堤防監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

堤防監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)主講人：張峰安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院水利工程管理技術(shù)2015.04堤防監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)堤防監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)堤防監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)堤防工程是我國重要的工程性防洪措施，其安危關(guān)乎我國的社會和經(jīng)濟的發(fā)展，因此，加強堤防經(jīng)常性的監(jiān)測，確保其安全具有重要意義。由于堤線漫長，地層條件沿程變化大，采用一般的人工監(jiān)測方式不僅工作條件非常惡劣，工作量巨大，而且在汛期江水位猛漲的情況下，適時的監(jiān)測與分析計算很難做到。所以，實現(xiàn)堤防監(jiān)測的自動化是必然的要求和趨勢。自動監(jiān)測系統(tǒng)按數(shù)據(jù)采集方式可分為集中式、分布式和混合式三種。早期的自動監(jiān)測系統(tǒng)多為集中式，其特點是測量裝置只有一臺(如自動巡回檢測儀)安裝在遠離測點現(xiàn)場的監(jiān)測室(機房)內(nèi)，通過現(xiàn)場安裝的切換裝置，與被檢測的監(jiān)測儀器相連通，按順序逐一檢測或點測監(jiān)測儀器的數(shù)據(jù)，設(shè)備之間傳輸?shù)氖请娔M量。

20世紀80年代后期發(fā)展的分布式系統(tǒng)，其特點是將測量多臺裝置小型化，并和切換裝置一起放在測點現(xiàn)場，稱之為測量控制裝置，測量的監(jiān)測數(shù)據(jù)多變?yōu)閿?shù)字量，由“數(shù)據(jù)總線”直接傳送到監(jiān)控室的微機上，它比集中式系統(tǒng)可靠性更高，抗干擾能力更強，測量速度更快，且便于擴展。隨后就有將兩者結(jié)合的混合式系統(tǒng)。堤防監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)可以及早發(fā)現(xiàn)險情并進行處理，以維護堤防安全。這種將堤防的自動化監(jiān)測、安全評價和預(yù)報組成一個整體的系統(tǒng)，就是堤防監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。下面在自動化監(jiān)測的基礎(chǔ)上，通過科學(xué)的分析，對堤防的安全狀態(tài)進行評價和預(yù)報，以安裝在武漢市湛家磯堤防的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)為例，說明系統(tǒng)的組成和功能。堤防監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)(一)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的組成諶家磯監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)是一個利用現(xiàn)代科技手段建立的國內(nèi)第一個堤防安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，如圖6-28所示。系統(tǒng)分為采集站、監(jiān)控主站和遠程信息管理中心3級，如圖6-28所示。以堤防監(jiān)測斷面(或堤段)為測控單元設(shè)立采集站，多個采集站分別用微波將信號傳輸?shù)奖O(jiān)控主站，監(jiān)控主站同時控制多個采集站，向各采集站發(fā)送傳感器設(shè)置、采集參數(shù)、報警參數(shù)等指令，主站的數(shù)據(jù)通過電話公用網(wǎng)傳輸?shù)轿錆h市內(nèi)或其他任何地方。堤防監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)圖6-28諶家磯監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖該系統(tǒng)的量測傳感器，主要選用了孔隙水壓力傳感器和自動傾斜計兩種傳感器，分別監(jiān)測堤身堤基的孔隙水壓力和堤坡的滑動位移。采集站執(zhí)行數(shù)據(jù)自動采集、存儲、通信等功能，主要由自動采集控制器、電源、微波天線(也可采用總線)及通信模塊、防雷裝置組成，該系統(tǒng)暫設(shè)2個采集站，一個采集站以監(jiān)測堤防滲透為主，另一個采集站以監(jiān)測崩岸(滑坡)為主，各個采集站之間以及采集站和主站之間具有獨立性，可以在主站停機的情況下自行采集和處理數(shù)據(jù)。堤防監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)控主站的作用是對各個采集站進行管理和控制、發(fā)送和接收采集的信號、評價安全狀況、報警、向遠程信息管理中心(遠程辦公室或防汛指揮中心)發(fā)送數(shù)據(jù)。其設(shè)備主要由監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)軟件、工控微機(包括掃描、打印機等輸入輸出設(shè)備)、微波(或總線電纜)及通信模塊、Modem(調(diào)制解調(diào)器)、電話線路、報警指示燈、防雷裝置等組成。信息傳輸方式有3種:傳感器與采集器之間用電纜線連接(電纜線以埋在地下較為恰當，要注意防水和防破壞)；采集站與監(jiān)控主站之間用微波(無線)方式；主站信息可以通過電話網(wǎng)絡(luò)傳至任何一個地方。堤防監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)該系統(tǒng)的安全評價模型包括以監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的滲流安全評價模型和滑坡預(yù)測模型。前者系以土層實際承受的滲透水力坡降與土的臨界水力坡降進行比較，分為安全、輕度危險、嚴重危險和即將破壞4級標準；后者采用灰色和突變理論對堤坡位移和滑坡與否進行預(yù)測。此外，為考慮各種土層厚度不均勻和土的抗?jié)B強度的不均勻性，建立了滲流安全評價的概率模型。為了對下一時刻的滲流安全進行預(yù)測，建立了滲流安全灰色預(yù)測模型。堤防監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)該系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件選用目前普遍使用Windows9x的32位操作系統(tǒng)的PC電腦平臺作為開發(fā)平臺，采用MS公司的VC++的VB6.0作為開發(fā)環(huán)境，能實現(xiàn)采集、檢測、控制、存儲、計算處理、安全評價及預(yù)測、通信等功能。(二)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的功能該系統(tǒng)能自動巡檢和手動定點顯示測量數(shù)據(jù)，可通過設(shè)立采集控制器報警限值，在測值超過報警限值時，自動報警提示，并能進行安全評價和遠程信息管理。堤防監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)(三)研制監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的注意問題監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)研制要注意的問題簡介如下。①監(jiān)測布置要合理。監(jiān)測斷面的選擇以及斷面上測點的布設(shè)對于堤防安全狀態(tài)的監(jiān)控是至關(guān)重要的，需要根據(jù)土質(zhì)、水文、環(huán)境條件和往年險情情況綜合確定。②選擇儀器要合理。要使監(jiān)測有效可靠，應(yīng)從先進性、環(huán)境適應(yīng)性、長期運行、能實現(xiàn)自動化數(shù)據(jù)采集等方面，選擇最為合理的儀器。③安全評價和預(yù)測的理論模型要合理。安全評價模型是監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)中至關(guān)重要的部分，其設(shè)計的合理性直接影響安全評價的可靠性，因此，一定要建立針對堤防具體條件和運行環(huán)境的合理的安全評價和預(yù)測模型。堤防監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)④信息傳輸方式選擇要合理。此外，還應(yīng)注意安裝前的率定、系統(tǒng)沒備的檢查、儀器埋設(shè)、安裝調(diào)試工作，并加強運行維護規(guī)程制定、人員培訓(xùn)及系統(tǒng)驗收工作。主持單位:

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