概述

我国现有各类水库84926，其中大型水库415座，中型水库2618座，小型水库81893座。山西省全省已建成水库746座，其中，大中型水库63座，小型水库683座。这些水库大部分建于20世纪50-70年代，经过三四十年的管理运用，社会效益和经济效益都十分显著，为国民经济的持续、稳定发展作用了贡献。然而，大多数中小型水库建于六、七十年代，属“三边工程”，一方面大部分水库防洪标准低、工程质量差、淤积严重，有效库容萎缩，处于带病运行状态，另一方面不少水库已达到或超过设计服役年限，老化严重，水库工程潜在的安全隐患突出。水库安全度汛一直是我国防汛抗洪的难点和重点，中小型水库的安全度汛已成为当前全国防汛工作的一个薄弱环节，大部分水库缺少必要的水雨情测报及大坝安全监测等设施，检查手段落后，隐患很大。一旦发生局部暴雨洪水，极易引发溃坝事件，轻则造成财产损失，重则造成重大人员伤亡或毁灭性灾害，在这种情况下，水库大坝安全自动监测系统建设，实现水位、雨量、大坝的渗压、渗流、应变等实时监测和预警就是非常必要的，可以实时动态的掌握水库运行信息并进行预警，如果水库的监测数据发生异常，水利部门的有关人员可以及时掌握情况并采取措施进行应急处理。

系统框架

  水库大坝自动化在线监测系统架构如下图所示，其主要由感知层、数据采集层、传输通信层、云平台及移动终端组成。

  感知层主要完成待监测物理量的信号转换，其由多种类型智能传感器构成，主要有应变传感器、压力传感器、倾斜传感器、力传感器等。

  数据采集层主要负责数据采集，将感知层转换后的电信号转换成数字信号，以方便数据远距离传输。

  传输通信层负责采集层与云平台之间通信及数据传输，数据传输方式主要有有线传输和无线传输。有线传输通过光纤、网线经网关将数据发送到云平台及云平台数据下发；无线传输主要通过GPRS/3G/4G/5G将数据传输到云平台及云平台数据下发。

  应用层负责数据信息化管理，如控制指令下发和数据接收、多传感器数据融合分析、结果展示、预警等。预警信息通过短信或邮件及时发送到相关管理人员，并提示后台及时对结构当前状态进行安全评估。

监测方案

  水库大坝自动化在线监测系统主要监测项目包括大坝表面及内部变形监测、渗流监测、压力监测、水文气象监测等，下表列出了水库大坝健康监测中一些主要监测项目及使用到的传感器或仪器设备。

水库大坝自动化在线监测示意图（土石坝）