堤防监测预警系统

堤防监测预警系统主讲人：张峰安徽水利水电职业技术学院水利工程管理技术2015.04堤防监测预警系统堤防监测预警系统堤防监测预警系统堤防工程是我国重要的工程性防洪措施，其安危关乎我国的社会和经济的发展，因此，加强堤防经常性的监测，确保其安全具有重要意义。由于堤线漫长，地层条件沿程变化大，采用一般的人工监测方式不仅工作条件非常恶劣，工作量巨大，而且在汛期江水位猛涨的情况下，适时的监测与分析计算很难做到。所以，实现堤防监测的自动化是必然的要求和趋势。自动监测系统按数据采集方式可分为集中式、分布式和混合式三种。早期的自动监测系统多为集中式，其特点是测量装置只有一台(如自动巡回检测仪)安装在远离测点现场的监测室(机房)内，通过现场安装的切换装置，与被检测的监测仪器相连通，按顺序逐一检测或点测监测仪器的数据，设备之间传输的是电模拟量。

20世纪80年代后期发展的分布式系统，其特点是将测量多台装置小型化，并和切换装置一起放在测点现场，称之为测量控制装置，测量的监测数据多变为数字量，由“数据总线”直接传送到监控室的微机上，它比集中式系统可靠性更高，抗干扰能力更强，测量速度更快，且便于扩展。随后就有将两者结合的混合式系统。堤防监测预警系统可以及早发现险情并进行处理，以维护堤防安全。这种将堤防的自动化监测、安全评价和预报组成一个整体的系统，就是堤防监测预警系统。下面在自动化监测的基础上，通过科学的分析，对堤防的安全状态进行评价和预报，以安装在武汉市湛家矶堤防的监测预警系统为例，说明系统的组成和功能。堤防监测预警系统(一)监测预警系统的组成谌家矶监测预警系统是一个利用现代科技手段建立的国内第一个堤防安全监测预警系统。该系统采用分布式结构，如图6-28所示。系统分为采集站、监控主站和远程信息管理中心3级，如图6-28所示。以堤防监测断面(或堤段)为测控单元设立采集站，多个采集站分别用微波将信号传输到监控主站，监控主站同时控制多个采集站，向各采集站发送传感器设置、采集参数、报警参数等指令，主站的数据通过电话公用网传输到武汉市内或其他任何地方。堤防监测预警系统图6-28谌家矶监测预警系统结构框图该系统的量测传感器，主要选用了孔隙水压力传感器和自动倾斜计两种传感器，分别监测堤身堤基的孔隙水压力和堤坡的滑动位移。采集站执行数据自动采集、存储、通信等功能，主要由自动采集控制器、电源、微波天线(也可采用总线)及通信模块、防雷装置组成，该系统暂设2个采集站，一个采集站以监测堤防渗透为主，另一个采集站以监测崩岸(滑坡)为主，各个采集站之间以及采集站和主站之间具有独立性，可以在主站停机的情况下自行采集和处理数据。堤防监测预警系统监控主站的作用是对各个采集站进行管理和控制、发送和接收采集的信号、评价安全状况、报警、向远程信息管理中心(远程办公室或防汛指挥中心)发送数据。其设备主要由监测预警系统软件、工控微机(包括扫描、打印机等输入输出设备)、微波(或总线电缆)及通信模块、Modem(调制解调器)、电话线路、报警指示灯、防雷装置等组成。信息传输方式有3种:传感器与采集器之间用电缆线连接(电缆线以埋在地下较为恰当，要注意防水和防破坏)；采集站与监控主站之间用微波(无线)方式；主站信息可以通过电话网络传至任何一个地方。堤防监测预警系统该系统的安全评价模型包括以监测数据为基础的渗流安全评价模型和滑坡预测模型。前者系以土层实际承受的渗透水力坡降与土的临界水力坡降进行比较，分为安全、轻度危险、严重危险和即将破坏4级标准；后者采用灰色和突变理论对堤坡位移和滑坡与否进行预测。此外，为考虑各种土层厚度不均匀和土的抗渗强度的不均匀性，建立了渗流安全评价的概率模型。为了对下一时刻的渗流安全进行预测，建立了渗流安全灰色预测模型。堤防监测预警系统该系统的系统软件选用目前普遍使用Windows9x的32位操作系统的PC电脑平台作为开发平台，采用MS公司的VC++的VB6.0作为开发环境，能实现采集、检测、控制、存储、计算处理、安全评价及预测、通信等功能。(二)监测预警系统的功能该系统能自动巡检和手动定点显示测量数据，可通过设立采集控制器报警限值，在测值超过报警限值时，自动报警提示，并能进行安全评价和远程信息管理。堤防监测预警系统(三)研制监测预警系统的注意问题监测预警系统研制要注意的问题简介如下。①监测布置要合理。监测断面的选择以及断面上测点的布设对于堤防安全状态的监控是至关重要的，需要根据土质、水文、环境条件和往年险情情况综合确定。②选择仪器要合理。要使监测有效可靠，应从先进性、环境适应性、长期运行、能实现自动化数据采集等方面，选择最为合理的仪器。③安全评价和预测的理论模型要合理。安全评价模型是监测预警系统中至关重要的部分，其设计的合理性直接影响安全评价的可靠性，因此，一定要建立针对堤防具体条件和运行环境的合理的安全评价和预测模型。堤防监测预警系统④信息传输方式选择要合理。此外，还应注意安装前的率定、系统没备的检查、仪器埋设、安装调试工作，并加强运行维护规程制定、人员培训及系统验收工作。主持单位:

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