CN202757649U - 一种坝体监测及预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种坝体监测及预警系统，包括可拆卸式固定安装在坝顶和副坝顶、且用于采集坝体周围气候环境信息的多个倾角支点，可拆卸式固定安装在坝体和副坝体连接处、且用于采集坝体周围地理环境信息的多个裂痕支点，以及分别与所述多个倾角支点和多个裂痕支点信号连接、且用于基于坝体周围的地理及气候环境信息进行统一监控的远程监控平台。本实用新型所述坝体监测及预警系统，可以克服现有技术中监管困难、安全性差和经济效益差等缺陷，以实现监管方便、安全性好和经济性好的优点。

Description

一种坝体监测及预警系统

技术领域

本实用新型涉及坝体安防技术领域，具体地，涉及一种坝体监测及预警系统。

背景技术

目前，我国的小型水库数量多，分布区域广，坝型多样。这些水库主要是为农业生产提供灌溉水源，部分也为人民生活用水和工业用水提供水源。由于各种原因，小型水库大多不同程度的存在一些病险问题，特别是上世纪六七十年代文革期间由民工投劳建成的水库问题较大较多。为查明水库的病险情况，国家要求每隔6至10年就要对水库大坝进行安全评价，目的是通过大坝安全评价，对水库大坝稳定、渗流、变形等方面进行复核，了解其安全程度，是否符合国家现行有关标准，对评价中发现的安全问题提出安全对策措施，增强水库管理管单位的安全意识，投入资金，及时加以整治，排除隐患。小型水库特点经分析，小型水库除具有一般挡水建筑物的特点外；还具有库容小，保护和灌溉农田面积少，数量多、分布广，多位于山区，交通不便，建设年代早，无正规设计，非专业队伍修建，施工质量差，无任何观测设施，水库档案资料不齐，以及运行管理差等特点。这些特点决定了小型水库大坝安全评价任务的艰巨性。

近几十年来，中、小型水库工程为我国的农业生产和发展，发挥了巨大的作用。然而，建设时因受各方面的条件限制，工程设计标准较低，有些甚至没有进行设计，而且大部分以群众运动方式修建，加上经过多年的运行使用，工程设施普遍老化或损坏，严重影响工程的安全运行和经济效益的发挥，威胁着水库下游人民群众的生命和财产的安全，给社会造成不利的因素，也给工程管理方面带来不少问题。

一般而言，我国中、小型水库工程主要由水坝，溢洪道，放水建筑三大部分组成。以小型水库为例，小型水库一般是均质粘土坝质地，标准较低，一些小型水库没有进行设计就进行施工，工程设施建筑物没有达到相应的级别标准。经常会出现这种情况：挡水坝高度或坝顶宽度不够；坝体的坡度较大；坝坡稳定安全系数较低；相当一部分小型水库的坝基清理不完整，缺少反滤堆，坝基渗漏较大；坝体与两岸的山坡交接处，没有排水沟，山坡积水冲刷坝体；坝的上游坡面没有块石或混凝土块护坡，使水坝受水库风浪冲刷较大；下游坝坡无草皮护坡，缺乏坝坡的自然保护。

所以，除了需要对现有危险系数过大的坝体进行局部紧急加固与维修外，更加重要的是对现有中、小水坝工程建设健康信息的快速、有效收集与分析。从而使与下游人民生存息息相关设施精确监控的同时，让小至区域，大致国家主管部门，在控握实时信息的基础上，合理地调配有限的资源，逐步、全面地根治数万水坝所存在的重大隐患。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在监管困难、安全性差和经济效益差等缺陷。 

发明内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种坝体监测及预警系统，以实现监管方便、安全性好和经济性好的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种坝体监测及预警系统，包括可拆卸式固定安装在坝顶和副坝顶、且用于采集坝体周围气候环境信息的多个倾角支点，可拆卸式固定安装在坝体和副坝体连接处、且用于采集坝体周围地理环境信息的多个裂痕支点，以及分别与所述多个倾角支点和多个裂痕支点信号连接、且用于基于坝体周围的地理及气候环境信息进行统一监控的远程监控平台。

进一步地，以上所述的坝体监测及预警系统，还包括与所述远程监控平台信号连接、且用于在发生险情时发出报警信号以通知工作人员及时采取应对措施的报警模块。

进一步地，每个裂痕支点，包括用于采集坝体周围地震信息和上体滑坡信息的裂痕传感器组，与所述裂痕传感器组连接、且用于对来自裂痕传感器组的信号进行初步监管和处理的地理环境信息采集模块，以及与所述地理环境信息采集模块连接、且用于与远程监控平台之间进行通信的第一无线收发模块。

进一步地，所述裂痕传感器组，包括用于采集地震信号的振动传感器，以及用于采集山体滑坡信号的形变传感器；所述振动传感器和形变传感器，分别与所述地理环境信号采集模块连接。

进一步地，每个倾角支点，包括用于采集坝体周围降雨量、土壤温湿度、气压、光照及水流速度等气候环境信息的倾角传感器组，与所述倾角传感器组连接、且用于对来自倾角传感器组的信号进行初步监管和处理的气候环境信息采集模块，以及与所述地理环境信息采集模块连接、且用于与远程监控平台之间进行通信的第二无线收发模块。

进一步地，所述倾角传感器组，包括用于采集降雨量信息的深度传感器，用于采集土壤温湿度信息的温度及湿度传感器，用于采集气压及光照信息的压力及光敏传感器，以及用于采集水流速度信息的速度传感器；所述深度传感器、温度及湿度传感器、压力及光敏传感器和速度传感器，分别与气候环境信息采集模块连接。

进一步地，所述第一无线收发模块和第二无线收发模块，包括单独设置或共享式设置的无线传感网络模块或天线。

进一步地，所述地理环境信息采集模块和气候环境信息采集模块，包括单独设置或共享式设置、且依次连接的滤波器和A/D转换模块。

进一步地，所述远程监控平台，包括具有远程通信功能的PC机或工控机。

本实用新型各实施例的坝体监测及预警系统，由于包括可拆卸式固定安装在坝顶和副坝顶、且用于采集坝体周围气候环境信息的多个倾角支点，可拆卸式固定安装在坝体和副坝体连接处、且用于采集坝体周围地理环境信息的多个裂痕支点，以及分别与多个倾角支点和多个裂痕支点信号连接、且用于基于坝体周围的地理及气候环境信息进行统一监控的远程监控平台；可以采用倾角支点与裂痕支点相结合的方式，对主坝体与周边环境衔接处进行精准监测；从而可以克服现有技术中监管困难、安全性差和经济效益差的缺陷，以实现监管方便、安全性好和经济性好的优点。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为坝体结构示意图；

图2为坝顶、副坝顶、以及坝体与副坝体连接处安装裂痕支点和倾角支点的布局示意图；

图3为超高精度倾角支点的结构示意图；

图4为超高精度裂痕支点的结构示意图；

图5为倾角支点或裂痕支点的工作原理示意图。

结合附图，本实用新型实施例中附图标记如下：

1-山体或副坝体；2-连接处；3-主坝体；4-放水机构；5-坝体内侧线；6-坝顶；7-坝体外侧线；8-裂痕支点；9-倾角支点；10-天线。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

根据本实用新型实施例，提供了一种坝体监测及预警系统。如图1-图5所示，本实施例包括可拆卸式固定安装在坝顶和副坝顶、且用于采集坝体周围气候环境信息的多个倾角支点（如一个倾角支点9），可拆卸式固定安装在坝体和副坝体连接处、且用于采集坝体周围地理环境信息的多个裂痕支点（如一个裂痕支点8），以及分别与多个倾角支点和多个裂痕支点信号连接、且用于基于坝体周围的地理及气候环境信息进行统一监控的远程监控平台；还包括与远程监控平台信号连接、且用于在发生险情时发出报警信号以通知工作人员及时采取应对措施的报警模块。该远程监控平台，包括具有远程通信功能的PC机或工控机，用于实现实时数据展示、历史数据展示、数据下载、预警设置、预警和其他拓展模式等功能。每个倾角支点或每个裂痕支点在坝体或副坝体上的固定方式，可以为直接固定安装的方式，也可以为通过立柱固定安装的方式。

其中，上述每个裂痕支点，包括用于采集坝体周围地震信息和上体滑坡信息的裂痕传感器组，与裂痕传感器组连接、且用于对来自裂痕传感器组的信号进行初步监管和处理的地理环境信息采集模块，以及与地理环境信息采集模块连接、且用于与远程监控平台之间进行通信的第一无线收发模块。该裂痕传感器组，包括用于采集地震信号的振动传感器，以及用于采集山体滑坡信号的形变传感器；振动传感器和形变传感器，分别与地理环境信号采集模块连接。

上述每个倾角支点，包括用于采集坝体周围降雨量、土壤温湿度、气压、光照及水流速度等气候环境信息的倾角传感器组，与倾角传感器组连接、且用于对来自倾角传感器组的信号进行初步监管和处理的气候环境信息采集模块，以及与地理环境信息采集模块连接、且用于与远程监控平台之间进行通信的第二无线收发模块。该倾角传感器组，包括用于采集降雨量信息的深度传感器，用于采集土壤温湿度信息的温度及湿度传感器，用于采集气压及光照信息的压力及光敏传感器，以及用于采集水流速度信息的速度传感器；深度传感器、温度及湿度传感器、压力及光敏传感器和速度传感器，分别与气候环境信息采集模块连接。

上述第一无线收发模块和第二无线收发模块，包括单独设置或共享式设置的无线传感网络模块或天线（如天线10）。地理环境信息采集模块和气候环境信息采集模块，包括单独设置或共享式设置、且依次连接的滤波器和A/D转换模块。

例如，无线传感网络模块，可以采用悟莘无线传感网络系统，在相应的环境中将采用以下无线传感解决方式：

利用悟莘无线智能网状网络系统，无需布线，所有支点安装完毕后自行采用最优网络组网，利用自动能量均衡技术，使得能耗降到最低，无线调频技术使得本系统自动避开冲突频段，网络采用最优合理、快捷的安装，与此同时，以无线方式智能组网实现高效精准的监测，使得系统全面实现整体化，系统化，联合互动化的方案，这将从根本上解决我国中小水坝的监测、管理之重大现实问题。

具体实施时，可以参见图1显示的坝体，在图1中，坝体包括主坝体3，山体或副坝体1，主坝体3与山体或副坝体1之间的连接处2，设在主坝体3上的放水机构4，坝顶6，坝体内侧线5和坝体外侧线7。以坝顶表面、连接处、周边山体（或副坝）顶三大部位为主体安装监测支点。具体布点位置规则如下：

A、坝顶表面：

以坝体内侧线、坝体外侧线两线为基准，距两线0.5至1米处，沿两线逐点分部，每支点间距10米至30米，布置支点种类：高精度无线倾角传感支点；【如坝顶部宽度小于4-6米，可只沿坝体外侧线安装，沿线安装密度需增加1.5倍以上】

B、连接缝处：以连接缝处为准线，准线一侧坝顶部，距准线1至2米处，距坝体内侧线处以及坝体外侧线处0.5至1米，各部置高精度无线倾角传感支点一个；准线之上，距坝体内侧线以及坝体外侧线0.5至1米，各部置高精度无线位移传感支点一个；【注：该点需与地质环境相结合实施安装。】

C、准线另一侧连接山体（或副坝）顶部，在坝体内侧线与坝体外侧线，中点处，距准线1至2米处，布置倾角支点一个；连接山体（或副坝）顶：向水库延展部，加装倾角支点一处。【注：应视具体山体或坝体情况而做支点数量的增减。】注：支点数量可随坝体尺寸，使用状况，周边环境的受损情况适当增加。

相应功能如下：

A处倾角支点主要用于对于坝体主体沉降，倾斜度精准监测。

B处倾角支点配合裂痕支点主要用于对于主坝体与周边环境衔接处的精准监测。

C处倾角支点主要用于对于周边山体可能出现的滑坡以及副坝处可能出现的沉降的精准监测。

图3显示的超高精度倾角支点中，支架底座的长为1米、宽为0.5米、高为1米至1.8米。图 4显示的超高精度裂痕支点中，系统监测参数如下：

⑴监测频率：10分钟/次；

⑵监测精度：0.1mm/m；

⑶其他可行性监测如：振动测试；环境质量：包括水质、空气质量、特殊污染性气体、噪音等实施全方位实时监测与预警功能。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种坝体监测及预警系统，其特征在于，包括可拆卸式固定安装在坝顶和副坝顶、且用于采集坝体周围气候环境信息的多个倾角支点，可拆卸式固定安装在坝体和副坝体连接处、且用于采集坝体周围地理环境信息的多个裂痕支点，以及分别与所述多个倾角支点和多个裂痕支点信号连接、且用于基于坝体周围的地理及气候环境信息进行统一监控的远程监控平台。

2.根据权利要求1所述的坝体监测及预警系统，其特征在于，还包括与所述远程监控平台信号连接、且用于在发生险情时发出报警信号以通知工作人员及时采取应对措施的报警模块。

3.根据权利要求1或2所述的坝体监测及预警系统，其特征在于，每个裂痕支点，包括用于采集坝体周围地震信息和上体滑坡信息的裂痕传感器组，与所述裂痕传感器组连接、且用于对来自裂痕传感器组的信号进行初步监管和处理的地理环境信息采集模块，以及与所述地理环境信息采集模块连接、且用于与远程监控平台之间进行通信的第一无线收发模块。

4.根据权利要求3所述的坝体监测及预警系统，其特征在于，所述裂痕传感器组，包括用于采集地震信号的振动传感器，以及用于采集山体滑坡信号的形变传感器；所述振动传感器和形变传感器，分别与所述地理环境信号采集模块连接。

5.根据权利要求1或2所述的坝体监测及预警系统，其特征在于，每个倾角支点，包括用于采集坝体周围降雨量、土壤温湿度、气压、光照及水流速度等气候环境信息的倾角传感器组，与所述倾角传感器组连接、且用于对来自倾角传感器组的信号进行初步监管和处理的气候环境信息采集模块，以及与所述地理环境信息采集模块连接、且用于与远程监控平台之间进行通信的第二无线收发模块。

6.根据权利要求5所述的坝体监测及预警系统，其特征在于，所述倾角传感器组，包括用于采集降雨量信息的深度传感器，用于采集土壤温湿度信息的温度及湿度传感器，用于采集气压及光照信息的压力及光敏传感器，以及用于采集水流速度信息的速度传感器；所述深度传感器、温度及湿度传感器、压力及光敏传感器和速度传感器，分别与气候环境信息采集模块连接。

7.根据权利要求3或5所述的坝体监测及预警系统，其特征在于，所述第一无线收发模块和第二无线收发模块，包括单独设置或共享式设置的无线传感网络模块或天线。

8.根据权利要求3或5所述的坝体监测及预警系统，其特征在于，所述地理环境信息采集模块和气候环境信息采集模块，包括单独设置或共享式设置、且依次连接的滤波器和A/D转换模块。

9.根据权利要求1或2所述的坝体监测及预警系统，其特征在于，所述远程监控平台，包括具有远程通信功能的PC机或工控机。

Images