北斗三号短报文终端在大坝安全监测方案的应用

一、方案概述
水库大坝是水利工程的基础设施，也是保唯国民经济和社会发展的重要组成部分，可实现防洪、供水、灌溉、发电等功能。然而，水库大坝作为拦截江河渠道水统的挡水建筑物，常年承受着高强度的水负荷作用与地质结构变动，从而产生坝体倾斜、开裂、下沉等现象，严重时甚至会发生溃坝的危险。由此看来，水库大坝的安全监测是非常必要的为防患于未然，确保人民群众生命财产安全，辰迈智慧深度融合GNSS北斗高精度定位技术与5G技术，自主研发GNSS北斗高精度定位终端机，以高速率的网络传输与广覆盖的北斗定位形成技术双轮驱动，充分发挥技术创新带来的叠加效应，强力助攻大坝安全监测方案。
二、系统组成
大坝安全监测方案采用GNSS北斗高精度定位应具备内置双通道通信能力，5G、传感、自动控制、数据分析等新一代信息技术，支持水平位移计、GPS、测斜仪、静力水准仪、测缝计、土体位移计等变形监测设备的搭载，同时根据行业需求也可支持接入水压力计、流量计等渗流监测设备以及投入式水位计、雷达水位计、雨量筒、水温计等环境监测设备进行采集坝体表面、坝体内部、绕坝、大坝上下游河道的信息。自组织网络和数据终端具有采集和通信各要素的功能，水库安全监测预警系统的云平台具有监测数据的智能分析和预警功能， GNSS北斗高精度定位终端机的5G无线网络可将采集数据上传至服务器，通过服务器的计算分析再上传到省、市、县三级大坝安全监测平台，以此实现大坝安全监测的自动化。实现了水库运行状态的感知和监测、运行情况分析、安全管理、巡检在线管理等综合运行支撑，有效辅助相关部门制定防汛抗旱调度方案和应急预案，实现水库的信息化管理。可以把水库大坝安全监测系统分为四层：感知层、网络层、平台层、应用层。
感知层：实时感应水库大坝监测参数传感器的状态，如变形监测、地表沉降、土体位移、土壤含水率、土压力、渗压计、水位计、雨量计、GNSS接收机、固定式测斜仪、渗压计、高速高清摄像机、孔隙水压计、雷达物位计、拉线式位移计、土压力计、表面应变计、埋入式应力计等前端感知设备；

网络层：支持数据通信，可上、下双向通讯，支持无线蜂窝网络、短信、北斗、PSTN、超短波等通信方式。感应可通过监测预警平台的通讯方式，上行发送至监测控制中心平台。

平台层：整合各层设备和系统功能，通过信号的连接，下发平台对前端感应器的命令，上传监测数据的采集、处理、存储和分析，实时联动前端各大监控设备。

应用层：监测中心通过实时数据接收汇集管理及监测预警平台可以实现各种监测数据的共享，对各种监测数据进行查询、分析、预警和管理。开启信息发布途径，实时展示信息数据和预警信息。
三、系统主要功能
数据实时监测：实现在线监测的地图显示、查看，包括监测设备的快速查询显示、监测数据展示、报警情况显示及监测数据曲线图的实时展示，通过系统主界面的显示功能，可以查看设备的位置、运行状态，掌握其水库库坝体浸润线及坝体内孔隙水压力、库内水位、水库出入入流量、降雨量、坝体位移的实时监测。
及时报警：通过布设在坝体内部和表面的各种类型的传感器，获取大坝变形、渗流、沉降、位移、水文、气象等相关数据。传输到相关软件系统，实现对整个坝体的全方位实时监测。等数据超过告警上限时系统自动根据该预警数据发布不同级别的报警信息。系统监测到的实时数据一旦达到预设的报警阈值，将自动产生报警信息，分级分人员进行自动发送预警，为大坝变形防范工作争取更充足的时间，降低灾害发生的可能性；大坝管理人员、技术人员可通过电脑、手机等多种方式，实时查看和管理工程健康状况、历史变化等，高效便捷地进行大坝安全管理和维护。

视频远程监控：包括对上下游水区、坝上、坝下和闸房内部的实时视频监控，用户可以从监控终端中实时的看到现场的视频图像，同时还可以通过软件控制现场摄像机镜头以及云台，根据需要调整光圈大小、焦距远近、变倍高低以及视频角度等，满足用户对现场多方位视频图像的监控需要，确保水库大坝运行安全。
数据分析预判：对大坝浸润线、库水位、实时雨量、大坝渗流量及坝体位移历史数据等相关数据进行综合比较分析，推算出各类坝体运行数据的时间和空间的相关性，综合判断坝体健康状况。通过实时监测数据云端存储，结合历史数据定时生成报告，可以反映一段时间内坝体的实时变化情况，并提供工程健康状况综合评估、变化趋势预测和维护意见。

GIS模拟建模：在适用前提下将水库大坝安全管理过程中的新思想、新方法融入到系统开发，做到数据和图形相融合、GIS与数学模型相结合，把科学计算的结果通过三维情景表现和动态的形式直观表现。
操作便捷：具备LCD液晶显示屏以及多功能输入键盘，用于现场参数设置、人工置数、安装调试、状态显示等功能，以及串口配置方式。 支持多种工作模式（包括自报式、查询式、兼容式等），最大限度降低功耗。
四、系统价值
大坝作为特殊的建筑，以自动化的方式实现对水库大坝的安全监测，无论是对水库大坝所在的地区，还是整个国家都有不同程度的积极影响。首先对于水库大坝工作人员来说，实现对水库大坝的自动化安全监测，能够极大地减经水库大坝工作人员的工作量。让他们有更多的时间去对水库大坝的其他方面进行监测。其次，对于国家来说，水库大坝的安全问题已经与国家的民生问题息息相关了，如果我们对水电大坝的监测实现自动化，他的监测性能定会得到很大程度的提高，监测到的结果势必会更加科学，也会更加准确。大坝的运转更加高效，并且监测数据也更加准确，实现了现代化设备自动监测技术的优化运用。