基于GPS与GIS的土石坝自动化监测预警系统研究.doc

基于GPS与GIS的土石坝自动化监测预警系统研究 . . 第 卷第 期 长 江 科 学 院 院 报 年 月 .: . / . .? . . .基于与 的土石坝自动化监测预警系统研究潘国兵 ,曾广燃 ,吴森阳.重庆交通大学土木建筑学院,重庆 ; .湖北大禹水利水电建设有限责任公司,武汉摘要:研究的土石坝监测系统基于与网络传输技术,以土石坝变形体为监测对象,对其在时空域的变形信息实施实时监测。通过对监测数据的实时存储、计算分析,并对数据进行绘图分析,同时通过系统的预警功能模块设置预警值,实时对监测数据进行位移比较,如超过预警值就进行声音和短信报警以便大坝相关的管理人员能及时地对险情做出反应,从而保障人民的生命和财产安全。关 键 词:自动化监测系统;土石坝;预警中图分类号: . ; 文献标志码: 文章编号: ? ? 一我国社会经济的发展迅猛,迫切需求对水资源编辑、分析等功能,通过它提供的 开发工具还可进行有效保护和高效利用。新修水利工程日益增 创建客户化 桌面应用程序,具有很好的系统集加,大坝的建设随之增加,其安全与否成为新修水利 成性。工程成败的关键。如何及时提供大坝工作性态及其 本系统采用和 . 编程开变化信息降低大坝风险是各国大坝安全管理工作者 发,其系统的整体架构如图 所示。关心的主要问题,大坝实时安全监控显得越来越重要 一 。土石坝是采用最普遍的一种坝型,世界上土石坝占大坝总数的 . %,在中国土石坝数量占到大坝总数的 %。因此,如何顺利实现对土石坝监测图 系统整体架构图的自动化是科研界近十余年来一直在探索与实践的. 问题,通过多年研究与实践,发现与 相融该系统具备如下几个功能:合可以有效实现大坝监测的智能化,可利用实 数据录入功能。传输来的监测数据,时对土石坝的外部变形形态进行监测 对于混凝土能够做到数据的自动及时录入,也可以手动录入。大坝而言,对外观变形的监测精度较高,一般不采用数据的转换功能。对传输来的数据 方法来监测 ,内部变形可通过埋设内部观测进行读取和分析转化成系统容易操作的数据格式。仪器获得变形数据。这些监测数据可实时地通过传数据访问功能。访问数据是程序和底层数输网络传到时刻运行的监测系统计算机终端,再利据库的访问接口,使得系统的管理人员能够查看、删用监测系统软件实现对传输回来的监测数据除、添加数据。这个模块使得程序和数据分离开来,进行实时的存储、计算分析、预警辅助决策。这对提增加数据的安全性。高土石坝的安全管理水平以及促进大坝设计理论的数据的备份和还原。对有可能遇到一些突完善等具有重要的现实意义 。发情况造成数据的丢失进行先备份,使得系统的安全性更高。 土石坝监测区域直观显示。管理员不用到系统架构及功能现场,通过这个功能就知道该土石坝地理位置和监 是 美国环境系统研究所 推出的测状况如何。一套完整的 软件产品,具有海量空间数据存储、 绘图功能。将数据绘成直观的图表形式,收稿日期: ? ? ;修回日期:? ? 基金项目:国家自然科学基金资助项目 ;重庆市教育委员会科学技术研究项目 ;教育部博士点专项基金资助作者简介:潘国兵 一 ,男,四川眉山人,副教授,博士研究生,主要从事自动化监测的研究工作, 电话电子信箱 .。第 期 潘国兵等 基于与 的土石坝自动化监测预警系统研究更能分辨监测点的状况和走势。. 报警功能的开启监测数据查询。能随时查询管理人员关心开启此报警功能之后,如有监测数据超出预警的的监测数据信息。范围,就会马上报警。开启与关闭时系统会有提示, 预警值的设置。针对不同监测区域的最大见图 、图 。位移危险报警界限不一样,该系统能针对不同监测点进行灵活的设置。报警功能。监测点位移超过设置的预警厂一蔓 值,系统会立即向预先设置的职能部门相关人员发出声音或短信报警。图 开启预警 图 未开启预警 报表的生成。根据监测数据可以实时生功能时状态图 功能时状态图成日报表、月报表、位移时间图等相关统计专题图. .表,为辅助决策提供重要参考资料。. 预警画面显示监测系统的实现当画图程序开启之后,预警功能也已经开启。系统运行主界面如图 所示。当发生了危险情况,系统会调用如图 的窗体,窗体里面显示的是:超出设定位移的类型 空间、竖直、寮奠口 捌啊 豢薯 期龋蕾嘲 翻目孵蕾期鳙 麓岢馐 平面 、基站号、日期、超出距离。鬯 趣 巍 。 露鬃 . 矗. 图 系统运行主菜单.报警功能模块实现由于篇幅有限不能对该系统的全部功能一一介图 预瞀画面.绍,下面仅对本系统最核心的功能 预警功能 的实通过预警窗体的实现,直观地表现出了危险发现进行详细的说明。生的状况。从而使工作人员准确地掌握了危险发生土石坝在施工和运营过程中,每一个项目都应的位置,以及位移偏移量等。根据客观环境及实际情况,预先确定出该监测项目的允许位移、受力的临界值,以判断施工过程中的安 . 报警方式全程度。每一临界值由允许变化总量和单位时间允预警功能模块由声音报警和短消息报警两大功许变化量 个部分进行控制。能构成,现简单叙述如下。土石坝预警值是一个定量指标,在其允许范围. . 声音预警提示内可认为工程是安全的,否则认为工程处于不稳定声音预警是预警功能中最常用也是最重要的预状态,将对工程自身及其周围环境产生有害影响。警方式,其原理是在有危险情况发生之后,系统通过确定预警值时应注意下列基本原则:“ ”控件来调用声音文件播放。 满足现行相关规范和规程的要求;声音文件的选择是危险报警声。 满足工程设计的要求;声音文件在网络上下载,并且保存在“? 数考虑各主管部门对所辖保护对象的要求;据存放声音源 .”考虑工程质量、施工进度、技术措施和经济 核心代码:等因素。但目前,土石坝的变形预警值在相关规范没有明确规定,只能根据设计预估值、经验类比值或者召,开专家会议进行讨论确定,然后把确定好的预警值输入预警系统之中。 长江科学院院报 ,接收到 邮件的时候就会以邮件的方式发送到你,的邮箱里面,同时还会发送一份短信到你的手机 上。所以,只要利用 邮箱发送报警信息到接收 :者的 邮箱里面,接收者的手机也会同时接收到 预警短信。发信的邮箱为 邮箱,其账号和密码为默认,可更改为 邮箱账号。联系人的电话号码可循环输入,次数无限制。完成后可以进行短信报警。 . . ”该功能使用时短信的接收者必须要登陆飞信,数据存放声音源 .”绑定 邮箱后,收到信息后才能查看邮箱的全部. . 短信预警功能内容。如果不绑定,也可以收到提示消息,但需登录手机的短消息实现目前有 种方法:邮箱才能查看全部短信。 通过移动网关发送短消息,使用该方法不 测试的结果如图 。需要附加的硬件,但需要到电信部门申请网关,比较适用于一些大型的项目。 在电脑上通过 向手机发送中文短消息,这是目前比较适合于小项目开发的一种方法。硬件只需一款手机和提供,以及相应的数据线或是红外线适配器。该方法编码也比较容易,只需编程人员对 指令和串口编程比较熟悉就可以实现,就能自动收发短消息。 通过一些网站上提供的短信发送功能图 来实现,比如新浪网、网易都提供这方面的服图 手机接收短信务。这是 种方法中实现起来最简单、所需资源最少. 的 种方法。结论与展望. 结 论针对大坝自动化监测的特点,本系统利用监测站对土石坝的外观变形进行实时监测,同时也通过埋设内部观测仪器进行内部变形监测,并对外观与内部变形监测数据进行收集,然后发送到电脑终端上运行的大坝自动化监测系统,系统对接收的监测数据进行读取、归纳、整理为符合数据分析需要的数据类型格式并存储在数据库。通过对这些监测数据的管理分析,可以制作直观的位移变形图并能灵活地生成监测报表,实现监测数据处理的自动化,图 短信功能设置主界面 大大提高监测人员的工作效率。.另外,系统最核心的功能之一是实现了预警的自动化,管理员可以按照规范或者工程经验,设置警前 种方法都需要大量资金的投入,第 种方 戒值,监测位移如果超出