CN106448071A - 基于互联网远程管理的大坝强震动安全监测与预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于互联网远程管理的大坝强震动安全监测与预警系统，所述系统包括：大坝强震监测设备、接收大坝强震监测数据的采集服务器、远程管理服务器。所述大坝强震监测设备，包括多个拾振器、多通道动态数据采集仪。所述采集服务器上运行大坝强震监测系统软件（包含：大坝强震采集软件、大坝强震分析软件、大坝强震安全评估软件）、设备端管理系统软件和大坝安全监测系统的软件接口。所述远程管理服务器上运行远程管理系统软件。本发明通过大坝的强震动响应对大坝震后安全进行快速分析评估和报警，为大坝抗震减灾提供支持，实现了远程管理、无人值守以及数据库管理。

Description

基于互联网远程管理的大坝强震动安全监测与预警系统

技术领域

本发明涉及一种大坝的强震动监测技术。尤其涉及一种能够进行远程管理、能够对大坝强震动响应进行快速分析、能够对大坝强震后是否安全进行评估和预警，能够为大坝震后减灾快速提供技术支持的大坝强震动安全监测系统。

背景技术

大坝强震动监测系统是通过布置在大坝关键部位的拾震器（加速度传感器）实时监测大坝各个位置的震/振动响应的动态监测系统，当大坝遭遇地震、爆破时产生较大震/振动时，可以记录大坝的强震动响应。

通过大坝的强震加速度响应可以校验和复核大坝结构的抗震设计，提升人们对大坝结构在实际地震特别是强震下非线性响应规律的认识，推动大坝抗震技术发展。

大坝由震害到溃决有个发展过程，如果及时采取有效的工程应急措施，可以尽可能避免水库大坝溃坝、大大减轻或避免大坝地震次生水灾，保障大坝下游城市人民的生命和财产安全。

大坝强震动监测获取的加速度响应数据不仅能够快速体现了大坝结构在强震下结构的响应，通过对大坝强震加速度数据的分析可以获得大坝在强震发生时的结构动态特性的变化。当大坝遭遇强震时，及时分析处理监测得到的大坝强震动加速度响应数据，可以快速评估大坝震害、正确评价大坝震后安全，可以作为大坝震后的防震减灾提供技术支持。

现有大坝的强震监测多数采用通用的强震仪，这些强震仪能够实现对大坝强震动响应的采集，但并没有针对大坝强震动安全进行快速分析和判断的系统软件和方法，无法为大坝震后减灾快速提供技术支持。

我国现有大型水库（库容大于1.0亿/m3）420余座，中型水库（库容1.0~0.1亿/m3）2700多座，小型水库（库容0.1~0.0001亿/m3）84000余座。这些水库大坝特别是建于西部强震区的高坝大库，时刻面临着强震的潜在威胁。因此基于大坝抗震减灾目的，保障大坝震后安全、减少和避免水库大坝的次生水灾，亟需一种能够大坝强震动监测与快速处理分析紧密结合，震后能对大坝震后安全进行判断和报警的大坝强震动安全监测系统。

发明内容

本发明创造的目的就是基于目前大坝强震动安全监测领域的迫切需求，提供一种能够进行互联网管理，并且具有大坝强震数据快速处理分析以及能够对大坝强震后安全进行分析评估和报警功能的大坝强震动安全监测与预警系统。

本发明采用如下技术方案：一套大坝强震监测设备、一个接收大坝强震监测数据的采集服务器、一个或多个远程管理服务器。

上述大坝强震监测设备，包括多个拾振器（加速度传感器）、一台或多台多通道动态数据采集仪。拾振器安装于关乎大坝结构安全的多个关键测点部位。多通道动态数据采集仪同步采集多个拾振器的信号。

上述采集服务器上运行大坝强震监测系统软件（包括：大坝强震采集软件、大坝强震分析软件、大坝强震安全评估软件）、设备端管理系统软件和大坝安全监测系统的接口软件。

上述采集服务器上安装的大坝强震采集软件，可以进行设备参数设置、实时显示各通道波形数据，能够采集大坝强震动响应数据。强震触发方式采用多通道联合触发采集以及多种强震触发判断方式，可以有效避免强震误触发采集，可以保证系统无人值守、自动监测。可以将定时采集和强震触发采集结合，在不影响自动采集的基础上定时采集大坝脉动数据用来定期分析大坝日常特性变化作为大坝健康诊断依据之一。

上述采集服务器上安装的大坝强震分析软件，可以分析大坝强震数据，快速形成大坝强震动响应报表和大坝强震响应信息文件；可以进行强震动波形回放显示、分析处理和打印输出。大坝强震动信号可以自动处理与分析分析，具体功能包括对地震信号的积分变换，趋势项、噪声剔除，滤波变换，频谱分析等；可以波形浏览，数据截取，图形输出，数据统计分析等功能。

上述采集服务器上安装的大坝强震安全评估软件，可以对大坝强震动数据进行大坝安全评价指标分析，分析安全指数、震害危险指数，归纳震害等级，判断分析大坝震时安全状态、形成大坝强震安全评估警报信息文件。

上述采集服务器上安装的设备端管理系统软件，可以对远程管理命令进行接收和执行，可以对大坝强震响应信息进行自动化数据库管理，可以向远程管理端服务器发送大坝强震安全评估警报信息。

上述采集服务器上安装的大坝安全监测系统软件接口，可以将大坝强震安全评估警报信息按特定的数据格式进行包装后发送给大坝安全监测系统，通知大坝安全监测系统进行大坝变形、渗流量等参数加密监测，从而实现大坝动态监测与静态监测有机结合，对震后大坝安全进行全面的监测和评估，更好地保障大坝震后安全。

上述远程管理服务器上运行远程管理系统软件，可以对大坝强震监测系统进行远程管理，包括：远程开启与关闭强震动监测系统、远程系统参数设置、远程在线示波和采集、远程采集设备状态查询、远程数据库查询与管理。可以接收警报信息并发布安全警报。可以通过远程管理服务器自动接收不同流域内多个大坝强震台站发送过来的警报信息，因此通过一个远程管理中心的远程管理系统可以获知流域内不同台站的震情信息。管理部门当警报接收后可以根据警报内容对流域内各个大坝的震情进行判断，根据震情，决策部门可以及时有效地统筹制定区域减灾应急措施。

上诉对本发明结构和功能的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点。

1、震后可以对大坝强震动安全进行快速分析和判断，为大坝震后的防震减灾快速提供技术支持。本发明可以对大坝强震数据进行快速分析处理，判断分析大坝震时安全状态、形成大坝强震安全评估警报信息文件，发送警报信息进行大坝的强震安全预警。

2、有效避免强震误触发采集。本发明采用多通道联合触发，加上数字滤波技术减少噪声干扰，尽量避免误触发事件产生。

3、多种强震触发判断方式，实现系统无人值守、自动监测。本发明具有多种方式联合触发功能，可以更好适应大坝强震动监测状态，实现大坝强震监测系统无人值守、自动监测。

4、通过数据库有效管理强震数据。本发明可以通过设备端管理系统软件，强震动信息能够自动化录入数据库。通过数据库可查询和管理大坝强震数据，包括大坝强震台基础信息、强震警报信息、强震信息、强震明细信息等。

5、统筹管理流/区域内大坝强震监测系统。本发明对远程管理服务器进行设置后，远程管理系统可以自动接收流/区域内多个不同大坝强震台站在强震后通过网络发送过来的警报信息，因此一个远程管理中心的远程管理系统可以同时获知流域内不同大坝的震情信息。管理部门当警报接收后可以根据警报内容对流/区域内各个大坝的震情进行判断，根据震情，决策部门可以及时有效地统筹制定区域减灾应急措施。

6、动静结合，更好地评估大坝的强震安全状态。本发明通过数据接口与大坝安全监测系统（静态监测）相结合，在强震发生后，本发明快速对大坝强震进行安全判断评估后，发送特定格式的强震评估信息给大坝安全监测系统，及时通知大坝自动化安全监测系统进行加密监测，通过对大坝变形、渗流量等参数的加密监测，从而更好的分析判断大坝震后安全。

7、定期分析大坝日常特性变化对大坝进行健康诊断。本发明可以将定时采集和强震动触发采集结合，设置定时采集后，系统可以在不影响触发采集的基础上定时采集大坝脉动数据用来定期分析大坝日常特性变化，将分析结果作为大坝健康诊断依据之一进行健康诊断。

附图说明

图1是本发明在大坝遭遇强震后对大坝强震动信号进行采集、分析、评估、发送信息和报警的工作流程图，其中虚线框内为本发明内容。

具体实施方式

本发明——基于互联网远程管理的大坝强震动安全监测与预警系统，主要适用于大坝等水工建筑物上，对大坝等水工建筑物的强震动响应进行监测分析，并对其震后安全进行评估和预警。根据规范要求在水工建筑结构反应关键和敏感部位进行测点布置，在这些测点上布置单向或三分向加速度拾振器。拾振器信号通过屏蔽电缆传输到按信道分配做好标记后连接到多通道动态数据采集仪上。采集仪连接采集服务器到通电并启动。

在采集服务器上安装运行大坝强震监测系统软件、设备端管理系统软件和大坝安全监测系统的接口软件。

通过大坝强震监测系统软件对多通道动态数据采集仪进行设置，设置完成包括：各通道基本参数、采样参数、触发设置、定时采集设置、报警设置等参数后，通过实时示波确认各通道信号正常后进入采集触发等待状态。采集仪对信号进行动态采集，采样率一般在200Hz。

在设备端管理系统软件上启动数据管理界面，按要求输入台站基本信息。设置好管理人权限、远程查询密码和远程管理密码等有关远程管理的参数。保持设备端管理系统软件处于运行状态。

设置大坝安全监测系统软件的接口参数，主要包括需要发送强震信息最小加速度估值或最低烈度，大坝安全监测系统的Ip地址、端口号等参数。发送测试信息保证信息接口运行正常后，保持软件接口正常运行。

将采集服务器设置为通电启动。在大坝强震监测系统软件上点击“启动自动运行”按键，在设备端管理系统软件点击“启动自动运行”按键，将大坝强震监测系统软件和设备端管理系统软件设置为自动运行状态。保证在无人值守状态下，如果现场发生偶尔断电现象后，在电源正常后服务器和系统软件可以自动启动和运行并处于采集待触发状态。

在远程管理服务器上运行远程管理系统软件，可以对大坝强震监测系统进行远程管理测试，测试包括远程开启与关闭强震动监测系统、远程系统参数设置、远程在线示波和采集、远程采集设备状态查询、远程数据库查询与管理等功能。采集服务器上设备端管理软件通过信息发送栏编写警报测试信息，向远程管理服务器发送警报测试信息，远程管理服务器端接收到警报信息并报警，表明报警通讯正常。在功能测试正常后，保持远程管理系统软件正常运行，等待接收强震警报信息。

采集服务器和远程管理服务器以及系统软件正常运行后，如果发生大坝附近发生强震，采集服务器的系统软件将触发采集分析数据，评估安全状态，发送警报、强震动信息。远程管理服务器的远程管理系统即时接收警报信息，启动警报界面和发出警报声音，管理决策部门接收到大坝的震情信息后迅速进行研判，快速启动强震减灾应急预案。

Claims (10)

1.一种可以互联网远程管理，具有大坝强震动数据快速处理分析能力且能够对大坝强震后安全进行快速分析评估和报警功能的大坝强震动安全监测系统，其特征在于，所述系统包括：大坝强震监测设备、接收大坝强震监测数据的采集服务器、远程管理服务器。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述大坝强震监测设备，包括多个拾振器（加速度传感器）、多通道动态数据采集仪，拾振器安装于关乎大坝结构安全的多个关键和振动敏感的测点部位，记录大坝强震下加速度响应，多通道动态数据采集仪同步采集拾振器信号。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采集服务器上运行大坝强震监测系统软件（包括：大坝强震采集软件、大坝强震分析软件、大坝强震安全评估软件）、设备端管理系统软件和大坝安全监测系统的接口软件。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述集服务器上安装的大坝强震采集软件，可以进行设备参数设置、实时显示各通道波形数据，能够采集、发送大坝强震动响应数据；强震触发方式采用多通道联合触发采集以及多种强震触发判断方式，可以有效避免强震误触发采集，可以保证系统无人值守、自动监测；将定时采集和强震触发采集结合，在不影响触发采集的基础上定时采集大坝脉动数据用来定期分析大坝日常特性变化作为大坝健康诊断依据之一。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采集服务器上安装的大坝强震分析软件，可以分析大坝强震数据，快速形成大坝强震动响应报表和大坝强震响应信息文件；可以进行强震动波形回放显示、分析处理和打印输出；强震分析处理功能包括对地震信号的积分变换，趋势项、噪声剔除，滤波变换，频谱分析等自动处理与分析；多通道波形浏览显示，数据的截取，图形的输出，数据的统计分析等功能。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采集服务器上安装的大坝强震安全评估软件，可以对大坝强震数据进行大坝安全评价指标分析，分析安全指数、震害危险指数，归纳震害等级，判断分析大坝震时安全状态、形成大坝强震安全评估警报信息文件。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采集服务器上安装的设备端管理系统软件，可以对远程管理命令进行接收和执行，可以对大坝强震响应信息进行数据库自动化管理，可以向远程管理端服务器发送大坝强震安全评估警报信息。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采集服务器上安装的大坝安全监测系统软件接口，可以将大坝强震安全评估警报信息按特定的数据格式进行包装后发送给大坝安全监测系统，通知大坝安全监测系统进行大坝变形、渗流量等参数加密监测，从而实现大坝动态监测与静态监测有机结合，对震后大坝安全进行全面的监测和评估，更好地保障大坝震后安全。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远程管理服务器上运行远程管理系统软件，可以对大坝强震监测系统进行远程管理（包括远程开启与关闭强震动监测系统、远程系统参数设置、远程在线示波和采集、远程采集设备状态查询、远程数据库查询与管理），可以接收警报信息并发布安全警报。

10.可以通过远程管理服务器自动接收不同流域内多个大坝强震台站发送过来的警报信息，因此通过一个远程管理中心的远程管理系统可以获知流域内不同台站的震情信息，管理部门当警报接收后可以根据警报内容对流域内各个大坝的震情进行判断，根据震情，决策部门可以及时有效地统筹制定区域减灾应急措施。