管理平臺
山洪監(jiān)測預警系統(tǒng)由預警終端、通信中心、數據中心、管理平臺以及用戶交互層構成；數據庫支持主流的關系型數據庫MySql。目前web管理平臺主要包括7個功能模塊，平臺概況、GIS一張圖管理、預警管理、報表統(tǒng)計系統(tǒng)、日志管理系統(tǒng)、站點管理系統(tǒng)、系統(tǒng)權限管理。
平臺概況模塊：顯示設備總數、在線設備數、今日預警、未讀公告；設備狀態(tài)統(tǒng)計、今日預警情況分析。
GIS一張圖管理：使用天地圖和列表的方式展示設備狀態(tài)信息、報警信息、人員信息。
預警管理：對預警終端進行控制，通過預置信息播報、遠程喊話、分時分段報警等方式發(fā)布相關預警信息，實現站點預警管理。
日志管理系統(tǒng)：對終端上報的預警日志和平臺上的操作記錄進行查詢。
報表統(tǒng)計系統(tǒng)：對設備信息、狀態(tài)信息、預警信息進行匯總管理。
系統(tǒng)權限管理：對系統(tǒng)中的用戶、角色、公告、模板進行管理。
站點管理系統(tǒng)：管理站點的基礎信息、設備關聯信息。
1、平臺概況
平臺包含：概要展示當前設備總數、在線設備數、今日預警、未讀公告；設備狀態(tài)統(tǒng)計、今日預警情況分析。
2、GIS一張圖管理
（1）、主要功能
包含2大塊：地圖展示、列表展示。
地圖展示：使用 WebGIS 地圖方式展示設備狀態(tài)信息。
列表展示：使用列表的方式展示設備狀態(tài)信息。
（2）、地圖展示
以天地圖為基礎，展示水電站河流流系，中心控制站和預警站的位置、狀態(tài)、工況、監(jiān)測信息等，支持預警提醒和圖層管理。
地圖展示
（3）、列表展示
展示統(tǒng)計信息：站點統(tǒng)計、預警統(tǒng)計、故障統(tǒng)計等。
預警站點工況信息：工作模式、喇叭狀態(tài)、機箱狀態(tài)、供電模式、電池狀態(tài)、電壓狀態(tài)、通信狀態(tài)等。
3、預警管理系統(tǒng)
（1）、預警發(fā)布系統(tǒng)
支持對單個站點或多個站點進行文本信息、MP3點播、預置信息和短信網關等方式的平臺預警發(fā)布，生成預警模板，并對發(fā)布結果進行直觀展示，并生成預警日志。
支持對預警站點進行分組管理，分組預警廣播。
支持根據調度計劃進行計劃預警，可對沿河預警站進行分時分段分級預警。比如第一組的站點先播報，第二組的站點間隔30分鐘（時間可設置）后再繼續(xù)播報，以此類推。（分段同第2點的分組，分時時間在發(fā)布時可做調整，分級同1點的預置信息）。
發(fā)布預警時，可以選擇聲光預警、光預警或聲預警。
可進行遠程廣播喊話，通過指定任一組的廣播，通過中心平臺的拾音器進行遠程喊話。
（2）、站點預警管理
對站點自身預警監(jiān)測進行管理，支持站點預警提示、查看預警數據情況，解除站點預警等（包含站點防盜告警警、水位預警）。
站點預警聯動，支持通過短信網關將預警信息發(fā)送至相關的管理人員。
支持平臺聯動中心站產生聲音和圖像相結合的預警信息。
通過內部通信網絡，將山洪、告警信息上傳至平臺，也可利用傳真機實現告警信息自動上報。
4、日志管理系統(tǒng)
（1）、主要功能
包含2大塊：預警日志和系統(tǒng)日志。
預警日志：記錄終端上報的預警日志信息。系統(tǒng)日志：記錄用戶的操作痕跡。
（2）、預警日志
對平臺發(fā)布預警日志和系統(tǒng)操作日志進行記錄，支持按時間和事件檢索日志信息。
（3）、系統(tǒng)日志
系統(tǒng)日志查詢條件有：操作用戶名稱、操作內容、操作的開始時間和結束時間。
5、報表統(tǒng)計系統(tǒng)
支持對預警站點信息、傳輸設備和預警告警信息進行記錄，支持預警告警類型和次數的統(tǒng)計。
歷史狀態(tài)：對終端上報的設備狀態(tài)進行歷史查詢。
歷史音量：對終端上報的設備音量進行歷史查詢。
6、系統(tǒng)權限管理
（1）、渠系管理
包含角色管理、用戶管理和模板管理，對渠系段的管理權限進行分配。
角色管理：顯示角色列表，可對角色進行增加、刪除、搜索、編輯和權限配置等操作。
用戶管理：顯示用戶列表，可進行新增、編輯、刪除、查詢，其中用戶添加和編輯都必須關聯角色。
模板管理：顯示模板列表，可對模板進行添加、編輯、修改操作。該模板運用于設備遠程播報內容。
（2）、系統(tǒng)管理
用來對行政區(qū)域、平臺DIY、系統(tǒng)配置操作等管理。
（3）、人員管理
運維人員、河段責任人等信息錄入，支持增、刪、改、查等功能。
7 、站點管理系統(tǒng)
通過對站點設備基礎信息進行設置，包含設備編碼、設備名稱、安裝地址、設備狀態(tài)、信號輕度、設備型號等信息。上下級站點設備型號存在關聯性，通過當前站點設備型號可直接查看下級關聯設備信息。支持遠程設備的編輯、重啟。支持設備添加、刪除、編輯、批量導入設備、導出設備信息。
七、系統(tǒng)優(yōu)勢
兩個系統(tǒng)合力完成完整的山洪災害的監(jiān)測、預警、救災整體解決方案。
地質災害監(jiān)測系統(tǒng)具有以下特點：
1、可靠性：系統(tǒng)可保證長期安全地運行。系統(tǒng)中的硬軟件都有防死機等保護機制，滿足可靠性設計要求。
2、容錯性：采集系統(tǒng)具有很高的采集精度；系統(tǒng)具有較高的容錯能力；有較強的抗干擾性。
3、適應性：系統(tǒng)有多種通信方式進行備份互補，可以保證預警覆蓋面積，對地形環(huán)境的適應性強。
4、可擴充性：系統(tǒng)的硬軟件可升級，可增加功能。
5、易操作性：現場硬件設備操作簡單，易于學習掌握，適合山區(qū)農村等環(huán)境，軟件界面操作方便。
八、項目案例
廣西桂林山洪災害項目 四川涼山山洪災害項目 內蒙古山洪災害項目
一、國家政策
2021年4月國務院辦公廳發(fā)布《關于切實加強水庫除險加固和運行管護工作的通知》。重點提出提升信息化管理能力，加快建設水庫雨水情測報、大壩安全監(jiān)測等設施，健全水庫安全運行監(jiān)測系統(tǒng)。積極推廣5G應用、大數據和人工智能等技術。
二、系統(tǒng)介紹
四川合睿達水庫安全監(jiān)測預警系統(tǒng)由雨水情監(jiān)測系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)、廣播預警系統(tǒng)、語音對講系統(tǒng)和LED本地顯示系統(tǒng)等，通過4G/北斗/調頻/光纖等無線+有線的方式，實現對水庫智能化遙感、遙知和遙控。小型水庫的在線監(jiān)控具有庫水位、雨量、視頻、滲流滲壓等運行數據自動釆集、分析、上報功能，自組網、物聯網系統(tǒng)具有全要素采集通信功能，水庫安全監(jiān)測預警系統(tǒng)云平臺具有監(jiān)測數據智能分析預警功能，實現了水庫運行狀態(tài)遠程感知、運行態(tài)勢分析、安全管理、巡視檢查在線管理等全面業(yè)務支持，既能支持單個水庫管理，也能支撐全省、全市或全縣水庫管理。
三、雨水情測報
雨水情監(jiān)測主要實現庫區(qū)水雨情視頻監(jiān)測、入庫流量視頻監(jiān)測、溢洪道下泄流量視頻監(jiān)測和壩體視頻監(jiān)控等。針對水情、雨情全過程的遠程自動采集、視頻監(jiān)視，實時記錄水庫雨量、水位、流量的動態(tài)變化過程。通過對監(jiān)測的水情、雨情數據進行分析，為水庫管理部門提供評估輔助決策依據，實現科學調度配置。水庫監(jiān)測站點設施包括：雨量計、水位計、視頻監(jiān)視設備、遙測終端、水標尺以及供電、防雷等設施。
四、大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)
合睿達大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)主要建設內容為埋設安裝變形標點/GNSS 壩體位移監(jiān)測、測壓管（滲壓計）、量水堰等自動監(jiān)測儀器設備，對大壩變形、滲壓滲流、浸潤線監(jiān)測、滲流量等進行 24 小時的在線數據監(jiān)測。
變形監(jiān)測：一般采用安裝觀測墩人工觀測的方式，根據情況也可采用 GNSS方式進行表面變形自動監(jiān)測?；蛘咴谌斯び^測方式基礎上同時增設GNSS自動監(jiān)測設施，以自動為主，人工為輔，監(jiān)測數據可對比分析，提高效率與可靠性。
滲壓滲流監(jiān)測：采用在測壓管中安裝滲壓計，實現自動監(jiān)測。
滲流量監(jiān)測：采用量水堰進行監(jiān)測，量水堰型式宜用三角形，在量水堰旁安裝量水堰計實現自動監(jiān)測。
硬件組成
五、水庫監(jiān)測預警平臺
實現對水庫雨水情和大壩安全數據采集、匯聚、分析、預警、基礎數據管理、現地數據終端在線運維及巡檢記錄等，并通過GIS一張圖將各設備狀態(tài)信息、實時數據、預警信息進行智能化預測、預報、預警。通過數據共享將系統(tǒng)的水雨情數據、大壩安全監(jiān)測數據、告警數據、巡檢數據推送到自治區(qū)監(jiān)測平臺，實現與其信息互聯互通。
PC 端：綜合監(jiān)測、水庫監(jiān)測、值班管理、巡查管理、預案管理、責任制管理、維養(yǎng)管理、基礎信息管理。
APP端：綜合監(jiān)測、水庫信息、預案查詢、巡檢維護、水庫雨水情、水庫責任人。
圍繞水庫業(yè)務需求，充分利用高新技術，構建 2 大管理平臺 +2 個移動應用基座，實現分級水庫管理“可視、可知、可控、可預測”。
信息總覽
視頻監(jiān)控 安全監(jiān)測浸潤線示意圖
運行管理 三個責任人
六、安裝案例圖
滲流滲壓監(jiān)測
GNSS表面變形監(jiān)測
水雨情監(jiān)測
