水利大坝自动化监测预警系统方案样本

小浪底水利大坝安全自动化监测

预警系统设计方案

目录

1项目背景..........................................................5

1.1项目概况......................................................5

1.2水利大坝监测预警的必要性.....................................7

2区域地理环境背景...................................................8

3大坝安全监测系统....................................................9

3.1监测内容、方法...............................................11

3.2系统组成.....................................................13

3.2大坝监测工程选点............................................14

3.2.1监测点选择原则.........................................14

3.2.2监测手段配置...........................................15

4监测系统特点和功能................................................15

4.1系统特点.....................................................15

4.2系统功能.....................................................16

5预警系统建设......................................................18

5.1信息采集监测站建设..........................................18

5.1.1前端采集站.............................................19

5.1.2坝体表面位移自动监测站................................23

5.1.3深部位移监测站.........................................28

5.1.4雨量监测站.............................................33

5.1.5裂缝监测...............................................34

5.1.7裂缝报警器.............................................37

5.1.8无线预警广播站.........................................39

5.1.9地灾信息中心建设......................................40

5.2地质灾害自动化监测系统平台建设..............................44

5.2.1预警系统软件设计.......................................44

5.2.2预警系统平台设计......................................46

5.3预警信息发布平台............................................53

5.3.1预警发布终端...........................................53

5.3.2短信预警信息发布终端..................................56

5.4系统通讯网络构建............................................57

6工作部署汇总......................................................60

7具体经费预算......................................................60

8保障措施..........................................................62

8.1组织保障措施.................................................62

8.1质量保障措施.................................................63

8.2技术保障措施................................................65

8.3安全及劳动保护措施..........................................66

1项num

1-1项目概况

黄河小浪底水利枢纽工程位于河南省洛阳市孟津县小浪底，在洛阳市以北

黄河中游最后一段峡谷出口处，南距洛阳市40公里。上距三门峡水利枢纽130

公里，下距河南省郑州花园口128公里。是黄河干流三门峡如下唯一能获得较大

库容控制性工程。黄河小浪底水利枢纽工程是黄河干流上一座集减淤、防洪、防

凌、供水灌溉、发电等为一体大型综合性水利工程，是治理开发黄河核心性工程,

属国家“八五”重点项目。

小浪底工程坝址控制流域面积69.42万平方公里，占黄河流域面积92.3%0

水库总库容126.5亿立方米，调水调沙库容10.5亿立方米，死库容75.5亿立

方米，有效库容51.0亿立方米。小浪底工程开发目的是以防洪、防凌、减淤为

主，兼顾供水、灌溉和发电等。

小浪底工程由拦河大坝、泄洪建筑物和引水发电系统构成。

小浪底工程拦河大坝采用斜心墙堆石坝，设计最大坝高154m,坝顶长度为

1667m,坝顶宽度15m,坝底最大宽度864m。坝体启、填筑量51.85万m3.基本

混凝土防渗墙厚1.2m、深80m。其填筑量利混凝土防渗墙均为国内之最。坝顶高

程281m,水库正常蓄水位275m,库水面积272k:n2,总库容126.5亿m3。总装

机容量180万KW,年发电量51亿度。水库呈东西带状，长约130km,上段较窄，

下段较宽，平均宽度2km,属峡谷河道型水库。坝址处近年平均流量1327立方

米/s,输沙量16亿t,该坝建成后可控制全河流域面积92.3虬泄洪建筑

物涉及10座进水塔、3条导流洞改造而成孔板泄洪洞、3条排沙洞、3条明流泄

洪洞、1条溢洪道、1条灌溉洞和3个两级出水消力塘。由于受地形、地质条件

限制，因此均布置在左岸。其特点为水工建筑物布置集中，形成蜂窝状断面，地

质条件复杂，混凝土浇筑量占工程总量90%,施工中大规模采用新技术、新工艺

和先进设备。引水发电系统也布置在枢纽左岸。涉及6条发电引水洞、地下

厂房、主变室、闸门室和3条尾水隧洞。厂房内安装6台30万kW混流式水轮发

电机组，总装机容量180万kW,近年平均年发电量45.99亿即//58.51亿神/

（前/后）。

小浪底水利枢纽主坝为壤土斜心墙土石坝，上游围堰为坝体一某些，坝基

采用混凝土防渗墙，工程初步设计为斜墙坝型，后优化为斜心墙坝型，两者重

要区别在于前者以水平防渗为主，垂直防渗为辅；后者以垂直防渗为主，水平

防渗为辅。

当前大坝设计有如下几种特点：

1.适度地考虑了库区淤积防渗作用，使坝基防渗效果更为可靠；

2.上爬内铺盖改进了上游坝坡抗滑稳定性，既实现了库区淤积连接，又不会

对坝坡产生太大影响;

3.减少了上游围堰土方填筑量及基本解决工程量，使截流后比较紧张工期

得以缓和；

4.与斜墙坝相比,混凝土防渗墙受力有所恶化,且造墙难度增长。

1.2水利大坝监测预警必要性

黄河小浪底水利枢纽位于黄河中游豫、晋两省交界处，在洛阳市西北约

40kmo上距三门峡坝址130km,下距郑州花园口128km。北依王屋、太行二山,

南抵靖山余脉，西起平陆县杜家庄，东至济源市（原济源县）大峪河。南北最宽

处约72km,东西长93.6km。沉没区涉及两省4市（地区）所管辖8个市（县），

即河南省孟津、新安、涌池、陕县、济源；山西省垣曲、平陆、夏县。

库区属温带大陆性季风气候，年平均气温为12.4〜14.3℃,昼夜温差大，元

月平均气温最低，七月份气温最高；库区年平均降水量616mm,降水量年际变化

较大，重要集中于夏、秋两季，而冬季雨量稀少；年平均蒸发量为2072mm,全年

以夏季蒸发量为最大，冬季蒸发量最小；年平均湿度在62%左右。

1、由于小浪底地处气候特性变化明显，对坝体坝区安全影响变化大，

周边易发生坝体裂隙，坝堤安全影响极大。

2、水利坝区监测必要性体当前如下方面：

3、水利水工建筑物安全性监测，一当浮现隐患将是劫难性。

4、在洪水期，雨季等高水位时，坝体及其周边地质滑坡，崩塌险情易发,

是安全至关重要期。

5、气温变化明显，受热胀冷缩，材料变化特性影响，坝体安全性需要严

密监测。

6、边坡岩体、地质活动状况等对坝体堤防都会导致一定影响。

综上所述，小浪底水利大坝堤防安全性监测

是关乎人民生命财产安全首要环节，必要严

格把关，监测工作意义重大。

2区域地理环境背景

地理位置

黄河小浪底水利枢纽位于黄河中游豫、晋两省交界处，在洛阳市西北约

40kmo上距三门峡坝址130km,下距郑州花园口128km。北依王屋、太行二山,

南抵靖山余脉，西起平陆县杜家庄，东至济源市（原济源县）大峪河。南北最宽

处约72km,东西长93.6km。沉没区涉及两省4市（地区）所管辖8个市（县），

即河南省孟津、新安、海池、陕县、济源；山西省垣曲、平陆、夏县。

地质地貌

水库集水区处在峡谷地段，地势西北高东南低。南岸为靖山东北余支，地势

陡峻；北岸有太行、王屋山脉。两岸地形起伏较大，西部、北部多1000米以上高

峰，西阳河上游历山海拔2321m为区内最高峰。区域内大面积分布着第四系黄

土，以及前震旦系变质岩、安山岩、寒武系灰岩、砂页岩、红色砂、页岩和粘土

岩。气候库区局温带大陆性季风气候，年平均气温为12.4〜14.3C,昼夜

温差大，元月平均气温最低，七月份气温最高；库区年平均降水量616mm,降水

量年际变化较大，重要集中于夏、秋两季，而冬季雨量稀少；年平均蒸发量为

2072mm,全年以夏季蒸发量为最大，冬季蒸发量最小；年平均湿度在62%左右。

水文水资源状况

黄河由西向东穿过库区，水流湍急，流程130km,其间有较多支流、支沟、毛

沟汇入，较大支流计有18条，多数分布在库中区和库前区，如北岸西阳河、逢石

河、亳清河、沈西河和南岸畛河、青河、北涧河等河流。

黄河三门峡至小浪底区间流域面积为5756平方公里，约占三门峡至花园口

区间流域面积14%。支流来水流量普通较少，且经常浮现断流。汛期常有短时间

暴雨洪水，普通每年浮现3〜4次。

环境量监测站网布设状况

小浪底环境监测重要分三个某些，即库区、施工区、移民区，各某些监测项

目、断面测点布设、监测频率各不相似。库区水质监测涉及地面水监测14个断

面，底质监测4个断面；施工区监测涉及地表水干支流6个断面、生活用水37个

测点、河流底质12个点、生活污水和生产废水17个监测点、大气测点、噪声12

个测点；移民区涉及生活饮

用水28个测点和土壤28个采样点。依照

实际状况，监测时断面测点数和监测项目有

所调节。

3大坝安全监测系统

水电站大坝安全，不但直接影响电厂自身效益，更与下游人民生命财产、

国民经济发展和生态环境密切有关。随着电子技术发展、数字通讯技术推广应用，

为监测自动化提供了保障。当前全国电力系统大坝监测自动化及其升级工作己全

面展开，并朝向网络化、实用化方向发展。

大坝安全自动监测系统是充分运用当代检测技术、通信技术、网络技术和计

算机技术产物，通过相应传感器采集现场各大坝测压管水位参数，并传递到工

作与现场远程终端单元RTU进行预解决和存储，依照系统数据传播体制规定，

自动或在接受处处在远端中心管理站指令后将有关参数报送中心站，从而使大

坝管理人员可以及时以便地理解大坝当前状况，提高大坝安全监测实时性、可靠

性和精度，为预报大坝承受能力和预报也许发生事件，为及时采用办法保证大

坝安全运营提高良好数据基本e

重要监测项目及设备

坝监测项水垂渗杨坝坝钢基裂接土泥水水

IXJ

高目坝型平直流压体体筋石缝缝压沙库位

位位量力应温应变力压温

(M)

移移力度力形力度

拱顶△AA**AAA△*AA

重力坝AAAA***AA**AA

<70支墩坝AAA*****AA**A\

船闸△△△*****△△**△

泄水闸AAAA*A**AA*A

拱顶AAA*AA*AAAAAA

重力坝AAAAAAAAAAAAA

支墩坝△AA*AA*A△△A△AA

>70

船闸△AAA*AAAA△AAA

泄水闸AA\A*AAAAAAA

注：“A”为必要观测项，为建议观测项

3.1监测内容、办法

(1)位移变形监测

大坝变形是水电站大坝重要监测项目。又可分为水平位移和垂直位移2个子项。

大多数大坝设有坝顶水平、垂直位移观测，普通每个坝段设1对测点。近几年

对典型坝段水平位移观测较为注重，普通沿坝高布置3个以上测点。

大坝变形监测设备可选取引张线、GPS、固定式测斜仪、静力水准仪等。

当前全自动网络在线监测系统技术方案成熟运用，GPS加北斗方案联合解算,

位移监测精度达到毫米级或是亚毫米级，使得GPS监测设备得了大力施展。

(2)渗流

大坝渗流也是水电站大坝重要监测项目之一。乂可分为渗入压力和渗流量

2个子项。混凝土坝观测设施设在基本廊道，扬压力每个坝段1个测点；渗流

量测点依照排水沟集水状况拟定，普通能测出分区流量和总量。土石坝渗流量都

在坝趾渗水汇集处观测，渗压测点则依照详细坝型布置在坝体浸润线下面或趾

板后等部位。此外，天坝左右两岸山坡还设立地下水位观测项目，以便监测绕

坝渗流状况。

大坝渗流监测重要采用检测设备为渗压计。

(3)应力应变等内观项目

大坝应力应变等内观项目是水电站大坝普通性观测项目，只有某些重要测

点才纳入自动化监测，诸多中低坝都己停测或封存此类观测项目。应力应变等内

观项目在大坝施工阶段应用较为普遍，惯用监测设备有埋入式应变计、钢筋计

等0

(4)环境量观测项目

采用翻斗式雨量计测量降雨量和降雨强度。采用温度计各个坝区别布，实时

采集现场气温变化，然后进行分析。采用气压计分布各个坝区，采集大气压强

值，指引安全监测。

(5)其他传感器项目

可依照实际需求，在监测范畴内安装各种传感器。普通惯用有：混凝土应

变计、应力计、多点位移计、测缝计、水位计、钢筋计、倾角计、测力计、压力

盒等。

水利大坝监测项目

水平位移垂直位移辘助裂壁观测

三要监测水故筑物垂直主要通过坝体受力.库TSffl于硅坝，以坝体内苦对水现瞰产生的裂

向或愈轴线方向的水平位方向位移，以了解各监测岸结构受力及边坡法固的蛤垂浅为基浅，测量坝体

移变化进行监测，可以为部位垂直位移变化是否出受力等情况g映水工建不丽度相对铅至线的变化，长宽、深度错距进行监

边坡可能出现的失皓破坏现不均匀沉陞,与表面位筑物受力状态.以确定坝体的挠曲程度，测、以了墀裳缝的变化

和变形破坏的时(碾供必移互切卜充.情况

要的监测信息,及时对可

通过监测水工建筑物内正垂线

液体勉力水准法部结构之间的挤J动的但酸mt+

全球定位GNSS法变化,外部受水体容量应力应变计

测量机55人

a!2机器人曲联化,间接反映坝多点位移计

±SH2S^<2^tGNSS几何水准体稳定性.

3.2系统构成

大坝安全自动监测系统重要由系统中心站、大坝（副坝）及周边岸堤安全监

测站及远程数据通信网构成，并涉及太阳能供电系统，避雷系统。

大坝安全自动监测系统中心站普通设立在水利大坝管理处（或其他上级管理

部门）。重要由系统实时监控计算机、可选中心站计算机局域网及有关其他工作

站和数据服务器、远程数据通信网前置通信解决器、数据通信设备及运营在系统

实时监控计算机中大坝安全监测管理软件等构成。

大坝监测系统网络图

1、数据采集子系统：由GNSS接受机及其天线构成，GPS加北斗双系统监测

组合可以有效提供高精度解算精度，达到亚毫米级精度。

2、数据传播通讯子系统：依照现场状况，可以选取光纤、无线WIFI及GPRS

方式进行现场数据传播。

数据解决、分析子系统：采用专用SMOS解算软件进行自动化数据解

决、分析。

辅助支持子系统：系统具备完善防雷系统（涉及电力线防雷和直击

雷防护）和稳定供电系统（太阳能、风能和市电结合）。

3.2大坝监测工程选点

3.2.1监测点选取原则

针对小浪底水利大坝特点，结合既有监测系统分布，针对监测设备类型进行

监测点位布置，选点过程中把握了如下原则：

1.安全第一，安装以便。一方面是安装人员能安全到达并实现安装，另一方

面是仪器设备防护安全。

2.通讯、电力条件保障。安装点必要满足监测仪器设备通讯和电力条件。

3.精确性、持续性、有效性。选点位置有助于精确获取大坝水平位移和垂直位移

变化信息，并在相称长时间内达到有效对其监测规定。

4、在既有站点基本保存良好状况下，可以作为GNSS变形监测监测点站使用，只

需要对设备，供电系统稍作修改完善。

本次踏勘选点过程中，严格遵循工作布置原则，进行选点工作。

3.2.2监测手段配备

GNSS双频坝体表面变形自动监测：每个断

面点均要进行坝体表面变形监测，每个接舞

点也均要布设，普通在变形体内部不同特性

部位及变形体外围附近也许遭受危害对象

区域设立监测站点。

4监测系统特点和功能

4.1系统特点

水利大坝安全自动化监测预警系统重要由三某些构成：传感器及数据采集

系统、数据管理系统和数据分析解决及预警系统。

传感器及数据采集系统由雨量监测站、坝体变形监测站、渗压计监测站等某

些构成;

顾客管理和数据库管理模块作为整个系统公用平台，对系统操作人员进行

权限管理，同步采用先进计算机技术，对数据安全进行可靠保证。

无线通信网由GPRS/SMS通讯网构成，主信道采用SMS通信方式，备用信

道采用GPRS/通信方式；

数据分析解决及预警系统由现场广播预警装置、无线预警LED显示终端、

多台裂缝报警器、手机短信等各种方式进行地质灾害预警预报。

数据采集数据管理数据分析

（定制）

1卑：

I~I।I~I

采集方监理方业主监管方3E--

限

IJIJJJI

采・警查询人员文件设务工程(3£--

设置iSV统计管理管理匿理管理

图4-1系统架构示意图

4.2系统功能

1）信息采集监测

实时自动采集雨量、坝体表面变形、垂直位移渗压等信息，生成报文，通过

GPRS/SMS/北斗卫星/3G/4G等通信方式及时把数据传播到监测中心。

2）水利大坝自动化监测预警系统

水利大坝自动化监测预警系统可实现区域内各类监测仪器监测数据实时接受、存

储、管理、维护、查询、记录分析和检索，对达到预警阈值各类监测成果可以对

指定移动通信终端、无线预警广播站多点群发预警信息等功能，具备站点配备、

管理、编辑功能。

3）无线预警系统

无线预警终端功能实现即时提供地质灾害预警信息，滚动发布各种监测设

备监测、报警信息和图文信息；

无线预警广播站安装在受害居民区，用于地方即时信号报警（支持语音、声音报

警），对野外监测预警设备如坝体表面位移、裂缝变形等监测数据达到预定报警

阈值时，即时发送报警信号至受危害居民点，通过中继仪、GPRS或卫星传播方式,

在库区危害区通过电声警报器、扬声器等进行即时报警，并把预警信息即时发送

到有关联系人员和监测中心。

4）系统预警参数、预警阈值设定

依照设备特点及工作区气象、水文等有关资

料，借鉴区域地形地貌、气候条件相类似地

区参数取值，结合各滑坡详细状况，对各监

测预警仪器预警参数、预警阈值进行初步设

定。

5预警系统建设

5.1信息采集监测站建设

♦信息采集监测站重要负责现场原始监测数据采集，具备如下功能特点：

♦自动采集雨量、翅体表面变形、深部优移、渗压、应力应变等信息，通过

GPRS/SMS/北斗卫星/3G等通信方式及时把数据传播到监测中心。

♦采集终端设备主备电源设立自动切换。

♦支持中心下发指令：实时采集召测、远程配各管理等功能。

♦低功耗设计：工作状态＜70mA、休眠＜8mA,平时处在休眠状态，支持远程唤

醒、短信唤醒。

♦支持太阳能锂电池、太阳能板供电、在无日照状况下支持90天供电。

终端数据现场解决，以成果形式上传至信息发布平台。

大容量存储，实现数据海量存储。

现场监测站统一进行电源和通信通道分派，构造合理，避免冲突。

5.1.1前端采集站

5.1.1.1功能简介

水利大坝自动化监测预警系统针对水利大坝堤防库区存在隐患，构造变异

大，崩塌潜在区这些风险较高地方。在每个地灾点设立一种前端采集站，作为监

测设备管理和控制中心。前端采集站建设有统一供电系统和网络通讯模块，统一

控制管理整个监测站设备运营。

对于较小大坝堤防，如果检测设备较集中，数据链路稳定状况下，可以不

用考虑前端采集站，这某些可以省略，可以直接由监测终端将监测数据信息发

回服务中心进行解决。对于大型大坝堤防，如监测区数据传播质量受到影响、则

可以考虑使用前端采集终端进行初步解决。

前端采集站作为次级服务平台，还肩负着现场数据采集管理和初步解算等

功能。现场数据中心，它尚有如下三大功能:

1）数据接受、存储：每处滑坡点设备终端采集原始数据都直接传送至现场站,

并存储。

2）数据初步解决：重要是考虑到GNSS等终端设备原始数据量较大，直接通过无

线网络模块远程传播充数据稳定性、安全性有着明显衰减。将原始数据直接现场

存储、解算，最后以成果形式上传，通过这一方式，一者避免了大量数据直接

上传影响；两者对于提高系统数据完整性也很有保证。

3）自动维护：在现场市电供电切断状况下，可以自动跳转至备用电源。并可以

远程控制滑坡点设备终端重启开关。

5.1.1.2设备简介

前端采集站作为大坝监测站点控制中枢，它由如下设备构成。

表5-1前端采集站设备构成

设备名称备注

IMC智能监测数据采集终端负责大坝监测点终端设备数据采集、存储等

通讯模块负责数据整体上传和远程控制

电源模块负责大坝监测点电源引入和所有设备终端供电

防雷设备为前端设备提供防雷保护

备用电源在市电断开状况下保障大坝监测点终端设备供电

软件负责原始数据解算等

1）IMC智能监测数据采集终端

IMC是集监测数据采集、解算、海量存贮、3G实时自动连线功能为一体智能终

端，广泛应用于各构造体健康监测项目。通过有线方式实现与每个监测站设备

通讯连接，并通过监测终端管理软件控制设备数据采集、解算和上传等功能。

通过监测终端管理软件解决后数据将变得更小、以便数据传播，并将原始数据

保存在IMC智能监测数据采集终端上，进一步提高系统稳定性。

图5-1IMC智能监测数据采集终端

2）通讯模块：负责将单个监测点初步解决后数据传播至信息平台或发布平

台，实现监测点与信息平台之间通讯链接。采用无线通讯方式，借助移动通讯

网络传递数据。

3）电源模块：每个监测点采用市电供电方式，就近在居民点引入电网电

源。通过现场采集站统一配供，并对现场监测设备进行统一管理。

4）备用电源：考虑到存在断电等突发状况，在前端采集站布置不间断供电

系统，并可将•UPS电池组接入到本供电系统，俣证在断电状况下本系统所有在

线监测设备不少于3个小时不间断供电，以应对突发状况。

5）防雷设备：防雷保护系统涉及电源线路防雷保护、通讯线路防雷保护、

室外设备直击雷防护及接地系统四某些。本系统采用了避雷针、天馈防浪涌、信

号防浪涌及电源浪涌保护器，对接入前端采集站设备以及通讯、供电设备进行全

面防护。

采用详细办法如下:

电力线进入UPS之前以及进入设备之前，加装单相电涌防护设备，隔离UPS和

电力线。设备选型为电源浪涌保护器。

图5-2电源浪涌保护器及接地装置

接地系统直接影响避雷防雷能力，对于接地系统有如下详细规定：

1）接地原则联合接地共地不共点，直击雷接地与设备箱弱电接地、采用联合

接地方式，但各自接地线不能直接汇流一点入地；

2）接地分为设备箱弱电接地和直击雷接地：设备箱弱电接地，一端在地脚笼

坑基本上打入地，一端采用10平方铜线为接地汇流线与设备箱接地相连；直击雷

接地，一端打入地、另一端与避雷针基座相连；

3）快装接地级、地脚笼等接地体联合接地，运用16平方铜线（去皮）为3水

平接地体，运用10平方铜线4水平接地体实现三个接地体各自接地；

4）所有水平接地引线和接地体之间连接采用压接方式。

接地注意事项：

1）防雷接地必要不大于10欧姆。

2）两个独立地之间距离必要不不大于3米，否则在两地之间加装等地位均

衡。

3）信号防雷器地尽量与直击雷地分开，目是防止直击雷从地线反击信号设

备。

4）室外接地引线必要与埋地接地装置采用焊接，并作防腐解决（刷沥青等）

5）接地引线线径：机房到室外接地装置引线（圆钢直径要不不大于10n叫扁钢

截面不不大于80nlm2）。

6）铜线与扁铁必要采用焊接或机械式连接，并作防腐解决。

5.1.1.3设备安装调试

前端采集站包括软、硬件设备安装及调试，详细内容如下：

软件某些：前端采集系统软件运营环境安装、数据库安装、采集软件安装等;

硬件某些：GPRS通讯模块、防雷设备、电源模块安装及工控机组装固定等;

调试某些：通讯模块调试、前端系统软件调试、电源模块测试。

5.1.2坝体表面位移自动监测站

5.1.1.1设备简介

项目采用GNSS双频表面位移自动监测站广泛应用于地质灾害监测、地面

沉降监测、尾矿库坝监测、桥梁健康监测、大坝健康监测，大型建筑健康监测

等领域，配套监测软件能提供精准数据参数，报表，趋势分析，报警输出等功

能。

由GNSS天线、GNSS接受机、通讯供电避雷等某些构成，通过多点GNSS

高精度解算技术来解算GNSS观测点坐标，从而达到实时地表变形监测（如，立移

方向、位移速率、合计位移等）

图5-3GNSS位移监测系统构造图

5.1.2.2技术指标

考虑大坝所处地形地理位置，监测主机接受卫星信号特点，建议采用北斗、

GPS、GLONASS三星多频型GNSS定位设备，以保证精度。

监测接受机性能参数：

GNSS性能规格

接受类型：GNSS多频RTK带载波相位

可接受信号：GPS,GLONASS,BeiDou,Galileo和QZSS

通道数：372

GPS敏捷度：-142dBm

SBAS跟踪：3通道，并行跟踪

更新率：1Hz原则，10Hz或20Hz可选

水平精度:

平面精度：2mm+1ppm

高程精度:5mm+1ppm

授时(1PPS)精度：20纳秒

冷启动：＜60秒

温启动：＜30秒

物理尺寸:108mm*90mm*40mm

监测仪表箱：

物理指标：

机箱尺寸(CM):长X宽X高：30X10X40

太阳能板尺寸(CM):100X100

支架高度：2米(顾客可依照需要定制)

底部金属脚板(CM):30X30

技术指标：

同步可兼容使用无线网桥、光缆、电台通讯。

国外原装进口OEM主板。

太阳能电池板功率：100W

蓄电池1OOAH,12V

工作环境：

无太阳光补充状况下运营5-7天。

工作温度：-25°^60°

工作湿度：95%

图5-4现场安装图

图5-5示意图

5.123设备安装调试

水利大坝表面位移变形监测系统采用单基点解算方式，在大坝外围稳定区

设立2-3个基准站和，在大坝体上断面区，受水压力区，接缝区等设立各种变

形监测点位。在基准点上将天线固定在安装支架或监测墩上，基准站主机安装在

现场站内：监测点位置通过地质勘查拟定，在距离适当状况下将主机安装在前端

集成站内，以便保护。

1)选点

GNSS观测站选址流程重要涉及踏勘和分析两个阶段。踏勘工作重要是在拟

选位置实地察看观测条件，与否具备良好卫星跟踪条件，测站视场与否开阔，

高度角10°以上有无障碍物，与否有站址周边地形地貌图纸资料等。分析工作

重要涉及进行高度角10°以上成功跟踪卫星数据比例测试、数据完整性测试、

周跳测试、接受机时钟测试、多途径测试等工作。其中，基准站规定选在远离大

坝堤防之外，点位稳固地方；监测站点要结合大坝和设计规定合理分布。

2)GNSS天线安装

观测墩顶上安装强制对中器顶端加工有5/8英制螺旋以固定GNSS天线，天

线柱下端通过螺栓与GNSS天线底座牢固连接，要保证整个天线安装装置与观测

墩形成一种整体。

GNSS天线安装时，考虑天线对空通视规定、天线安放稳定性、天线维护便

利性等因素.

3）GNSS接受机安装

将GNSS天线与接受机连接好之后，连接PWR接口接通电源，需及时查看

GNSS接受机各状态信号批示灯状况，检查GNSS天线与接受机连接状况。

4）调试

通过软件对GNSS接受机各项参数如采集频率、位移基准、数据转发端口等

进行设立。

5）注意事项

在设备调试前，检查电源输出纹波质量，电源间断时间符合规定，通电开机要

重复开关多次测试主机性能，观测主机运营状况。

5.13深部位移监测站

5.1.3.1设备简介

深部位移是依照大坝库区地质环境而有需要选取性进行。深部位移量是对大坝

堤防隐患区构造扰度变形直接反映，这某些变化能反映大坝库区对周边地质环

境影响作用，是影响库区环境稳定重要因素。项目采用一组内部测斜仪对也许

崩塌区、滑坡区内部构造扰度变形进行实时、持续监测，所用设备为GNTB型

固定式测斜仪。监测点位选用需要结合地质勘查报告和现场地形状况拟定。仪

器采用打孔安装方式，采用钻孔机打孔时孔径规定不不大于75mm,孔深规定穿

过最下一层滑面。在每个孔位不同深度安装一组（3支）内部测斜仪，仪器沿

着铅垂线方向在滑坡面指定勘测位置进行安装。

图5-6GN-1B固定式测斜仪

GNTB固定式测斜仪由固定式测斜仪、测杆、导向轮、连接软缆、传播电缆等构

成。测斜仪采用是耐冲击型倾斜传感器，可靠性好稳定期间快，安装附件少组

装以便，配合测斜管使用，可以便实现测量自动化，广泛合用于测量土石坝、

面板坝、边坡、路基、基坑、岩体滑坡等构造物水平或垂直位移、垂直沉降及滑

坡监测。

5.1.3.2技术参数

表5-2GN-1B固定式测斜仪参数表

名称GN-1B固定式测斜仪

测杆直径25/38mm

测杆轮距500mm

单孔测点1〜12点

测量范畴±15°

敏捷度W9'

工程最小读数(rom/500mm)±0.02

测量精度±0.1%F.S

5.1.3.3安装调试

监测站数据通过特定测量模块控制数据采集，并采用有线传播方式连接至前端

采集站IMC采集终端，由IMC采集终端接受数据或者控制命令并最后进行数据

接受与上传。每支测斜仪都通过有线电缆连接至测量模块，通过特定测量模块装

置实现数据统一控制、管理。详细设备安装调试过程如下：

(1)钻孔

采用工程钻探机，普通采用6108cm钻头钻孔，为了使管子顺利地完装到

位普通都需比安装深度深某些。钻头钻到预定位置后，不要及时提钻，需把泵

接到清水里向下灌清水，直至泥浆水变成清混水为止，再提钻后及时安装。

无论何种土质，钻孔均宜采用岩芯管冲击法干钻，并对岩芯作编录描述。禁止

用泥浆固壁。需要防止塌孔时，可采用套管护壁，如预计难以拔出，应事先在

监测部位套管壁上钻好透水孔。终孔后应测量孔斜，以便精准拟定测点位置。

(2)测斜管安装固定

测斜管由连接头和导管构成。最底部一节应做好防渗解决。外部包扎足以防止

土颗粒进入无纺土工织物，管底封闭，不留沉淀管段。导管长度视管材和埋设

以便而定。两端接头处宜用外丝扣，用外箍接头相。

图5-7测斜管示意图

埋设多管时，应依照装管数量及其直径，自下向上逐级扩径，原则上每增

长一根测管相应孔径至少扩大一级。自上而下逐级成孔。自下而上逐管埋设。

工程测斜管普通选用内径约58mm直径，以轻松下管为宜。测斜管安装质量

是测试效果核心，应当遵循如下环节：

1）管子普通长度为2米/根，4米/根两种，连接办法是采用插入连接法，一方

面拿起一根测斜管，在没有外接头一端套上底盖，用三只M4X10自攻螺钉探

紧，（这是每孔最下面一节管子）就可向孔内下管子了，下一节，再向外接头内

插一节管，这时必要注意是一定要插到管子端平面相接为止，再用二只M4X10

自攻螺钉把它固定好，才算该接头连接完毕，按此办法始终连接到设计长度。

2）管子安装到位后，需要调正方向后才干回填，调正方向规定是，管子内壁上

有两对凹槽，一方面需把孔口以上那节测斜管上外接头拿掉（松开三只螺钉就可

以拿掉了）才干看清管为凹槽，需要把管内一对凹槽垂直于测量面就可以了，转

动管子就可以实行，一人转不动时，可用多人，转动前可先把管子向上提起后

再转动对准，对准后再把管子压到位，方向就调正好了盖上盖子，拧好螺钉就

可以回填；

图5-8测斜管安装示意图

3）当确认测斜管安装完好后即可进行回填（普通用膨润土球或原土沙）o在下

管子时为减少其浮力，可向管内充清水（自来水、河水等）一边下管子，一边充

清水，直至能顺利地放到位。清水也不能放得太多，否则管子会迅速下沉，使

人抓不住而掉在孔中，无法继续工作。但管子所有（一孔）下到位置后，一定要

把清水布满，这样做可减少泥浆进入管内形成沉淀。回填时每填至3〜5nl讨要

进行一次注水，使膨润土球或原土沙遇水后，与孔壁结合牢固，直至孔口。

4）测斜管地表管口段浇注混凝土，做成混凝土墩台以保护管口和管口转角

稳定性。墩台上应设立位移和沉降观测标点。

5）露在地表上测斜管应注意做好保护，盖上管盖，防止物体落入。

6）安装完毕后测斜管应先用模仿测斜仪试放，试放时测斜管互成900两个导向

槽都应从上到下试放到，保证模仿测斜仪顺测斜管能顺畅通过。

（3）安装检测及防护

测斜管安装完毕后，需要立即采用仪器进行吊拉测试，以拟定测斜管安装

与否合格。

测斜仪安装完毕之后，应尽快安设管口保护装置。管口保护装置，普通可采用

混凝土预制件、现浇混凝土或砖石砌筑，但均规定构造简朴、牢固，能防止雨水

流入和人畜破坏，并能锁闭目启动以便。

（4）原始资料记录

在从钻孔始至敏捷度检查合格止全过程中，应随时记录和描述关于状况及

数据，必要时需取样进行干密度、级配和渗入等实验。

埋设前，应对钻孔深度、孔底高程、孔内水位、有无塌孔以及测斜管加工质

量、各管段长度、接头、管帽状况等进行全面检查并做好记录。

测斜仪在安装完毕之后，通过采集模块设备读取其数据作为初值，以1-3天为

观测期，直至测管稳定，再次读取测斜仪数据•，作为最后初始值。

竣工时需提交完整测斜管资料，并存档妥善保管。

（5）注意事项

深部位移设备采用是钻孔安装方式，仪器深部并不会裸露在外，做好管口保护

装置即可，可不建设围栏。

5.1.4雨量监测站

水利大坝库区灾害发生与降雨量、降雨持续时间、降雨雨型有着密切关系，不同

雨型降雨诱发库区周边连带地质灾害机制有着明显不同。台风降雨型、持续强降

雨型、局部暴雨型诱发地质灾害规模、时间等有着各自特点。本项目需要在库区

上游，库区下游，库区2岸不同地带均要设雨量监测站。

5.1.4.1设备简介

项目采用雨量监测站由雨量计及PVC立柱墩（或镀锌钢支架，视详细状况而

定）等构成，雨量计采用JDZ02-1型翻斗式雨量计。具备雨量数据智能采集，长

期固态存储和远距离传播功能。本项目雨量监测站数据通过水工电缆直接连接

至工控机，可实现低功耗工作模式下双向通信。

图5-9JDZ02-1型翻斗式雨量计

5.1.4.2设备安装调试

本系统雨量监测通过翻斗式雨量计及其配套设施来实现对库区降水量长期监测。

建议在前端采集站周边选用一空旷高地建墩（或者是镀锌钢管支架，视详细状

况而定）安装，可减少设备建设占地，提高增长设备稳定性和安全性。通过雨量

计自动获取雨■数据，以及依照降雨量状况预测库水位发展趋势，绘制历史降

雨量曲线图。将雨量计布设到基准点处，便于接入和管理。

5.1.5裂缝监测

裂缝预警伸缩仪重要车•对对大坝周边崩塌滑坡体位移进行监测预警，可以同步

对一种主滑坡体各种活动裂缝进行多级监测，该某些监测是依照项目实际选取

性实行。

5.151设备简介

裂缝预警伸缩仪重要应用于滑坡、崩塌、地面塌陷和不稳定性斜坡体地表

变形位移监测预警，位移达到预定阈值则报警，提示附近受灾居民注意防灾。

本系统裂缝预警伸缩仪重要涉及位移计、通讯模块、设备保护箱、监测点固定

墩、测杆套管等。

裂缝预警伸缩仪采用重要设备为位移计，它重要以可伸缩测杆为主。安装

简便，使用以便，待机状态过程不消耗电能，需要监测时，通过系统软件控制

启动即可，不需要人工进行干预“监测点数据经前端集成软件解决，达到预警

条件时，直接通过无线预警广播站和无线预警LED显示终端发布。

本项目采用VWD-25O型位移计外观构造如下所示。

图5-11VWD-250型位移计

当被测构造物发生变形时将会引起位移计位移，经万向连轴节传递给二级机械

负放大机构，经负放大后位移传递给振弦转变成振弦应力变化，从而变化振弦

振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传播至读数

装置，即可测出被测构造物位移量。

表5-4VWD-250型位移计技术参数

预警量程0—300mm

供电电压直流1.2V

敏捷度mm/FW0.1

测量精度：F.S^0.1%

通讯方式GPRS（或CDMA）/SMS/USB,北斗卫星短信（可

选）

5.1.5.2安装调试

裂缝预警伸缩仪重要针对崩塌滑坡体位移和危岩进行监测，可以同步对一种主

滑坡体各种活动裂缝进行多级监测，监测预警量程0—

300毫米。裂缝预警伸缩仪采用南京葛南实业有限公司

生产VWD-250型位移计，其安装调试过程重要是针对

连接锚头固定位置、测杆走向、不锈钢护管固定等，监

测点位置需实地踏勘并结合地质勘查报告确认。

其详细安装调试环节如下：

1.依照设计拟定埋设位置和方向，沿滑坡带方向在裂缝两侧安装部位分别设

立固定墩和监测点定位墩，并通过测杆进行连接。

2.将装配好配件位移计与测点上固定锚杆或同定配件连接在一起（按实际需

要拟定与否需要安装测杆保护管），然后拟定好传感器测杆初始位置，调节好各

连接件互相位置并紧固。

3、在位移计与监测定位墩之间通过不锈钢护管（或者硬质PVC管）套管保

护，并通过套管固定.如果两者距离较长，可架设多根不同尺寸套管，并依照实

际状况在中间架设套管支架进行支撑，防止套管下弯。

4.将位移计一端接入振弦采集模块，并通过采集模块将数据发送至前端工控

机进行相应解算。

5.将位移计数据解算成果通过无线预警广播站和无线预警LED显示终端发

布。

6.安装设立完毕后，要检测预设报警阀值能否报警，可采用人工拉动测杆进行测

试。

7、本装置未设电源开关，但需要监测时，只需通过系统软件控制启动测量，便处

在工作状态。

8、设备尽量避开牲口活动区，防止被破坏。做好传感器和测杆保护工作。

5.1.6裂缝报警器

5.171设备简介

本系统裂缝报警器重要采用中华人民共和国地质调查局水文地质环境地

质调查中心生产裂缝报警器。小量程裂缝位移报警器，重要应用于崩塌、滑坡

和不稳定斜坡体表面和其上建筑物裂缝位移监测预警。当裂缝位移达到预定阈

值则报警，通过响亮蜂鸣器提示附近居民注意防灾。

图5-13裂缝报警器

Z-L-2型裂缝报警器传感器和报警主机采用非接触式监测预警，耗电微小，纽

扣电池供电，有电源开关，监测时打开开关即可。

5.1.7.2安装调试

（一）准备工作

由专业技术人员（或监测人员）对灾害体、房屋裂缝进行野外实地调查选

取监测目的。

普通选取两侧不是很破碎主体裂缝作为监测部位，裂缝两侧尽量平整，并且

干净无浮土等松散物。

（二）裂缝报警器安装

1.将墙体或岩体裂缝两侧解决干净，并贴上一段十几厘米长宽透明胶带，用

刀片沿裂缝割断胶带。

2.安装前，应检测裂缝报警器能否正常工作。

3、把报警器背面胶纸撕开，横向固定于裂缝一侧，在裂缝另一侧固定一颗

钉子，拉线一头缠绕于钉子上，保持拉线处在绷直状态（或依照预定报警值调节

拉线松紧度），这样报警器就处在工作状态。

4、如果安装在室外，一定要考虑防雨办法，以免影响报警器正常工作。

（三）防护防盗工作

裂缝报警器最佳外用防腐蚀盒子罩住，并锁上，防止偷盗，雨水等破坏。

5.1.7无线预警广播站

5.1.7.1设备简介

无线预警广播站是一款集计算机网络、管理平台、电源模块、GPRS通讯模块、

北斗通信模块、中央控制模块、监听模块、功放模块为一体高科技设备，重要用

于地方即时信号报警，对野外监测预警设备如地表变形、裂缝变形、地声设备、

泥水位等监测数据达到预定报警阈值时，即时发送报警信号至受危害居民点，通

过中继仪、GPRS或卫星传播，在灾害危害区通过电声警报器、扬声器等进行即时

报警，并把预警信息即时发送到有关联系人员和省级监测中心。

5.1.7.2技术参数

表5-5

无线报警距离2-5km

可接受无线报警50路

报警声压>120db

FM发射频率60〜160MHz内任选,步进0.05MHz

EGSM900：TX：880-915MHz,RX：925-960MHz

GSM通讯频段

EGSM1800：TX：1710-1785MHz,RX：1805-1880MHz

FM发射功率100W

调频信噪比260dB

非线性失真W1%

工作电压：支持12Y和220V双供电系统,AC：220V+15%—25%,DC：12V

环境温度<95%

工作温度-25℃~+6()℃

5.1.8灾害信息中心建设

本某些建设可以依照实际状况变化建设地点或是选取性实行。

5.1.8.1整体构造

信息中心作为系统整体运营枢纽在物理层重要由网络设备（互换机、路由器

等）、LED电子显示屏、服务器、机柜等构成。在应用层重要由自动化监测系统平

台、网络平台和操作平台三某些构成。

水利大坝安全自动化监测预警系统平台负责数据存储、分析、系统管理等过程;

网络平台涉及系统网络构造搭建、信息对外发布；操作平台重要涉及系统寻常管

理和维护，涉及监测报表整顿等。

5.1.8.2设备简介

灾害信息中心作为水利大坝及其周边库区地质灾害数据信息展示平台，其

重要硬件设备如下：

(l)LED电子显示屏

本项目提供LED电子显示屏具备清晰度高、质量稳定、寿命长，显示功能灵活

多变特点，十分合用于计算机信息、图形、图画以及二三维动画播放。

图5-14LED电子显示屏

子JTflXAW设3

图5-15监控室LED显示屏接线示意图

LED技术参数如下表:

表5-6技术参数

名称技术参数

防护：正面IP65背面1P54

视角：水平140°,垂直140°

存