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一、建設背景
改革開放以來中國主要基礎設施建設快速發(fā)展，日新月異成就突出，我國基礎設施領域所取的成就有力地促進了經(jīng)濟増長、社會發(fā)展。
1、水庫大壩：全國擁有較多水壩有著防汛泄洪的需求，同事水利發(fā)電大力發(fā)展也建設許多大壩。
2、礦業(yè)：我國煤炭資源全球第一，金屬礦藏種類多且豐富。國家的發(fā)展離不開礦業(yè)的開發(fā)。
3、橋梁：中國地形復雜，流域較多，橋梁建設迅猛發(fā)展，2021年底全國橋梁數(shù)量已超96萬座。
4、公路：公路建設作為經(jīng)濟建設的血脈，2021年底公路里程約528萬公里，高速公路居世界首位。
5、地鐵：中國已有40個城市開通城軌交通運營，累計達到247條線路，7978.19公里。
6、建筑：我國是世界上高樓數(shù)量最多的國家，建筑行業(yè)發(fā)展十分迅速。
二、政策支撐
自“新基建”在2018年12月中央經(jīng)濟工作會議上被首次提出以來，中央和各地方已經(jīng)密集部署了一系列圍繞“新基建”建設的方針和政策，強調推進5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新型基建投資。
三、現(xiàn)狀分析
我國基礎設施建設工作進入了迅猛發(fā)展的時期，但隨之而來各種事故也頻頻發(fā)生。
1、水庫大壩事故：水庫安全度汛一直是我國防汛抗洪的難點和重點，一旦發(fā)生局部暴雨洪水，極易引發(fā)潰壩事件，輕則造成財產(chǎn)損失，重則造成重大人員傷亡或毀滅性災害。
2、地災事故：地質災害來源于自然和人為地質作用對地質環(huán)境的災難性破壞，主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂縫等。我國地質災害復雜多樣，災害頻繁，是世界上地質災害最嚴重的國家之一。
3、尾礦事故：尾礦庫是煤礦山安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，也是該領域的重大危險源之一。一旦發(fā)生事故，將會給當?shù)丨h(huán)境造成嚴重污染，給當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定帶來嚴重的負面影響。
4、橋梁事故：人為因素、車輛長期超載、材料自身退化、自然災害等，導致現(xiàn)役橋梁出現(xiàn)承載力降低、結構受損等各種病害，同時缺乏及時到位的管理養(yǎng)護。
5、隧道事故：隧道受地質條件惡化、火災、結構損傷、退化和失穩(wěn)、自然災害等影響，經(jīng)常出現(xiàn)隧道拱頂開裂、邊墻開裂、襯砌損壞、隧道滲漏水、隧道凍害、圍巖大變形等病害。
6、邊坡事故：近年來，邊坡安全事件頻發(fā)，為及時了解邊坡運營情況，對突發(fā)事故進行提前預警，對邊坡安全監(jiān)測已經(jīng)迫在眉睫！
7、地鐵事故：地鐵工程很大程度上就是一項考驗安全管理的工程。為了隨時了解地鐵施工狀態(tài)，對突發(fā)事故進行提前預警，維護地鐵施工的安全和社會穩(wěn)定。
8、基坑事故：由于地下土體性質、荷載條件、施工環(huán)境的復雜性，導致城市基坑開挖具有施工風險高、施工難度大等特點。
9、建筑物事故：隨著高層建筑物的增高和荷載的增加，在地基基礎上和上部結構的共同作用下，建筑物可能發(fā)生不均勻沉降，導致建筑物產(chǎn)生傾斜或裂縫，影響正常使用，甚至危害建筑物的安全。
四、需求分析
傳統(tǒng)監(jiān)測手段難以全方位實時監(jiān)測橋梁、隧道、邊坡、建筑等在實施過程與運營過程中的結構安全，無法準確為建設、日常維護以及緊急情況下提供數(shù)據(jù)支持。智能安全監(jiān)測應當滿足一下幾點：
1、能夠實現(xiàn)自動化、半自動化監(jiān)測從而大大降低管理人員的要求；
2、設備自動采集，自動結算，專業(yè)模型分析，系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理。人員無法干擾原始數(shù)據(jù)，讓數(shù)據(jù)真實、精準、科學、可靠；
3、實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時回傳，實時分析，實時展示綜合管理工程進度、項目信息、工程健康狀況，管理人員在指揮中心實時掌控，遠程統(tǒng)籌，確保巡查工作落到實處 ；
4、出現(xiàn)異常情況時可通過短信、電話、件、微信、聲光多種預警方式實時預警，確保危險信息及時預警；
5、實現(xiàn)現(xiàn)場照片直接同位置、時間、人員以及現(xiàn)場初步診斷信息關聯(lián)，信息有效性大大提高；
6、信息加入監(jiān)測系統(tǒng)，同監(jiān)測數(shù)據(jù)共同分析，建立完整的分析模型。
五、解決方案
1、整體框架
智能安全監(jiān)測預警系統(tǒng)由軟、硬、云組成的一體化解決方案，整合了新型傳感器、無線數(shù)據(jù)傳輸，云計算技術。實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時采集、網(wǎng)絡傳輸、云端計算和可視化，并能通過視頻確認現(xiàn)場情況，根據(jù)數(shù)據(jù)控制現(xiàn)場設備。
本系統(tǒng)是用于自動化監(jiān)測設備的驅動軟件，采用C/S結構設計，集數(shù)據(jù)采集、遠程控制、數(shù)據(jù)管理、圖表分析于一體，可與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)APP配合使用。軟件功能強大，能滿足用戶不同應用場景的需求，勝任復雜的分布式監(jiān)測系統(tǒng)，具有強大的擴展能力。
軟件支持的通訊方式有：
（1）、光纖組網(wǎng)
（2）、TCP/IP組網(wǎng)
（3）、公用移動網(wǎng)（GPRS/CMDA的4G/5G）組網(wǎng)
（4）、LoRa和NB-loT組網(wǎng)
（5）、衛(wèi)星通信組網(wǎng)
六、監(jiān)測內容
智能安全監(jiān)測預警系統(tǒng)通過前端傳感器和云端算法及聯(lián)動控制策略做組合，從而滿足不同的項目需求?？蓮V泛應用智慧基礎設施的物聯(lián)網(wǎng)應用或基礎系統(tǒng)，經(jīng)濟和社會意義重大。
1、水庫大壩安全監(jiān)測
智能安全監(jiān)測預警系統(tǒng)，通過智能化、信息化、自動化手段對相關監(jiān)測項目進行連續(xù)實時監(jiān)測。
2、尾礦庫安全監(jiān)測
智能安全監(jiān)測預警系統(tǒng)，通過智能化、信息化、自動化手段對相關監(jiān)測項目進行連續(xù)實時監(jiān)測。
3、橋梁安全監(jiān)測
智能安全監(jiān)測預警系統(tǒng)，通過智能化、信息化、自動化手段對相關監(jiān)測項目進行連續(xù)實時監(jiān)測。
4、隧道安全監(jiān)測
智能安全監(jiān)測預警系統(tǒng)，通過智能化、信息化、自動化手段對相關監(jiān)測項目進行連續(xù)實時監(jiān)測。
5、邊坡安全監(jiān)測
智能安全監(jiān)測預警系統(tǒng)，通過智能化、信息化、自動化手段對相關監(jiān)測項目進行連續(xù)實時監(jiān)測。
6、地鐵安全監(jiān)測
智能安全監(jiān)測預警系統(tǒng)，通過智能化、信息化、自動化手段對相關監(jiān)測項目進行連續(xù)實時監(jiān)測。
7、基坑安全監(jiān)測
智能安全監(jiān)測預警系統(tǒng)，通過智能化、信息化、自動化手段對相關監(jiān)測項目進行連續(xù)實時監(jiān)測。
8、地災安全監(jiān)測
智能安全監(jiān)測預警系統(tǒng)，通過智能化、信息化、自動化手段對相關監(jiān)測項目進行連續(xù)實時監(jiān)測。
9、建筑物安全監(jiān)測
智能安全監(jiān)測預警系統(tǒng)，通過智能化、信息化、自動化手段對相關監(jiān)測項目進行連續(xù)實時監(jiān)測。
10、風電塔筒安全監(jiān)測
智能安全監(jiān)測預警系統(tǒng)，通過智能化、信息化、自動化手段對相關監(jiān)測項目進行連續(xù)實時監(jiān)測。
七、安全監(jiān)測軟件平臺
智能安全監(jiān)測預警系統(tǒng)分為五個層次，由下至上分別為感知層、采集層、網(wǎng)路層、儲存層、應用層。傳感器層主要由雨量計、水位計、溫度計、滲流計、滲壓計、量水堰計等組成，由傳感器連接層中的專用數(shù)據(jù)傳輸電纜將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)浆F(xiàn)場測控單元層的視頻采集傳輸終端和MCU自動測量單元，通過采集層對數(shù)據(jù)統(tǒng)一打包，通訊層以有線和無線相結合的方式將數(shù)據(jù)傳輸至儲存層，應用層通過客戶端對數(shù)據(jù)進行分析、處理、存儲等操作。
軟件架構圖
八、系統(tǒng)展示
智能安全監(jiān)測預警系統(tǒng)建立的智能化、信息化、自動化的基礎設施在線監(jiān)測系統(tǒng)，能夠全面掌握水庫、尾礦庫、橋梁、隧道、地災、基坑、邊坡、地鐵、建筑物等相關基礎設施施工、運營的安全狀況，為相關基礎設施建設、日常養(yǎng)護、管理和突發(fā)事件應急處置發(fā)揮巨大作用。
1、水庫安全監(jiān)測系統(tǒng)
（1）、一張圖展示管理，方便快捷管理人員了解各站點水雨情信息和相關預警信息。
（2）、多測點分布圖，展示測點位置和實時數(shù)據(jù)，快速定位。
（3）、數(shù)據(jù)實時更新。
2、尾礦庫安全監(jiān)測系統(tǒng)
（1）、尾礦庫自動化安全監(jiān)測預警系統(tǒng)基于GIS地理信息系統(tǒng)平臺，采用數(shù)據(jù)與應用系統(tǒng)集中、分布式應用模式，全面融合傾斜攝影、激光點云、標準模型等三維多源異構數(shù)據(jù)，實現(xiàn)空天地一體化信息集成、分析與展示，可實現(xiàn)風險綜合監(jiān)測、風險智能評估、風險精準預警、風險趨勢預測和研判、尾礦庫基礎數(shù)據(jù)、應急工作管理和系統(tǒng)管理等功能。
（2）、企業(yè)端基于北斗高精度定位的尾礦庫自動化安全監(jiān)測預警系統(tǒng)，集北斗、傳感器、大數(shù)據(jù)、云計算等先進技術為一體，實現(xiàn)對壩體表面位移、壩體內部位移、浸潤線、干灘長度、庫區(qū)水位、降雨量、安全超高、視頻監(jiān)控、庫區(qū)地質滑坡表面位移等數(shù)據(jù)的全天候監(jiān)測。此外，系統(tǒng)通過對尾礦庫進行水汽反演，以實現(xiàn)區(qū)域網(wǎng)格化天氣預警，從而滿足尾礦庫狀態(tài)參數(shù)等相關信息實時采集、智能分析、風險識別與快速預警。
3、橋梁安全在線系統(tǒng)
（1）、橋梁在線監(jiān)測系統(tǒng)云平臺，其主要功能是控制系統(tǒng)各個模塊自動運行，接收、顯示、保存、查詢、打印報警信息。
（2）、系統(tǒng)主要功能：橋梁沉降監(jiān)測管理功能、橋梁監(jiān)測地圖信息、橋梁監(jiān)測傳感器、系統(tǒng)設備信息、視頻圖像信息、預警信息查詢、集成深部位移監(jiān)測信息查詢、發(fā)布信息設置、開放平臺接口。
4、地災監(jiān)測預警系統(tǒng)
（1）、地質災害監(jiān)測預警平臺，利用智能傳感技術、GNSS技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、大數(shù)據(jù)技術結合專業(yè)地質災害監(jiān)測設備，構建了實時監(jiān)測、預警預報、信息管理、群測群防、輔助決策的綜合解決方案。
（2）、廣泛應用于滑坡、泥石流、崩塌、地面崩塌、地面沉降和地裂縫等重點地質災害隱患點實時在線的自動監(jiān)測。
5、邊坡在線監(jiān)測系統(tǒng)
邊坡滑坡監(jiān)測方案由傾角儀、固定式測斜儀、雨量計、水位計、水壓計、沉降計及地質災害監(jiān)測平臺組成，能因地制宜，集成深部位移監(jiān)測、滑體地下水滲壓監(jiān)測、滑坡后緣拉張裂縫位移監(jiān)測、雨量監(jiān)測、地表水位監(jiān)測、壓力監(jiān)測、地表水入滲監(jiān)測等多種監(jiān)測設備，為有關部門更全面地分析滑坡誘因，提前預警或工程治理設計，提供全面而準確的數(shù)據(jù)支撐。
6、危房在線監(jiān)測系統(tǒng)
危房在線監(jiān)測系統(tǒng)對房屋的主要監(jiān)測內容有:
（1）、傾斜監(jiān)測：監(jiān)測房屋整體或局部產(chǎn)生相對于鉛垂萬向的角度傾斜情況。
（2）、不均勻沉降監(jiān)則：監(jiān)測房屋垂直方向的不均勻沉降，或者一片區(qū)域的房屋地基處于起伏變化狀態(tài)等情況。
（3）、位移監(jiān)測:監(jiān)測承重結構體產(chǎn)生水平或垂直方向的位移改變。
（4）、裂縫監(jiān)測:監(jiān)測房屋墻體、混凝土結構、地基結構的裂縫情況。
