CN111795676A - 一种堤坝险情应急预警系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种堤坝险情应急预警系统，包括前端传感器采集层；数据集成传输层；数据处理层，包括堤坝安全监测智能管理系统和数据库，用于对监测参数的实时数据分析处理以及智能诊断，判断各类监测参数是否达到预警阈值，并在达到预警阈值时联动预警和/或专家诊断形成应急预案；数据发布层，用于对达到预警阈值的各类监测结果以预警信息的方式发布到指定的接收终端上进行展示。本发明提供的堤防险工防洪应急预警系统，预警可靠性高，具备优良监测性能的同时，具有可靠度较高的分析和预警功能，并且耐久性好，可以持久发挥效益；非常适用堤防险工防洪安全监测和预警。

Description

一种堤坝险情应急预警系统
技术领域
本发明涉及监测及应急预警技术领域，特别是涉及一种堤坝险情应急预警系统。
背景技术
目前，堤防内部隐患及探测、检测和监测技术单一问题均较突出，这对流域内防洪防凌工程安全产生较大威胁，目前世界范围内进行的防洪工程建设形成了包括标准化堤防以及坝垛、防浪墙等海量护岸工程，但传统的工程管理方式和监测技术已经不能完全满足工程安全管理的需求，世界范围内大量堤防险工的防洪安全组网监测和预警设备及技术几乎为空白。
因此，结合现代计算机先进的信息采集、处理、分析、发布技术，开展堤坝安全监测与预警系统建设具有其必要性和迫切性。
发明内容
本发明的目的是针对上述的问题，而提供一种堤坝险情应急预警系统，能实现对堤防险工各项参数的监测和预警，通过险情预警阈值配置，能实现各类影响险情产生的监测要素的阈值配置，最终实现堤防险工预警的可靠性及安全性。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种堤坝险情应急预警系统，包括：
前端传感器采集层，用于获取各个监测参数的实时数据，包括用于获取标准堤防背水侧坡面的表面位移信息的土体位移计、用于获取河道整治工程表面的沉降位移信息的单点位移计、用于获取监测点的浸润线信息的渗压计、用于获取监测点的水位变化信息的雷达水位计、用于获取堤坝试验断面的水平位移与沉降变化信息的GNSS接收机，以及用于获取监测点的实时视频图像的摄像头；
数据集成传输层，用于采集所述实时数据并传送到数据处理层；
数据处理层，包括堤坝安全监测智能管理系统和数据库，用于对所述监测参数的实时数据分析处理以及智能诊断，判断各类监测参数是否达到预警阈值，并在达到预警阈值时联动预警和/或专家诊断形成应急预案；
其中，洪水水位、浸润线、垂直位移、水平位移、背水坡位移和涨落水速率作为堤防工程安全监测预警的定量化指标；并由该定量化指标通过多元线性拟合方法分析自变量安全系数同因变量水位、涨退水速率、堤身孔隙水压力平均监测值、堤基孔隙水平均监测值、堤防临水侧堤顶x,y位移以及背水坡坡体位移之间的函数关系，得出不同布设断面的堤防险情综合评估公式,根据该堤防险情综合评估公式计算相应断面的单个指标阈值，从而判断堤防是否处于安全状态；
数据发布层，用于对达到预警阈值的各类监测结果以预警信息的方式发布到指定的接收终端上进行展示。
其中，堤防洪水水位安全预警指标阈值为8.33m，堤防渗流稳定安全系数为1.15时，浸润线为渗流安全预警值；垂直位移安全预警警戒值为12mm，垂直变形速率警戒值为8mm/d；水平位移安全预警警戒值为50mm，水平变形速率警戒值为10mm/d；背水坡位移安全预警警戒值为21mm，水平变形速率警戒值为10mm/d。
其中，所述的对所述监测参数的实时数据分析处理包括：
洪水水位监测信息分析，其包括水位过程分析，水位统计分析，水位趋势分析，通过分析对堤防险工水位和水位趋势进行实时汇报和预警；其中，水位统计分析包括水位历年最大值、最小值以及不同统计时段均值的分析；
坡面表面位移监测信息分析，其包括坡面表面位移过程分析，坡面表面位移统计分析、趋势分析，通过分析对堤防险工坡面表面位移进行实时汇报和预警；其中，坡面表面位移统计分析包括坡面表面位移历年最大值、最小值以及不同统计时段均值的分析；
水平位移监测信息分析，其包括水平位移过程分析，水平位移统计分析、趋势分析，通过分析对堤防险工水平位移和位移趋势进行实时汇报和预警；
沉降监测信息分析，其包括沉降过程分析、沉降统计分析、沉降趋势分析，通过分析对堤防险工沉降及沉降趋势进行实时汇报和预警；
浸润线监测信息分析，其包括浸润线过程分析、监测断面浸润线趋势分析，通过分析对堤防险工浸润线及浸润线下一步发展趋势进行实时汇报和预警；
在上述各项监测信息分析完成后，进一步将坡面表面位移、水平位移、沉降和浸润线同水位进行关联分析。
其中，所述单点位移计采用钻孔引孔埋设，钻孔孔径为φ110mm，钻孔垂直，孔深与单点位移计总长一致，使用等径接头连接好锚头与测杆，待测杆顶部离孔口高200mm时停止放入，并用等径接头加长测杆，再往下放置，直至锚头下放到孔底，并使法兰沉降盘安装在地基基础面以下10-20cm，装好单点位移计后，将传输电缆套上φ20PVC钢丝波纹管保护，钢丝波纹管首端插入法兰沉降盘下，并挖深1m、宽0.5m的布线槽，引入到信息采集箱内，布线槽下端用粗沙填0.7m深，上端0.3米用混凝土填充，埋设2-3天待缩孔完成后设置零点。
其中，所述渗压计的安装方法如下：
(1)确定渗压计的安装孔位；
(2)施工前平整场地，以便钻机安装和移位，对不利于施工机械运行的松散场地，采取硬化、加固措施；
(3)钻孔孔径Φ110mm，孔位偏差不超过10cm，孔深至渗压计预定位置以下15-30cm；
(4)钻孔完成后，渗压计埋设前，进行渗压计初步检验和率定，浸透透水石，在透水石和膜片间的空腔里充满水，然后用电缆将渗压计沉到钻孔的底部以测量实际深度，让渗压计热平衡15－20分钟，用读数仪记录液面的读数，再将渗压计提升一个已知高度，记录读数，计算系数，给出压力和读数的变化，最后与率定表中值行比较；每一只渗压计都获取一个零读数，即初始读数，用于后期数据处理；
(5)渗压计检验完成确定正常后，开始安装；安装时,将钻孔的底部用细沙回填到渗压计端头以下15cm时，放入渗压计；其中，渗压计封装在一个砂袋里；用水浸透砂子，然后放到位，并环绕渗压计周围放进砂子，砂子放到渗压计以上15cm；
(6)钻孔密封：当砂子到达集水区时，将孔密封，用膨润土球和适量砂回填交替层约25cm，然后用普通土回填。
其中，所述的雷达水位计安装时，在监测断面临河侧建立一个直径立杆，在立杆的顶端焊接一个长度钢管，装载雷达水位计一端伸向河流或排水沟；雷达水位计的轴线应垂直于水面；用数据传输电缆把雷达水位计和数据采集箱中的4G传输模块连接，用来数据的采集和传输。
其中，所述的摄像头的安装立杆和雷达水位计的立杆共用，所述的摄像头的数据传输模块和雷达水位计的4G传输模块共用。
其中，所述土体位移计的安装方法如下：
在连接好3套测杆及PVC保护管后，将末端连接管与一根待接的PVC保护管用管接头接上后比较所需长度，然后截取所需长度；安装时对于最后一根测杆预先多加一根测杆，最后把安装测试好的3套土体位移计布设在5m的标准堤防背水侧沟槽里，然后回填覆盖；覆盖过程中将不平的部分用砂再次整平，人工回填的厚度不小于30cm，回填后使用夯实。
本发明提供的堤防险工防洪应急预警系统，预警可靠性高，具备优良监测性能的同时，具有可靠度较高的分析和预警功能，并且耐久性好，可以持久发挥效益；非常适用堤防险工防洪安全监测和预警。
本发明不但提供一种适用于的堤防险工防洪应急预警系统及器件的安装施工工法，也提供了一种适用于的堤防险工防洪安全组网监测指标和阈值设定，对堤防监测预警提供定量化的指标，对实时监测数据进行比对，本发明使用监测预警方法在现有技术和设备的应用下施工方便，单元布局合理，预警可靠性高，在具备优良的监测能力的同时，具有可靠度较高的分析和预警功能，能够在大大减少人工干预的情况下长期使用，并持久发挥效益；非常适用堤防险工防洪安全监测和预警。
附图说明
图1为本发明实施例1DF-I断面监测应急预警仪器布设示意图。
图2为本发明实施例2DF-Ⅱ断面监测应急预警仪器布设布置图。
图3为本发明实施例3DF-III断面监测应急预警仪器布设布置图。
图4为本发明实施例4DF-Ⅳ断面监测应急预警仪器布设布置图。
图5为本发明实施例5河道整治工程监测断面布置图。
图6为本发明实施例6入黄主要河流及重点排水沟监测断面布置图。
图7为本发明实施例6单点位移计示意图。
图8为本发明实施例1、2、3、4的渗压渗流监测设备施工图。
图9为本发明实施例1、2、3、4、5、6的安全监测体系结构体。
图10为本发明实施例1、3、4的背水坡表面位移监测设备施工图。
图11为本发明实施例5的沉降监测设备施工图。
图12为本发明实施例2的GPS变形监测设备施工图。
图中：1、DF-I堤防险工剖面；2、土体位移计；3、渗压计；4、雷达水位计；5避雷针；6、太阳能板；7、信息采集箱；8、DF-Ⅱ堤防险工剖面；9、CNSS接收机；10、DF-III堤防险工剖面；11、DF-Ⅳ堤防险工剖面；12、河道整治工程监测断面；13、单点位移计；14、入黄主要河流及重点排水沟监测断面；15、摄像头；16、沙土；17、混凝土；18、普通土；19、膨润土球；20、砂；21、数据处理层；22、专家诊断/应急预案(模块)；23、系统预警模块；24、数据发布层；25、土体位移计传感器；26、测杆及保护管；27、伸缩节；28、法兰盘；29、锚头；30、测杆；31、法兰沉降盘；32、传输电缆；33、钢丝波纹管；34、基墩；35、GPS监测墩主干；36、钢筋网；37、钢筋笼；38、锚筋；39、过线管；40、渗压计电缆；41、读数仪。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明中所述的“内、外”的含义指的是相对于设备本身而言，指向设备内部的方向为内，反之为外，而非对本发明的装置机构的特定限定。
本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
参见图9所示，一种堤坝险情应急预警系统，包括：
前端传感器采集层，用于获取各个监测参数的实时数据，包括用于获取标准堤防背水侧坡面的表面位移信息的土体位移计、用于获取河道整治工程表面的沉降位移信息的单点位移计、用于获取监测点的浸润线信息的渗压计、用于获取监测点的水位变化信息的雷达水位计、用于获取堤坝试验断面的水平位移与沉降变化信息的GNSS接收机，以及用于获取监测点的实时视频图像的摄像头；
数据集成传输层，用于采集所述实时数据并传送到数据处理层；
数据处理层，包括堤坝安全监测智能管理系统和数据库，用于对所述监测参数的实时数据分析处理以及智能诊断，判断各类监测参数是否达到预警阈值，并在达到预警阈值时联动预警和/或专家诊断形成应急预案；
数据发布层，用于对达到预警阈值的各类监测结果以预警信息的方式发布到指定的接收终端上进行展示。
本发明中，所述前端传感器采集层，主要是使用土体位移计、单点位移计、GNSS接收机(试验断面)、渗压计、雷达水位计等，监测区监测数据变化状况数据进行采集；
所述数据集成传输层，集成传输层将前端传感器进行系统集成，与野外供电、避雷、物理防护等辅助保障系统相结合，GNSS表面位移监测设备内置采集、通讯模块，采用无线传输至监控中心；土体位移计、单点位移计、数字式渗压计、数字式雷达水位计通过采集、传输设备到数据中心；视频通过4G传输至监控中心，每半小时采集一张现场照片并发送至视频监控平台，监控中心可针对现场实际情况切换实时视频/照片采集；
所述数据处理层，包含堤坝安全监测智能管理系统和数据库，实现监测区内各类监测仪器监测数据的实时接收、存储、管理、维护、查询、统计分析和检索，系统操作人性化，兼容性好，增、删、改、查及系统配置都能灵活方便，同时联动系统预警及专家诊断/应急预案；
所述数据发布层，用于实现实时数据展示，对达到预警阈值的各类监测结果能够对指定的移动通信终端、上级领导、管理单位、监控大屏、手持终端、现场LED大屏等多点群发预警信息，为工程管理单位、水行政主管部门以及社会公众等用户提供堤坝安全信息服务；
其中对堤防险工的监测内容包括：背水坡表面位移监测、沉降监测、试验断面水平位移及沉降监测、浸润线监测、水位监测和视频监控，通过上述各监测项目进行监测进而形成一个完整的堤防险工防洪应急监测预警仪器设备及相应监测技术，每一个监测项目中，本方案均通过前期实验及模拟确定其相应安全指标及阈值。
下面，分别对上述不同监测内容进行详细的说明：
其中：背水坡表面位移监测包括数据采集端、数据传输及数据监控中心；
所述数据采集端：利用土体位移计按照设定的回传频率获取标准堤防背水侧坡面的表面位移信息，从而实现坡面表面位移长期监测和自动化观测的目的；
所述土体位移计采用振弦式土体位移计，200mm量程，精度≤0.1％FS，分辨力：0.025％FS，温度范围：-20—80℃，耐水压：2MPa，长度：1m—2m，其中位移计布设方式为串联式；
所述数据传输：通过485总线或标准信号电缆把土体位移计采集的背水坡表面位移监测数据传至数据采集装置，然后利用4G无线传输模块传送至Internet网络，最后进入数据监控中心，可全天候自动采集并存储监测数据；
所述数据监控中心：具有数据接收、整理、计算、分析、预警、报警等功能，将整理计算后数据通过实时浏览或报表形式呈现给用户，并且在数据异常时将异常信息及时反应给用户，起到即时变形预警功能。
其中：沉降监测同背水坡表面位移监测的组成部分相同；
所述数据采集端：利用振弦式单点位移计按照设定的回传频率获取河道整治工程表面的沉降位移信息，实现沉降长期监测和自动化观测的目的；
所述数据传输同背水坡表面位移监测的数据传输相同；
所述数据监控中心：具有数据接收、整理、计算、分析、预警、报警等功能，将整理计算后数据通过实时浏览或报表形式呈现给用户，并且在数据异常时将异常信息及时反应给用户，起到即时沉降预警功能。
其中：试验断面水平位移及沉降监测，采用现有的GPS测量的方式(GNSS)实时监测堤坝试验断面的水平位移及沉降变化；
其中：浸润线监测由监测中心和监测终端两部分组成；
所述监测中心：接收来自各监测站点的浸润线信息，然后加以筛选、存储、统计和分析监测中心由数据采集器、数据传输器和数据分析软件组成；
所述监测终端：分布于各监测站点，每个监测站点均使用振弦式渗压计进行数据采集，并在每个终端均设置测量仪的时间、孔号、初始水位、测量时间间隔以及短消息中心号码、监控中心手机号码等参数，监测终端能够实现水位数据的采集、计算、存储，并可通过4G向监测中心发送浸润线信息；
所述振弦式渗压计量程0.17MPa，精度≤0.5％FS，灵敏度0.025％FS，过载能力50％；
所述振弦式渗压计为现有技术；
其中：水位监测采用雷达水位计和同上述监测子系统中的数据采集传输和处理相同的设备进行监测；
所述雷达水位计为现有技术；
其中：视频监控由前端、传输及数据监控中心三个主要部分组成；
所述监控前端包括一台摄像机以及与之配套的镜头、云台、防护罩、解码驱动器等，并配备报警设备；
所述数据传输：通过办理流量月卡以及视频站平时定时传输图片需要时再触发实时视频的方式，以节约经费，并保障数据传输质量；
所述数据监控中心：承担所有前端设备的管理、控制、报警处理、录像、录像回放、用户管理工作；
需要说明的是，本发明中，所述传输、采集设备均为现有设备和技术。
本发明实现监测应急预警系统之原理：
本发明根据堤防监测规范的要求，并根据黄河宁夏段典型堤防断面的级别、水文、地质、环境、堤身堤基隐患，确定堤坝安全监测在线监测系统的监测项目，包括以下几项：
渗压渗流监测：包括标准堤防堤身浸润线和堤基渗流监测，掌握浸润线和浸润面的位置及其变幅，确定堤身浸润线和堤基渗流情况；
变形监测：主要是标准堤防背水侧坡面的表面位移监测，同时，选择两个堤防断面作为试验区同时进行堤顶沉降和水平位移监测；此外，还有对河道整治工程的沉降监测。通过掌握堤坝整体表面位置的变化及其变化速率，确定堤坝坝体整体位移变形的情况；
环境监测：包括水位，视频监测，以辅助判断堤坝工程安全状况以及重点排水沟的排污情况，并对崩岸等堤坝工程险情以及河流污染起到一定的监测效果。
因此对堤防险工进行背水坡表面位移监测、沉降监测、试验断面水平位移及沉降监测、浸润线监测、水位监测和视频监控，形成一个完整的符合规范要求的堤防险工防洪应急预警仪器设备及监测技术，在每一个监测项目中，本发明均通过前期实验及模拟确定其相应安全指标及阈值，进而实现对堤防险工的实时监测和预警。
同时本发明的监测应急预警系统中所涉及技术和设备均为现有技术，通过对现有技术和设备的创新性组合，其次通过实验和模拟对相应监测指标和阈值进行确认，最终实现对堤防险工防洪安全险情应急预警，使用设备采集处理分析和存储数据，使用相应安全指标和阈值对数据进行判断分析，进而实现对堤防险工防洪安全的实时监测和及时预警。
因此本发明在规范上符合要求，在技术上便于实现。
本发明中监测应急预警系统的一个具体实施方式，采用土体位移计、渗压计和雷达水位计进行堤防背水侧坡面表面位移、堤身和堤基浸润线以及黄河水位的监测；采用GPS变形监测技术进行试验断面的水平位移和沉降变形监测。根据监测范围内标准堤防的类型以及对黄河宁夏段现场调研勘查的结果,选定监测断面具体布置类型有DF-I、DF-II、DF-III、DF-IV四种。
本发明中监测应急预警系统的一个具体实施方式，所述背水坡表面位移监测，使用土体位移计传感器、测杆与测杆保护管、伸缩节(数量＝传感器数量，单根长度50cm)、法兰盘、伸缩套管锁紧用的尼龙螺钉、支撑环、锥形引导杆。连接伸缩节，将伸缩套管两端的4支尼龙螺钉旋入并用内六角扳手拧紧，避免保护管在连接的过程中被推入伸缩套管或被拉出，连接好3套测杆及PVC保护管后，将末端连接管(长度约50cm，其一端可与末端的法兰盘套入)与一根待接的PVC保护管用管接头(暂不涂PVC胶)接上后比较所需长度，该长度通常以最后一根测杆的末端处的长度为基准，然后截取准确的长度，该长度与土体位移计的测量要求有关，在安装时需要考虑将测杆预拉出一定的长度，对于最后一根测杆在安装时需要预先多加一根测杆，以便末端保护管及法兰的安装，当达到预定长度时，即可安装末端法兰，参见图10所示。
安装前法兰前用读数仪读数，应充分考虑仪器读数是否满足预定的拉压量程，上述步骤完成后，将仪器电缆与读数仪相连接，检查读数是否在预定范围内。若相差较大，可通过调整仪器端的伸缩节来达到预定范围，把安装测试好的3套土体位移计布设在5m(坡面平均长度)×0.5m(沟深)×0.5m(沟宽)的标准堤防背水侧沟槽里，然后回填，采用人工方法用砂将仪器覆盖，在覆盖过程中将不平的部分用砂再次整平，人工回填的厚度不小于30cm，回填后使用人工夯实，使填料密实。
本发明中监测应急预警系统的一个具体实施方式，所述沉降监测，首先根据设计方案进行选点，确定好单点位移计安装的孔位，检查单点位移计是否完好，将传感器接上读数仪，用手握着传感器两端，相两头拉或者压，看读数仪读数是否正常，采用钻孔引孔埋设，钻孔孔径为φ110mm，钻孔垂直，孔深应与单点位移计总长一致，孔口平整，用等径接头连接好锚头与单点位移计的测杆，将接好锚头的测杆缓慢放入已钻好的钻孔内(锚头朝下，测杆朝上)。待测杆顶部离孔口高约200mm时停住，且用等径接头加长测杆，再往下放置，直至锚头下放到孔底。根据下放至孔内测杆长度确定孔的实际深度。在进行探孔时要保证孔底无沉渣、淤泥等，保证单点位移计的锚头与基岩直接接触，然后安装单点位移计。
为了更好的保护单点位移计主体，要求法兰沉降盘应安装于地基基础面以下10-20cm，因此在探孔、确定好孔深后，所需测杆总长应采用不同长度的测杆来配置。在确定好所需的测杆后，将锚头、测杆与沉降主体连接好、安装至孔内且锚头至基岩。用膨胀水泥固定底端锚头，再用水泥浆灌之到延长杆，然后用细沙回填。装好单点位移计后，将传输电缆套上φ20PVC钢丝波纹管进行保护，钢丝波纹管首端应插入法兰沉降盘下，参见图11所示，并挖深1m、宽0.5m的布线槽，引入到采集箱内，布线槽下端用粗沙填0.7m深，上端0.3米用混凝土填充，以防被盗或破坏，埋设2-3天待缩孔完成后设置零点，并根据仪器编号和设计编号做好记录并存档，严格保护好仪器的引出电缆。
本发明中监测应急预警系统的一个具体实施方式，所述试验断面水平位移及沉降监测采用GPS变形监测，GPS变形监测设备施工，其具体步骤如下，参见图12所示：
(1)首先进行选点，选点后，开挖监测墩基础，墩基置于基岩(基准站)或原状土层中(监测站)。具体操作为：在监测点处挖一个基坑，基坑的尺寸为长×宽×高＝1.5m×1.5m×1.5m。然后在基坑底部四周均匀的把8根φ12钢筋锚入岩体或土基内0.5m，钢筋上面露出0.5m，当向基坑中倒入混凝土，紧密浇筑时，墩基和周围的岩体或土层融为一体，从而保证GPS观测墩不受其它外界附加因素的影响(如车辆通行振动对位移监测点的影响)；
(2)将320mm钢管(GPS监测墩主干)、钢筋笼、U型钢(安装避雷针)、PVC32管(过线管)、PVC管连接弯头组装为一个整体。组装时，钢筋笼放在钢管φ320内的中间，U型钢焊接在钢筋笼上，PVC32管放在钢管φ320内的边侧，用连接弯头将过线PVC32管连接在管外的PVC32管上；
(3)向基坑内倒入混凝土，当混凝土顶面离基坑底的高度为30cm时，把定制的钢筋网放在上面，并把钢筋网与锚入岩体或土基的8根钢筋焊接起来。钢筋网中的一根钢筋不要全部被混凝土遮住，露出一部分将用来连接地网，每一根监测墩都需接地，其接地电阻小于5Ω；
(4)把第(2)步组装好的设备竖立在基坑内中央，并且把钢筋笼与钢筋网焊接在一起。待钢管φ320竖直后，用适当的方法将组装好的设备牢牢固定，要必须保证钢管φ320竖直，然后再向基坑中倒入混凝土，并浇捣密实，使混凝土无空鼓，直至与地面齐平；
(5)向钢管φ320中倒入混凝土，倒入时要捣实，且注意过线PVC32管的位置和上管口的密封，防止混凝土进入PVC32管中；
(6)混凝土灌满后顶端一定要水平，然后再在上面安装强制对中器(安装GPS天线)，对中器的位置应在观测墩顶部的中央以便美观，然后用水平尺把对中器调水平；
(7)待混凝土养护一段时间，以确保能达到一定的安装强度后，进行数据采集箱、GPS接收机、GPS天线、避雷针、通电通信等设备的安装和调试。
通过以上实施方法，既可以实现防雷保护，保证设备的安全，也可以使得GPS监测墩和周围岩体或土基成为一个整体，保证GPS监测数据不受其它外界附加因素的影响。
本发明中监测应急预警系统的一个具体实施方式，所述浸润线监测即渗压渗流监测，渗压渗流监测设备施工，其具体步骤如下，参见图8所示：
(1)根据设计方案进行选点，确定好渗压计安装的孔位；
(2)施工前需平整场地，以便钻机安装和移位，对不利于施工机械运行的松散场地，采取硬化、加固等措施；
(3)钻孔孔位、孔深和孔斜应符合设计要求，钻孔孔径Φ110mm，孔位偏差不得超过10cm，孔深应达到设计深度或设计层位，最好至渗压计预定位置以下15-30cm；
(4)钻孔完成之后，渗压计埋设之前需要进行渗压计的初步检验和率定，浸透透水石，并在透水石和膜片之间的空腔里充满水，然后用电缆将渗压计沉到测量孔的底部以测量实际深度，让渗压计热平衡15－20分钟，用读数仪记录该液面的读数，再将渗压计提升一个已知的高度，记录读数，计算这个系数，给出压力和读数的变化，最后与率定表中的值进行比较。每一只渗压计都需要获取一个精确的零读数(即初始读数)，而这个读数将用于后期的数据处理，一般来说，是在仪器安装之前(即未加压力时)读取的数值即为零读数；
(5)渗压计检验完成确定正常后，开始进行安装。安装时不能使用随时间迅速下沉的材料(如返料)，将孔的底部用干净的细沙回填到渗压计端头以下15cm时，即可放入渗压计，最好是将渗压计封装在一个砂袋里，保持干净。用水浸透砂子，然后放到位(在电缆上做标志)，仪器在这个位置时，应环绕渗压计周围放进干净的砂子，砂子可以放到渗压计以上15cm；
(6)钻孔密封。当砂子到达“集水区”时，就要将孔密封，用膨润土球和适量的砂回填交替层约25cm，然后用普通的土回填，在设计与使用填塞工具时特别要小心，避免损坏渗压计的电缆；
(7)在监测点处制作监测墩进行保护，并设置标识牌警示以及需要安排专职人员负责看管，以防渗压计导线因施工或自然因素而破坏。
本发明中监测应急预警系统的一个具体实施方式，所述水位监测设备施工，其具体步骤如下：
(1)装载雷达水位计立杆的位置必须选在标准堤防的临河侧、入黄主要河流和重点排水沟的临水测；
(2)在监测断面临河侧建立一个直径φ15cm，高6m的钢管立杆，在立杆的顶端焊接一个长度为4m的钢管(φ4cm)，装载雷达水位计一端伸向黄河或排水沟；
(3)把雷达水位计固定在φ4cm钢管上，并保证其传感器轴线应垂直于水面；
(4)用数据传输电缆把雷达水位计和数据采集箱中的4G模块连接起来，用来数据的采集和传输。
本发明中监测应急预警系统的一个具体实施方式，所述视频监控安装摄像头的立杆和雷达水位计的立杆共用，传输模块也和雷达水位计共用。
采用现有技术和设备，作为安全监测系统的辅助设施，包括避雷设施、通讯系统、供电系统和防盗系统。
本发明中一种堤防险工防洪安全组网监测指标：分为安全监测预警指标体系和险情综合评估公式；
本发明通过对堤防防洪安全影响因子综合分析体系的33个安全影响因子进行在线监测的可行性分析，确定了13个可监测指标，15个确定指标与5个不确定指标。进一步分析可监测指标，得到洪水水位、浸润线、渗流量、水平位移、垂直位移、堤坡位移、降雨量、涨落水速率、洪水历时共9个安全影响因子，可作为在线安全监测预警指标；
其中，本发明针对上述防洪安全监测指标体系，使用决策试行与评价实验室方法根据堤防防洪安全监测指标相关性，对各监测指标的相互影响关系进行了研究，优化了堤防防洪安全监测指标体系，确定洪水水位、浸润线、垂直位移、水平位移、背水坡位移和涨落水速率共6个安全影响因子可作为堤防工程安全监测预警指标。
本发明通过对上述监测预警指标体系的数值模拟，参照堤防、尾矿库、土石坝工程相关规范，对堤防防洪安全监测预警指标进行定量化评估和计算，分别得出洪水水位、浸润线、垂直位移、水平位移、背水坡位移和涨落水速率的相应监测预警指标阈值，并由以上指标通过多元线性拟合方法分析自变量安全系数K同因变量水位H、涨退水速率V、堤身孔隙水压力平均监测值P1(A1、A2、A3的平均值)、堤基孔隙水平均监测值P2(B1、B2、B3的平均值)、堤防临水侧堤顶xy位移sxy、以及背水坡坡体位移sL之间的函数关系，得出堤防险情综合评估公式；
其中，堤防洪水水位安全预警指标阈值为8.33m；
其中，堤防渗流稳定安全系数为1.15时，浸润线为渗流安全预警值；
其中，垂直位移安全预警警戒值为12mm，垂直变形速率警戒值为8mm/d；
其中，水平位移安全预警警戒值为50mm，水平变形速率警戒值为10mm/d；
其中，背水坡位移安全预警警戒值为21mm，水平变形速率警戒值为10mm/d；
其中，堤防险情综合评估公式，依据布设断面不同，分为：
(1)DF-I断面险情综合评估公式：
K＝0.7H-0.065V-0.02P1-1.557sL-0.1P2
(2)DF-II断面险情综合评估公式：
K＝1.248+0.22H-0.027V-0.005P1-0.667sL-0.048P2-7sxy
(3)DF-III型断面险情综合评估公式：
K＝1.23H-2.15V-0.08P1-0.1P2-7.09sL+1
(4)DF-IV型断面险情综合评估公式：
K＝0.03H-0.28V-0.09P1+0.13P2-90sL+0.26
本发明根据不同断面，使用上述公式，相对水位公式适用于相对水位高于4m时，若相对水位低于4m时，此时断面依据单个指标阈值判定堤防是否处于安全状态。
本发明依据上述堤防防洪安全监测预警指标和堤防险情综合评估公式对堤防安全进行实时监测和评估，在危险情况下，通过数据分析展示层同时联动系统预警及专家诊断/应急预案。
本发明中上述监测数据的实时获取通过以下几种监测手段予以实现：水位监测，其信息分析主要包括：水位过程分析，水位统计分析(历年最大值、最小值，不同统计时段均值)，水位趋势分析，通过以上各部分分析结果对堤防险工水位和水位趋势进行实时汇报和预警；
坡面表面位移监测，其信息分析主要包括：坡面表面位移过程分析，坡面表面位移统计分析(历年最大值、最小值，不同统计时段均值)、趋势分析，通过以上各部分分析结果对堤防险工坡面表面位移进行实时汇报和预警；
水平位移监测，其信息分析主要包括：水平位移过程分析，水平位移统计分析(历年最大值、最小值，不同统计时段均值)、趋势分析，通过以上各部分分析结果对堤防险工水平位移和位移趋势进行实时汇报和预警；
沉降监测，其信息分析主要包括：沉降过程分析、沉降统计分析、沉降趋势分析，通过以上各部分分析结果对堤防险工沉降及沉降趋势进行实时汇报和预警；
浸润线监测，其信息分析主要包括：浸润线过程分析、监测断面浸润线趋势分析，通过以上各部分分析结果对堤防险工浸润线及浸润线下一步发展趋势进行实时汇报和预警；
对上述各部分监测信息进行处理和汇总后进行关联分析：包括坡面表面位移与水位关联分析、水平位移与水位关联分析、沉降与水位关联分析、浸润线与水位关联分析。
其中水位监测预测分析：系统的水位监测资料是验证堤防险工水位是否安全和分析溃堤事故及判别堤防险工遇险等级的重要资料。水位监测值是区别于堤防险工本身的单一因素在某一空间和特定时间上作用结果的反映。水位监测具备监测和预报双重效能。运用灰色系统理论处理观测数据，建立灰色加权模型是作好预报的有效途径。在灰色模型预测中，采用灰色加权模型，以减少量化的盲目性和随意性，提高预报精度。
其中坡面表面位移监测预测分析、水平位移监测预测分析、沉降监测数据预测分析和浸润线监测数据预测分析：均是验证堤防险工各组成部分是否安全和分析堤防险工发生事故及判别施工质量的重要资料。其观测值是均为诸多因素在某一空间和特定时间上综合作用结果的反映，其中坡面表面位移监测预测分析、水平位移监测预测分析、沉降监测数据预测分析和浸润线监测数据预测分析数据互有影响。其观测应具备监测和预报双重效能。均可运用灰色系统理论处理观测数据，建立灰色加权模型是作好预报的有效途径。在灰色模型预测中，采用灰色加权模型，以减少量化的盲目性和随意性，提高预报精度。
实施例1：
一种堤防险情应急预警系统，具体实施布设断面DF-Ⅰ，该断面区域布设仪器满足堤防背水侧坡面表面位移、堤身和堤基浸润线、黄河水位以及通过GPS进行试验断面的水平位移和沉降变形的监测，在该断面上不进行堤防沉降和视频监测，使用仪器包括土体位移计、渗压计、雷达水位计、避雷针、太阳能板、信息采集箱；
其中，所述堤防背水侧坡面表面位移监测施工工法，其步骤如下：
(1)检查包装，包括土体位移计传感器、测杆与测杆保护管、伸缩节末端管(数量＝传感器数量，单根长度约50cm)、末端法兰盘、伸缩套管锁紧用的尼龙螺钉、支撑环、锥形引导杆；
(2)打开包装，取出传感器，检查外观有无损伤并用读数仪检查读数是否正常。如读数正常，则可抽出传感器右端的保护管，该保护管仅为运输时作为保护，安装时不用。注意传感器上已安装的细管为伸缩节的一端；
(3)在抽出运输用保护管后，则露出传感器的连接端，连接端的外露的金属部分为拉出的传感器滑动杆，在滑动杆上用胶带固定的半圆型PVC预拉管；
(4)连接伸缩节，将伸缩套管两端的4支尼龙螺钉旋入并用内六角扳手拧紧。目的是避免保护管在连接的过程中被推入伸缩套管或被拉出；
(5)连接好3套测杆及PVC保护管后，将末端连接管(长度约50cm，其一端可与末端的法兰盘套入)与一根待接的PVC保护管用管接头(暂不涂PVC胶)接上后比较所需长度，该长度通常以最后一根测杆的末端处的长度为基准，然后截取准确的长度，该长度与土体位移计的测量要求有关，在安装时需要考虑将测杆预拉出一定的长度，对于最后一根测杆在安装时需要预先多加一根测杆，以便末端保护管及法兰的安装；
(6)当达到预定长度时，即可安装末端法兰。安装前法兰前用读数仪读数，应充分考虑仪器读数是否满足预定的拉压量程；
(7)上述步骤完成后，将仪器电缆与读数仪相连接，检查读数是否在预定范围内。若相差较大，可通过调整仪器端的伸缩节来达到预定范围；
(8)把安装测试好的3套土体位移计布设在5m(坡面平均长度)×0.5m(沟深)×0.5m(沟宽)的标准堤防背水侧沟槽里，然后回填；
(9)采用人工方法用砂将仪器覆盖，在覆盖过程中将不平的部分用砂再次整平，人工回填的厚度不小于30cm，回填后应使用人工夯实，使填料密实。
其中所述堤身和堤基浸润线监测施工工法，其步骤如下：
(1)根据设计方案进行选点，确定好渗压计安装的孔位；
(2)施工前需平整场地，以便钻机安装和移位，对不利于施工机械运行的松散场地，采取硬化、加固等措施；
(3)钻孔孔位、孔深和孔斜应符合设计要求，钻孔孔径Φ110mm，孔位偏差不得超过10cm，孔深应达到设计深度或设计层位，最好至渗压计预定位置以下15-30cm；
(4)钻孔完成之后，渗压计埋设之前需要进行渗压计的初步检验和率定，浸透透水石，并在透水石和膜片之间的空腔里充满水，然后用电缆将渗压计沉到测量孔的底部以测量实际深度，让渗压计热平衡15－20分钟，用读数仪记录该液面的读数，再将渗压计提升一个已知的高度，记录读数，计算这个系数，给出压力和读数的变化，最后与率定表中的值进行比较。每一只渗压计都需要获取一个精确的零读数(即初始读数)，而这个读数将用于后期的数据处理，一般来说，是在仪器安装之前(即未加压力时)读取的数值即为零读数；
(5)渗压计检验完成确定正常后，开始进行安装。安装时不能使用随时间迅速下沉的材料(如返料)，将孔的底部用干净的细沙回填到渗压计端头以下15cm时，即可放入渗压计，最好是将渗压计封装在一个砂袋里，保持干净。用水浸透砂子，然后放到位(在电缆上做标志)，仪器在这个位置时，应环绕渗压计周围放进干净的砂子，砂子可以放到渗压计以上15cm；
(6)钻孔密封。当砂子到达“集水区”时，就要将孔密封，用膨润土球和适量的砂回填交替层约25cm，然后用普通的土回填，在设计与使用填塞工具时特别要小心，避免损坏渗压计的电缆；
(7)在监测点处制作监测墩进行保护，并设置标识牌警示以及需要安排专职人员负责看管，以防渗压计导线因施工或自然因素而破坏。
其中所述黄河水位监测施工工法，其步骤如下：
(1)装载雷达水位计立杆的位置必须选在标准堤防的临河侧、入黄主要河流和重点排水沟的临水测；
(2)在监测断面临河侧建立一个直径φ15cm，高6m的钢管立杆，在立杆的顶端焊接一个长度为4m的钢管(φ4cm)，装载雷达水位计一端伸向黄河或排水沟；
(3)把雷达水位计固定在φ4cm钢管上，并保证其传感器轴线应垂直于水面；
(4)用数据传输电缆把雷达水位计和数据采集箱中的4G模块连接起来，用来数据的采集和传输。
其中所述通过GPS进行试验断面的水平位移和沉降变形的监测，因在DF-Ⅰ断面未布设GPS天线及天线罩，因此其施工步骤不在此阐述。
上述监测设备和系统需要满足对水位的实时监测，每1h数据回传一次，当超过设定阈值时，加密数据回传频率，每30min数据回传一次，对背水坡表面位移的实时监测，每天数据回传2次，当超过设定阈值时，加密数据回传频率，每30min数据回传一次，对浸润线的实时监测，每天数据回传2次，当超过设定阈值时，加密数据回传频率，每30min数据回传一次，以确保在该堤防险工安全预警的有效性和及时性。
以上监测设备安装调试完毕后即完成全套系统的前端传感器采集层，再将数据集成传输层与前端传感器进行系统集成，与野外供电、避雷、物理防护等辅助保障系统相结合，GNSS表面位移监测设备内置采集、通讯模块，采用无线传输至监控中心；土体位移计、单点位移计、数字式渗压计、数字式雷达水位计通过采集、传输设备到数据中心；视频通过4G传输至监控中心，每半小时采集一张现场照片并发送至视频监控平台，监控中心可针对现场实际情况切换实时视频/照片采集，然后对数据处理层进行运行，即堤坝安全监测智能管理系统和数据库，开始对监测区内各类监测仪器监测数据进行实时接收、存储、管理、维护、查询、统计分析和检索，同时联动系统预警及专家诊断/应急预案，最后对数据发布层进行模拟运行，通过调试前端传感器采集层的监测预警指标和阈值，模拟达到预警阈值的各类监测结果，并对指定的移动通信终端、各级管理单位、监控大屏、手持终端和现场LED大屏等多点群发预警信息。
其中在DF-Ⅰ断面进行布设的监测和预报设备，其各监测部件的布设方式如图1和图8所示。
实施例2：
一种堤防险情应急预警系统，具体实施布设断面DF-Ⅱ，该断面区域内布设有CNSS接收机，该断面为通过GPS进行试验断面的水平位移和沉降变形的监测布设站点，同时在该断面上不进行堤防背水侧坡面表面位移、堤防沉降和视频监测；
其中，所述通过GPS进行试验断面的水平位移和沉降变形监测的施工工法，其步骤如下：
(1)选点后，开挖监测墩基础，墩基置于基岩(基准站)或原状土层中(监测站)。具体操作为：在监测点处挖一个基坑，基坑的尺寸为长×宽×高＝1.5m×1.5m×1.5m。然后在基坑底部四周均匀的把8根φ12钢筋锚入岩体或土基内0.5m，钢筋上面露出0.5m，当向基坑中倒入混凝土，紧密浇筑时，墩基和周围的岩体或土层融为一体，从而保证GPS观测墩不受其它外界附加因素的影响(如车辆通行振动对位移监测点的影响)；
(2)将320mm钢管(GPS监测墩主干)、钢筋笼、U型钢(安装避雷针)、PVC32管(过线管)、PVC管连接弯头组装为一个整体。组装时，钢筋笼放在钢管φ320内的中间，U型钢焊接在钢筋笼上，PVC32管放在钢管φ320内的边侧，用连接弯头将过线PVC32管连接在管外的PVC32管上；
(3)向基坑内倒入混凝土，当混凝土顶面离基坑底的高度为30cm时，把定制的钢筋网放在上面，并把钢筋网与锚入岩体或土基的8根钢筋焊接起来。钢筋网中的一根钢筋不要全部被混凝土遮住，露出一部分将用来连接地网，每一根监测墩都需接地，其接地电阻小于5Ω；
(4)把第(2)步组装好的设备竖立在基坑内中央，并且把钢筋笼与钢筋网焊接在一起。待钢管φ320竖直后，用适当的方法将组装好的设备牢牢固定，要必须保证钢管φ320竖直，然后再向基坑中倒入混凝土，并浇捣密实，使混凝土无空鼓，直至与地面齐平；
(5)向钢管φ320中倒入混凝土，倒入时要捣实，且注意过线PVC32管的位置和上管口的密封，防止混凝土进入PVC32管中；
(6)混凝土灌满后顶端一定要水平，然后再在上面安装强制对中器(安装GPS天线)，对中器的位置应在观测墩顶部的中央以便美观，然后用水平尺把对中器调水平；
(7)待混凝土养护一段时间，以确保能达到一定的安装强度后，进行数据采集箱、GPS接收机、GPS天线、避雷针、通电通信等设备的安装和调试。
本实施例中堤身、堤基浸润线监测和堤坝安全监测体系结构同实施例1。
上述监测设备和系统需要满足对GPS沉降和水平位移进行实时监测，并实时回传数据。
在DF-Ⅱ断面进行布设的监测和预报设备，其各监测部件的布设方式如图2和图8所示。
实施例3：
本实施例中监测设备、施工工法和堤坝安全监测体系结构同实施例1，不同之处在于堤防断面尺寸和监测设备安装位置不同，参见图3和图8。
实施例4：
本实施例中监测设备、施工工法和堤坝安全监测体系结构同实施例1，不同之处在于堤防断面尺寸和监测设备安装位置不同，参见图3和图8。
实施例5：
一种堤防险情应急预警系统，具体实施布设断面为河道整治工程布设断面，该断面区域内布设有单点位移计，仅对堤防沉降进行检测和预警；
其中，所述通过沉降监测的施工工法，其步骤如下：
(1)数据采集端：主要利用振弦式单点位移计按照设定的回传频率获取河道整治工程表面的沉降位移信息，实现沉降长期监测和自动化观测的目的；
(2)数据传输：通过485总线或标准信号电缆把振弦式单点位移计采集的沉降监测数据传至数据采集装置，然后利用4G无线传输模块传送至Internet网络，最后进入数据监控中心。数据采集装置具有全天候自动采集、存储等功能；
(3)数据监控中心：具有数据接收、整理、计算、分析、预警、报警等功能，将整理计算后数据通过实时浏览或报表形式呈现给用户，并且在数据异常时将异常信息及时反应给用户。
上述沉降监测设备和系统需要满足对沉降(水平位移)变形进行实时监测，每天数据回传2次，当超过设定阈值时，加密数据回传频率，每30min数据回传一次；
本实施例中堤坝安全监测体系结构同实施例1，不同之处在于监测断面和监测设备安装位置不同，参见图5和图7。
实施例6：
一种堤防险情应急预警系统，具体实施布设断面为入黄主要河流及重点排水沟监测断面，该断面区域内布设有雷达水位计和摄像头，进行河道水位和视频监测和预警；
本实施例中水位监测设备、施工工法和堤坝安全监测体系结构同实施例1；
其中，所述视频监测的施工工法为：安装摄像头的立杆和雷达水位计的立杆共用，传输模块也和雷达水位计共用；
上述视频监测设备和系统需要满足平常状态下每半小时回传1次图片；用户打开视频查看界面时自动唤醒，实现实时视频的在线传输。
在入黄主要河流及重点排水沟监测断面进行布设的监测和预警设备，其各监测部件的布设方式如图6所示。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种堤坝险情应急预警系统，其特征在于，包括：
前端传感器采集层，用于获取各个监测参数的实时数据，包括用于获取标准堤防背水侧坡面的表面位移信息的土体位移计、用于获取河道整治工程表面的沉降位移信息的单点位移计、用于获取监测点的浸润线信息的渗压计、用于获取监测点的水位变化信息的雷达水位计、用于获取堤坝试验断面的水平位移与沉降变化信息的GNSS接收机，以及用于获取监测点的实时视频图像的摄像头；
数据集成传输层，用于采集所述实时数据并传送到数据处理层；
数据处理层，包括堤坝安全监测智能管理系统和数据库，用于对所述监测参数的实时数据分析处理以及智能诊断，判断各类监测参数是否达到预警阈值，并在达到预警阈值时联动预警和/或专家诊断形成应急预案；
其中，洪水水位、浸润线、垂直位移、水平位移、背水坡位移和涨落水速率作为堤防工程安全监测预警的定量化指标；并由该定量化指标通过多元线性拟合方法分析自变量安全系数同因变量水位、涨退水速率、堤身孔隙水压力平均监测值、堤基孔隙水平均监测值、堤防临水侧堤顶x,y位移以及背水坡坡体位移之间的函数关系，得出不同布设断面的堤防险情综合评估公式,根据该堤防险情综合评估公式计算相应断面的单个指标阈值，从而判断堤防是否处于安全状态；
数据发布层，用于对达到预警阈值的各类监测结果以预警信息的方式发布到指定的接收终端上进行展示。
2.根据权利要求1所述堤坝险情应急预警系统，其特征在于，其中，堤防洪水水位安全预警指标阈值为8.33m，堤防渗流稳定安全系数为1.15时，浸润线为渗流安全预警值；垂直位移安全预警警戒值为12mm，垂直变形速率警戒值为8mm/d；水平位移安全预警警戒值为50mm，水平变形速率警戒值为10mm/d；背水坡位移安全预警警戒值为21mm，水平变形速率警戒值为10mm/d。
3.根据权利要求1所述堤坝险情应急预警系统，其特征在于，所述的对所述监测参数的实时数据分析处理包括：
洪水水位监测信息分析，其包括水位过程分析，水位统计分析，水位趋势分析，通过分析对堤防险工水位和水位趋势进行实时汇报和预警；其中，水位统计分析包括水位历年最大值、最小值以及不同统计时段均值的分析；
坡面表面位移监测信息分析，其包括坡面表面位移过程分析，坡面表面位移统计分析、趋势分析，通过分析对堤防险工坡面表面位移进行实时汇报和预警；其中，坡面表面位移统计分析包括坡面表面位移历年最大值、最小值以及不同统计时段均值的分析；
水平位移监测信息分析，其包括水平位移过程分析，水平位移统计分析、趋势分析，通过分析对堤防险工水平位移和位移趋势进行实时汇报和预警；
沉降监测信息分析，其包括沉降过程分析、沉降统计分析、沉降趋势分析，通过分析对堤防险工沉降及沉降趋势进行实时汇报和预警；
浸润线监测信息分析，其包括浸润线过程分析、监测断面浸润线趋势分析，通过分析对堤防险工浸润线及浸润线下一步发展趋势进行实时汇报和预警；
在上述各项监测信息分析完成后，进一步将坡面表面位移、水平位移、沉降和浸润线同水位进行关联分析。
4.根据权利要求1所述堤坝险情应急预警系统，其特征在于，所述单点位移计采用钻孔引孔埋设，钻孔孔径为φ110mm，钻孔垂直，孔深与单点位移计总长一致，使用等径接头连接好锚头与测杆，待测杆顶部离孔口高200mm时停止放入，并用等径接头加长测杆，再往下放置，直至锚头下放到孔底，并使法兰沉降盘安装在地基基础面以下10-20cm，装好单点位移计后，将传输电缆套上φ20PVC钢丝波纹管保护，钢丝波纹管首端插入法兰沉降盘下，并挖深1m、宽0.5m的布线槽，引入到信息采集箱内，布线槽下端用粗沙填0.7m深，上端0.3米用混凝土填充，埋设2-3天待缩孔完成后设置零点。
5.根据权利要求1所述堤坝险情应急预警系统，其特征在于，所述渗压计的安装方法如下：
(1)确定渗压计的安装孔位；
(2)施工前平整场地，以便钻机安装和移位，对不利于施工机械运行的松散场地，采取硬化、加固措施；
(3)钻孔孔径Φ110mm，孔位偏差不超过10cm，孔深至渗压计预定位置以下15-30cm；
(4)钻孔完成后，渗压计埋设前，进行渗压计初步检验和率定，浸透透水石，在透水石和膜片间的空腔里充满水，然后用电缆将渗压计沉到钻孔的底部以测量实际深度，让渗压计热平衡15－20分钟，用读数仪记录液面的读数，再将渗压计提升一个已知高度，记录读数，计算系数，给出压力和读数的变化，最后与率定表中值行比较；每一只渗压计都获取一个零读数，即初始读数，用于后期数据处理；
(5)渗压计检验完成确定正常后，开始安装；安装时,将钻孔的底部用细沙回填到渗压计端头以下15cm时，放入渗压计；其中，渗压计封装在一个砂袋里；用水浸透砂子，然后放到位，并环绕渗压计周围放进砂子，砂子放到渗压计以上15cm；
(6)钻孔密封：当砂子到达集水区时，将孔密封，用膨润土球和适量砂回填交替层约25cm，然后用普通土回填。
6.根据权利要求1所述堤坝险情应急预警系统，其特征在于，所述的雷达水位计安装时，在监测断面临河侧建立一个直径立杆，在立杆的顶端焊接一个长度钢管，装载雷达水位计一端伸向河流或排水沟；雷达水位计的轴线应垂直于水面；用数据传输电缆把雷达水位计和数据采集箱中的4G传输模块连接，用来数据的采集和传输。
7.根据权利要求1所述堤坝险情应急预警系统，其特征在于，所述的摄像头的安装立杆和雷达水位计的立杆共用，所述的摄像头的数据传输模块和雷达水位计的4G传输模块共用。
8.根据权利要求1所述堤坝险情应急预警系统，其特征在于，所述土体位移计的安装方法如下：
在连接好3套测杆及PVC保护管后，将末端连接管与一根待接的PVC保护管用管接头接上后比较所需长度，然后截取所需长度；安装时对于最后一根测杆预先多加一根测杆，最后把安装测试好的3套土体位移计布设在5m的标准堤防背水侧沟槽里，然后回填覆盖；覆盖过程中将不平的部分用砂再次整平，人工回填的厚度不小于30cm，回填后使用夯实。
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