CN108613701A - 一种大坝的远程监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大坝远程监测系统及方法，其中，系统包括：大坝监测设备、地面终端、由多颗物联网数据通信卫星组成的物联网星座、地面中心和监测平台；大坝监测设备用于采集被监测大坝的状态数据，并将被监测大坝的状态数据发送至地面终端；地面终端用于接收状态数据，并将该状态数据发送至物联网星座中的物联网数据通信卫星，物联网数据通信卫星用于接收状态数据，将该状态数据发送至地面中心，地面中心进一步将接收到的数据发送至监测平台；监测平台用于基于接收到的状态数据和预设的安全警戒阈值，判断被监测大坝是否存在安全隐患。本发明能够对大坝进行远程监测，不受地域环境的限制。

Description

一种大坝的远程监测系统及方法

技术领域

本发明涉及工程大坝技术领域，具体而言，涉及一种大坝的远程监测系统及方法。

背景技术

大坝建成后，使用过程中会产生沉降、位移、倾斜、裂缝等变形情况，如果变形超过规定限度，将会影响大坝正常使用，严重时还将危及大坝安全，因此，对大坝变形进行监测是十分必要的。

现有技术中，大坝变形监测大多采用人工定期巡检方式，由于大坝所处的特殊地理环境，比如临近河海、地域偏远等，人工巡检具有一定的危险性，并且人工定期巡检难以保证能够及时发现问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大坝的远程监测系统及方法，以便于对大坝进行远程监测。

第一方面，本发明实施例提供了一种大坝的远程监测系统，包括：大坝监测设备、地面终端、由多颗物联网数据通信卫星组成的物联网星座、地面中心和监测平台；

所述大坝监测设备用于采集被监测大坝的状态数据，并将所述被监测大坝的状态数据发送至所述地面终端；其中，所述大坝的状态数据中包含有所述被监测大坝的标识；所述地面终端用于接收所述状态数据，并将该状态数据发送至所述物联网星座中的物联网数据通信卫星，所述物联网数据通信卫星用于接收所述状态数据，对所述状态数据进行存储，在运行至地面中心上方时，将该状态数据发送至所述地面中心，所述地面中心进一步将接收到的状态数据发送至监测平台；

所述监测平台用于基于接收到的被监测大坝的状态数据和预设的各项状态数据的安全警戒阈值，判断所述被监测大坝是否存在安全隐患。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述大坝监测设备包括：激光准直仪、振动传感器、应变传感器、测斜仪和压力传感器中的任意一种或多种。

结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述大坝监测设备，包括：环境监测传感器，用于采集被监测大坝所处的环境信息数据，所述环境信息数据包括：温度数据、湿度数据、风力数据和降水数据。

结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述大坝监测设备还包括：图像采集部件、图像采集处理器和补光元件；

所述图像采集部件用于采集包含被监测大坝的图像，所述图像采集处理器用于接收所述图像采集部件的触发信号，控制所述补光元件进行补光。

结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述监测平台还用于：判断被监测大坝出现安全隐患时，基于所述被监测大坝的位置信息和预设的地图匹配出所述被监测大坝所对应的管理站点；其中，所述管理站点为负责对大坝进行维护的监管维护中心；

并发送提示信息至所述管理站点对应的用户端。

结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述监测平台还用于接收用户端的数据获取请求，响应于该请求将所述状态数据按照预设的形式发送至所述用户端。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述物联网数据通信卫星上搭载有数据采集系统DCS载荷。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面第七种可能的实施方式，其中，所述地面终端包括：DCS终端。

上述实施例中可以包含有以下积极效果：通过采用卫星进行数据的通信传输，将采集的被监测大坝的状态数据传输至监测平台，由监测平台进行对被监测大坝的远程监测，与现有技术中的采用人工进行大坝监控的方法相比，其能够进行远程监测，且具有通信可靠、不受地域环境限制、通信传输距离更远的优点。

第二方面，本发明实施例还提供了一种大坝的远程监测方法，包括：

大坝监测设备采集所述被监测大坝的状态数据，并将所述状态数据发送至地面终端；其中，所述状态数据中包含有所述被监测大坝的标识；

所述地面终端接收所述状态数据，将所述状态数据发送至物联网星座中的物联网数据通信卫星；

所述物联网数据通信卫星接收所述状态数据，对所述状态数据进行存储，当所述物联网数据通信卫星运行至地面中心上方时，将所述状态数据发送至所述地面中心；

所述地面中心接收所述状态数据，并将所述状态数据发送至监测平台；

所述监测平台基于接收到的被监测大坝的状态数据和预设的各项状态数据的安全警戒阈值，判断所述被监测大坝是否存在安全隐患。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述方法，还包括：

所述监测平台判断被监测大坝出现安全隐患时，基于所述被监测大坝的位置信息和预设的地图匹配出所述被监测大坝所对应的管理站点；其中，所述管理站点为负责对大坝进行维护的监管维护中心；

发送提示信息至所述管理站点对应的用户端。

上述实施例中可以包含有以下积极效果：上述方法中通过采用卫星进行数据的通信传输，将采集的被监测大坝的状态数据传输至监测平台，由监测平台进行对被监测大坝的远程监测，与现有技术中的采用人工进行大坝监控的方法相比，其能够进行远程监测，且具有通信可靠、不受地域环境限制、通信传输距离更远的优点。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明一个实施例所提供的一种大坝远程监测系统的结构示意图；

图2示出了本发明另一个实施例所提供的一种大坝监测设备的结构示意图；

图3示出了本发明另一个实施例所提供的一种大坝远程监测方法的流程流程图；

图4示出了本发明另一个实施例所提供的一种大坝远程监测方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到现有技术中，对大坝进行防护时，都是由人工定时进行实地观察与检测，人工检测方式难以保证及时发现问题，并且人工检测可能存在有安全风险；基于此，本发明实施例提供了一种大坝远程监测系统及方法，下面通过实施例进行描述。

参照图1所示的实施例，本实施例中提供了一种大坝远程监测系统，该系统包括：大坝监测设备105、地面终端102、由多颗物联网数据通信卫星101组成的物联网星座、地面中心103和监测平台104；

大坝监测设备105用于采集被监测大坝的状态数据，其中，该状态数据中包含有被监测大坝的标识，并将采集到的大坝状态数据发送至地面终端102；地面终端102用于接收上述大坝的状态数据，并将该大坝的状态数据发送至物联网星座中的某一颗物联网数据通信卫星101或者多颗物联网数据通信卫星101接收所述大坝的状态数据，此处的某一颗卫星或者多颗卫星可以是距离地面终端最近的一颗卫星或者多颗卫星，也可以是指定的缪一颗卫星或者多颗卫星；接收到状态数据后，物联网数据通信卫星101对该大坝的状态数据进行存储，在物联网数据通信卫星101运行至地面中心上方，并与地面中心建立通信连接以后，将该大坝的状态数据发送至地面中心103，地面中心103进一步将接收到的数据发送至监测平台104，由所述监测平台104进行对被监测大坝进行远程监测。监测平台104基于接收到的被监测大坝的状态数据和预设的各项状态数据的安全警戒阈值，判断所述被监测大坝是否存在安全隐患。

上述地面中心103与监测平台104之间通过地面网络进行通信，具体的，该地面网络可以是通信电缆连接、也可以是无线网络连接；同时，地面中心103能够与物联网数据通信卫星进行卫星通信。同样的，上述的地面终端102一方面与大坝监测设备105进行通信，另一方面还与物联网数据通信卫星101进行通信。

在一可能的实施例中，上述的地面中心102可以是以汽车等移动设备作为载体，此时地面中心102与监测平台105之间采用无线的方式进行通信连接。

本实施例中，基于物联网星座进行通信可解决无地面网络覆盖区域的变形数据传输问题，实现对大坝的远程实时监测，节约人力物力的同时，及时发现潜在问题，有效保证大坝安全运营。

本实施例中，上述的地面终端102用于获取大坝监测设备105采集到的被监测大坝的状态数据，参照图2所示，该大坝监测设备105可以是包括：激光准直仪201、振动传感器202、应变传感器203、测斜仪(图2总未示出)和力传感器204中的任意一种或多种。该大坝监测设备用于获取被监测大坝的状态数据；上述还可以包括：平整度检测仪和裂缝传感器，其中，平整度检测仪用于检测大坝表面的平整度，裂缝传感器用于检测被监测大坝表面是否有裂缝出现；压力传感器用于采集大坝所承受的压力，如过往车辆是否超重等。测斜仪用于测量坝体的倾斜角度。振动传感器用于采集被监测大坝是否出现振动，应变传感器用于监测被监测大坝的形变。

上述传感器可以是与地面终端分别通过电缆进行通信传输，上述传感器将采集到的被监测大坝的状态数据传输至地面终端102，地面终端102进一步将该数据发送至物联网数据通信卫星101，物联网数据通信卫星101对该数据进行存储，在物联网数据通信卫星101运行至地面中心103上方时，将该数据发送至地面中心103，地面中心103进一步将数据发送至监控平台104，由监控该平台基于接收到的被监测大坝的状态数据和预设的各项状态数据的安全警戒阈值，判断所述被监测大坝是否存在安全隐患。

考虑到现实中大坝的安全性还会受到风力、温度、雨水因素的影响，因此上述的大坝监测设备，还可以包括：环境监测传感器(图2中未示出)，用于采集被监测大坝所处的环境信息数据，所述环境信息数据包括：温度数据、湿度数据、风力数据和降水数据。进而可以使监测平台侧能够综合考虑环境因素对大坝安全性的影响。示例性地，大坝监测设备将环境监测传感器所采集数据发送至地面终端，通过地面终端发送至物联网数据通信卫星，并通过物联网数据通信卫星将数据发送至地面中心，由地面中心传送至监测平台，进而监测平台根据该数据判断被监测大坝所处的环境是否能够对被监测大坝造成破坏，如果是则生成警示信息，并将该警示信息推送至用户端。

上述的大坝监测设备也可以是还包括水位计，用于测量大坝的水位；进而可以满足监测平台能够实时监控被监测大坝的水位。

上述的监测平台104接收上述的被监测大坝的状态数据以后，将该数据与预设的安全警戒阈值进行比较，当该数据超出预设的安全警戒阈值以后，监测平台104判断被监测大坝存在安全隐患，此时监测平台104会生成提示信息，并将该提示信息发送至监测平台104的前端设备，将该提示信息发送至对应的用户端；该用户端可以是被监测大坝管理人员的手机、平板电脑等终端设备。

在监控平台侧会预先为每一个被监测大坝设置数据库，该数据库中用于存储被监测大坝的标识，被监测大坝的所有的状态数据(包括历史数据)以及被监测大坝的管理人员的对应关系，该标识可以是地理位置信息或者编号等；在被监测数据出现异常时，监测平台会根据被监测大坝的标识匹配出对应的管理人员，将生成的提示信息发送至管理人员的终端设备上，提示管理人员采取相应的措施。本实施例中所提供的系统，可以实现对被监测大坝进行远程监控，相对于现有技术中采用人工进行检测的方式相比，具有准确率高、通信传输距离远的积极效果。

在一可能的实施例中，上述的大坝监测设备还包括：图像采集部件205、图像采集处理器206和补光部件207；图像采集部件205用于采集包含被监测大坝的图像，图像采集处理器206还连接有光线传感器，该光线传感器用于检测光照条件，并将检测到的信号发送至图像采集处理器206，该图像采集部件每间隔特定时间段进行一次图像采集，例如每天采集一次，图像采集部件205在进行图像采集时，会向图像采集处理器206发送触发信号，图像采集处理器206接收所述触发信号后，如果判断当前光照条件欠佳，控制补光元件进行补光。图像采集处理器对所述光照信号进行解析得到光照值，将该光照值与能够满足图像采集部件采集清晰图像的光照值进行比较，如果当前光照值低于后者，则判断光照条件欠佳。进而可以保证能够采集到包含被监测大坝的清晰的图像。

图像采集部件采集包含被监测大坝的图像以后，将该图像发送至地面终端，地面终端将该图像发送至物联网数据通信卫星，物联网数据通信卫星将该图像发送至地面中心，最终地面中心将该图像发送至监控平台。进而用户可以通过查看图像实时看到被监测大坝的情况。上述的图像采集部件可以是监控摄像头、相机等设备。图像采集部件中应设置有用于与地面终端进行通信的部件。

需要说明的是，此处仅是举例说明的大坝监测设备可能包含有的器件，在具体实施时，根据适用的实际状况，大坝监测设备的结构可以有多种构成方式，因此上述不应当看作是对本发明的限制。

上述实施例中，监测平台104还用于：判断被监测大坝出现安全隐患时，基于所述被监测大坝的位置信息和预设的地图匹配出所述被监测大坝所对应的管理站点；其中，所述管理站点为负责对大坝的监管维护中心；此处与被监测大坝所对应管理站点可以是距离被监测大坝最近的管理站点。当监测平台判断所述被监测大坝存在安全风险时，会生成提示信息，并发送提示信息至所述管理站点对应的用户端。该提示信息中，根据具体情况，可以是包含有被监测大坝的标识、位置信息和安全风险内容等。进而，可以及时提醒就近的管理站点的工作人员及时采取相应的措施。

上述的监测平台104，还用于接收用户端发送的数据获取请求，响应于该数据获取请求，将接收到的被监测大坝状态数据按照预设的形式发送至用户端，供用户进行查看。此处按照预设的形式可以是对上述的数据进行数据以图片、表格或者文字介绍，或者是期刊、短信的形式发送至用户端。

上述的物联网星座是由多颗物联网数据通信卫星在轨组网构成的，一个可能的实施例中，该星座采用Walker布局，在该布局下，卫星轨道是圆形轨道，各轨道平面平均分布，而且轨道平面中的卫星均匀分布时的星座排布，可实现全球覆盖，在对大坝进行监测时，使用卫星进行通信，其通信服务质量不受丛林地带、超高海拔山脉、峡谷等特殊地形地貌影响，解决了地面通信网络覆盖范围有限的问题。

在一可能的实施方式中，上述的物联网星座的每颗物联网数据通信卫星上搭载有数据采集系统DCS载荷，用于提供数据传输服务。相应的，地面终端包括：DCS终端，其中DCS终端为通用终端，可根据应用场景定制，提供标准化接口，进而实现对大坝监测设备所检测的数据的采集。

本发明的另一个实施例中，提供了一种大坝远程监测方法，参照图3所示，该方法包括如下步骤：

S301、大坝监测设备采集所述被监测大坝的状态数据，并将所述状态数据发送至地面终端；其中，所述状态数据中包含有所述被监测大坝的标识。

S302、所述地面终端接收所述状态数据，将所述状态数据发送至物联网星座中的物联网数据通信卫星。

S303、所述物联网数据通信卫星接收所述状态数据，当所述物联网数据通信卫星运行至地面中心上方时，将所述状态数据发送至所述地面中心。

S304、所述地面中心接收所述状态数据，并将所述状态数据发送至监测平台。

S305、所述监测平台基于接收到的被监测大坝的状态数据和预设的各项状态数据的安全警戒阈值，判断所述被监测大坝是否存在安全隐患。

具体的，地面终端还接收大坝监测设备发送的环境信息数据和图像，将该环境信息数据和图像发送至物联网星座；物联网星座接收地面终端发送的环境信息数据和图像，将该环境信息数据和图像发送至地面中心，由地面中心发送至监测平台；监测平台根据图像中所包含的地理位置标识和时间信息进行确定是否是被监测的大坝的图像，如果是则存储该图像备用。

参照图4所示的实施例，本实施例中提供的一种大坝远程监测方法中，还包括，如下步骤：

S305、所述监测平台判断被监测大坝出现安全隐患时，基于所述被监测大坝的位置信息和预设的地图匹配出所述被监测大坝所对应的管理站点；其中，所述管理站点为负责对大坝进行维护的监管维护中心。

S306、发送提示信息至所述管理站点对应的用户端。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种大坝的远程监测系统，其特征在于，包括：大坝监测设备、地面终端、由多颗物联网数据通信卫星组成的物联网星座、地面中心和监测平台；

所述大坝监测设备用于采集被监测大坝的状态数据，并将采集到的所述被监测大坝的状态数据发送至所述地面终端；其中，所述被监测大坝的状态数据中包含有所述被监测大坝的标识；所述地面终端用于接收所述状态数据，并将该状态数据发送至所述物联网星座中的物联网数据通信卫星，所述物联网数据通信卫星用于接收所述状态数据，对所述状态数据进行存储，在运行至地面中心上方时，将该状态数据发送至所述地面中心，所述地面中心进一步将接收到的所述状态数据发送至监测平台；

所述监测平台用于基于接收到的被监测大坝的状态数据和预设的各项状态数据的安全警戒阈值，判断所述被监测大坝是否存在安全隐患。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述大坝监测设备包括：激光准直仪、振动传感器、应变传感器、测斜仪和压力传感器中的任意一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述大坝监测设备，还包括：环境监测传感器，用于采集被监测大坝所处的环境信息数据；所述环境信息数据包括：温度数据、湿度数据、风力数据和降水数据。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述大坝监测设备，还包括：图像采集部件、图像采集处理器和补光元件；

所述图像采集部件用于采集包含被监测大坝的图像，所述图像采集处理器用于接收所述图像采集部件的触发信号，控制所述补光元件进行补光。

5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述监测平台还用于：在判断被监测大坝出现安全隐患时，基于所述被监测大坝的位置信息和预设的地图匹配出所述被监测大坝所对应的管理站点；其中，所述管理站点为负责对大坝进行维护的监管维护中心；

发送提示信息至所述管理站点对应的用户端。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述监测平台还用于接收用户端的数据获取请求，响应于该请求将所述状态数据按照预设的形式发送至所述用户端。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述物联网数据通信卫星上搭载有数据采集系统DCS载荷。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述地面终端包括：DCS终端。

9.一种大坝的远程监测方法，其特征在于，包括：

大坝监测设备采集所述被监测大坝的状态数据，并将所述状态数据发送至地面终端；其中，所述状态数据中包含有所述被监测大坝的标识；

所述地面终端接收所述状态数据，将所述状态数据发送至物联网星座中的物联网数据通信卫星；

所述物联网数据通信卫星接收所述状态数据，对所述状态数据进行存储，当所述物联网数据通信卫星运行至地面中心上方时，将所述状态数据发送至所述地面中心；

所述地面中心接收所述状态数据，并将所述状态数据发送至监测平台；

所述监测平台基于接收到的被监测大坝的状态数据和预设的各项状态数据的安全警戒阈值，判断所述被监测大坝是否存在安全隐患。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

所述监测平台判断被监测大坝出现安全隐患时，基于所述被监测大坝的位置信息和预设的地图匹配出所述被监测大坝所对应的管理站点；其中，所述管理站点为负责对大坝进行维护的监管维护中心；

所述监测平台发送提示信息至所述管理站点对应的用户端。