**安全监测系统
解决方案
**安全监测系统解决方案
目录
第1章 概 3
11 系统概览 3
12 历史回 3
13 现状分析 4
14 目标阐述 4
第2章 总体设计 6
21 设计原 6
22 系统体系结构 7
23 信息流程 10
24 系统组成 11
25 系统功 12
第3章 信息采集系统 14
31 需求分析 14
32 技术解决方案 14
第4章 通信网络系统 20
41 测控单元监测中心间通信 20
42 监测中心监测分中心间网络 25
第5章 软件系统 27
51 建设原 27
52 技术解决方案 28
第1章 概
11 系统概览
**作特殊建筑安全性质房屋等建筑物完全**安全出现问题会引发**游定范围员财产环境损失加强水利建设环境提高水工建筑物安全特提高**安全监测水保证水库**安全关系国家利益社会稳定头等事**安全监测系统观测传感器遥测数采集模块工业控制网络动监测理软件系统组成通计算机工作够实现**观测数动采集处理分析计算**性态正常否作出初步判断分级报警监测象提供早期安全预警报告动化系统建立**安全动监测系统缩短数采集周期提高**观测工作效率减轻劳动强度充分利水库调蓄力防洪供水两方面发挥效益时提高水库理水时发现**隐患水库安全运行提供力保障
12 历史回
**安全监测系统西方发达国家已30年历史法国求高20 ｍ**库容超1500万ｍ３水库均需设置报警系统提出垮坝库水淹没范围击波达时间淹没持续时间相应居民疏散计划等葡萄牙**安全条例（1990）求**业提交关溃坝引起洪水波传播研究报告编制游预警系统应急计划疏散计划美国联邦**安全导加**安全导强调求采取险情预计报警系统撤退计划等应急措施便万发生测时损失减少程度1976年美国9296 ｍ高堤堂坝（Ｔｅｔｏｎ）失事前**理机构根**安全监测系统监测事发展状况时通游行政司法局淹群众发出警报组织进行员疏散**失事堤堂河斯克河游130km约780 km2区遭洪水肆虐造成25000家损失牲畜约２万头巨物质损失员死亡11初步体现**安全监测系统重意义
13 现状分析
中国已建成85万座水库数量居世界首位历史原水库部分防洪标准偏低存程度质量问题水库**病险情况较严重影响水库综合效益发挥严重威胁着民生命财产安全确保水库**安全运行充分发挥水利工程预期效益水库**实施安全监测科学理已成中国级水行政部门面迫切需解决重问题
**监测动化历单台仪器遥测专测量装置集中式数采集系统分布式数采集系统发展程发展基仪器设备监测系统发展进步密切相关监测系统发展监测元件迅猛发展标志包括相关传感器测量仪器转换处理存储印分析设备发展
目前全国部分水库**监测报手段落测验设施设备老化信息采集精度低甚水库没**监测手段**带病运行旦遇洪水严重威胁**游员财产安全迫切需建设套动化程度高先进**监测系统提高防洪减灾力保障民生命财产安全
14 目标阐述
**安全监控系统庞系统工程具涉信息量覆盖知识面广等特点
众周知**安全监测仪器解**运行状态耳目够恶劣环境长期稳定检测出**微物理量变化某方面（测量精度长期稳定性方面）工业监测行业相求更高难度更外部观测静力水准正倒锤激光准直部观测渗压计沉降计测斜仪土体应变计土压计动化遥测建立高性传感器基础年着型水坝建筑增高科技应**安全监测正体化动化数字化智化方发展
**安全监测系统建设总目国家**安全监测工程建设标准求实时采集监测信息传输**安全监测中心进行分析处理目现代化工业动化控制现代通信技术计算机网络技术数库技术理信息技术信息分析预测技术**安全监测业务需求紧密结合建成先进实高效动化程度高**安全监测系统达监测数采集动化传输网络化处理标准化分析科学化效提高水情信息采集传输处理分析预报准确性性更级**理部门决策指挥抢险救灾提供科学
第2章 总体设计
21 设计原
211 设计原
1 实性
适应施工期蓄水期运行期已建工程更新改造需便维护扩充次扩充时影响已建系统正常运行针工程实际情况兼容类传感器温度－30～＋60℃湿度95％规定水压条件正常工作防雷抗电磁干扰系统中测值宜变换标准数字量输出操作简单安装埋设方便易维护
2 准确性
**安全监测系统言信息准确性直接关系决策成败该系统监测数动采集传输处理等工作环节设备选型技术处理充分考虑误差控制误差处理确保提高系统整体准确性
3 性
保证系统长期稳定运行观测数具精度准确度系统设备检校显示障诊断结果具断电保护功时具独立动监测量仪器工观测接口
4 先进性
力求高起点满足现实需求适应长远发展需确保系统采技术前技术发展趋势保持致便系统扩展升级优化
5 开放性
坚持统标准采行业标准规范进行统设计开放式系统求选择设备组建系统利调整扩展便信息享
6 济性
系统设计时坚持济性原功采集范围少满足投资规模建设规模需追加投资系统方便扩充功扩监测范围系统采分布式结构设备间连线简单施工费极低整体优化设计强化软件简化硬件降低设备造价
212 设计
混凝土**安全监测技术规范（DLT51782003）
土石坝安全监测技术规范（SL6094）
水利水电工程测量规范（DLJ20281）
水利水电工程施工测量规范（SL5293）
国家二等水准测量规范（GB5002693）
国家水电工程测量规范（DLJ20281）
水位观测标准（GBJ13890）
水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范（SL 47）
砌体工程施工验收规范（GB 50203）
水利水电工程钻探规程（DL 5013）
**安全动化监测系统设备基技术条件（SL2682001）
土石坝安全监测资料整编规程（SL16996）
混凝土拱坝设计规范（SL2822003）
22 系统体系结构
根业务需求分析确定系统体系结构采集层通信层网络层数层应层5部分组成系统体系结构图1示
图1 系统体系结构图
221 采集层
采集层信息源基础通监测方法技术完成监测项目
1 变形监测
变形监测包括水位移（横）垂直位移（竖位移）坝体坝基倾斜表面接缝裂缝监测土石坝设述变形（称表面变形）监测项目外设部变形监测部变形包括分层竖位移分层水位移界面位移深层应变观测混凝土面板坝混凝土面板变形监测具体包括表面位移挠度应变接缝开度监测外岸坡基岩表面深层位移监测属变形监测
2 渗流监测
混凝土坝渗流监测包括坝基坝体扬压力坝基坝体渗漏量绕坝渗流水位监测
土石坝渗流监测包括坝体渗流压力坝基渗流压力绕坝渗流渗流量监测
3 应力应变温度监测压力（应力）监测
混凝土坝应力应变温度监测包括混土应力应变应力钢筋应力钢板应力坝体坝基温度接缝裂缝开度监测
土石坝压力（应力）监测包括孔隙水压力土压力接触土压力混凝土面板应力监测
4 环境量监测水文气象监测
**位置环境**坝基工作性态重影响需予监测监测项目**游水位水温气温库区雨量等
四类监测项目涉十种物理量监测种物理量监测需设计时布置必测点选择适监测仪器
监测项目选择测点设计布置两部规范中工程等级建筑物等级坝型坝基基岩质条件**设计施工特点作规定监测项目测点布置太太少力求保持合理水参前面述叙国际相应指标监测设施实施费相工程总造价1确定中型工程**安全特重型工程均应考虑现代化理需实现监测项目动化
222 通信层
通信层监测数传输交流基础数传输介质系统现场采集数通线数通信（现场总线）线数通信方式传输监测中心中线数通信远距离达十公里线数通信距离达数十公里采线数通信子网线数通信混合结构时系统数传输具路动判断机制提高数传输性
223 网络层
网络层指监测中心者分中心计算机网络应软件系统运行基础环境日常行政办公部信息交流信息享网络基础
224 数层
数层整业务综合数台业务应软件系统运行基础相独立互关系数库组成该数层监测数库部分包括基数库监测数库实时数库历史数库空间理数库等
225 应层
应层**安全监测理软件核心进行监测数接收检测计算处理存储分析安全评价预警统计整编查询等程**安全监测理软件包括信息采集处理系统资料整编系统统计分析预警系统WEB查询系统数库理系统
23 信息流程
该系统总体信息流程图2示
图2 系统信息流程图
信息流程包括信息采集信息存储信息查询信息统计分析预警数库理系统信息展示
信息采集：接入系统中类监测仪器进行定方式动化测量采集测数传送中央控制装置集中储存处理
信息存储：通信息采集系统接收数进行解码校验入库存储
信息查询：入库动化测量数根意时段点数进行查询
信息统计分析预警：根采集值时间轴显示信号时间变化程时间轴定义秒分时天数库时调出查编辑行存储**监测数进行离线分析处理**安全评判运行理提供监控模型监控数图表动采集孔隙水压力程线显示页面形式等等
数库理：根监测数进行数转贮数库查询修改工插补等
信息展示：客户提供报表显示图形形式电子图显示报警视频图等方式展示
24 系统组成
**安全监测系统信息采集系统通信系统网络系统综合数库系统应软件系统包括动采集工观测埋入坝体安装传感器 (**变形渗流应力应变温度降雨水位气温震等)等测控单元（MCU）位机监测中心监测分中心组成系统组成图3示系统结构采分布式体系结构数采集工作分散较传感器测控单元完成然测数传送机系统观测现场测控单元功智型仪器种类型传感器进行控制测量
图3 系统组成结构图
25 系统功
1 传感器
感应**变形渗流压力（应力）应变温度环境量水文气象等种物理量模拟量数字量脉量状态量等信号输入测控单元传感器种类分：电阻式电感式电容式振弦式光纤式调频式压阻式变压器式电位式等
2 测控单元
根确定观测参数计划序进行实际测量计算存储检动诊断功工观测接口
根确定记录条件观测结果出错信息指定监测中心测控单元进行通信选配测量模块板卡实现种类型传感器信号采集
检测指点报警条件旦报警状态条件改变通知指定监测中心
观测结果保存存储单元中直数监测中心准确接收完
理电消耗断电电流引起重启动正常关机时保留配置设定信息具防雷抗干扰防尘防腐适恶劣温湿环境
采集系统运行方式应答式报式两种必时采意控制
3 通信系统
通信系统根站点情况采线线方式采两种通信方式互备信道建立套双信道互备份通信系统
4 业务应系统
业务应系统**安全理软件系统监测中心分中心进行数接收处理存贮分析预警等功
接收数进行容错校验数性准确度检查数学模型检查数存储删插入记录显示换算印查询仪器位置参数工作状态显示建立标定安全监控数学模型进行影响素分解综合性分析预报报警安全性评价满足**安全监测需
综合数库系统：水文信息建立统数台统数格式规范数标准效进行数享数分析业务应系统提供基础相关系统数接入提供接口
第3章 信息采集系统
31 需求分析
信息采集系统务监测**变形渗流压力（应力）应变温度环境量水文气象等素然变化情况项基础前期工作**安全监测耳目参谋**理部门做出正确判断发布正确指令理质量精度直接影响**安全监测准确性影响决策科学性加强信息采集系统基础设施建设强化信息采集工作提高观测动化程度成务急
水情信息采集系统需完成务：
l 实现**变形渗流压力（应力）应变温度环境量水文气象等观测量数动采集存储满足实时动传输求
l 采实观测设备实现流观测量数信息工动观测相结合实现工采集输入动计算实时动传输
l 采集设备采先进技术观测信息标准达部颁建设标准
32 技术解决方案
信息采集系统测控单元（MCU）监测仪器组成测控单元分布式系统关键设备种智化模块化功装置体积巧结构紧凑具控制测量数存储防潮防雷抗干扰等种功安装监测仪器附实现监测仪器动巡测选测系统中测控装置通讯总线连接中央控制装置微机组成数采集网络中央控制装置微机网络进行控制运行方式实现数采集动化
1 测控单元
测控单元系统组成图4示
图4 测控单元系统组成图
l 测控单元技术指标
时基精度：001分辩率：0001us
温度精度：±05℃分辩率：01℃
测量时间：2～3spoint
通信接口：EIARS485EIARS232CAN bus
存储容量：128kB
工作电源：12VDC
充电电源：220VAC50Hz
功耗：掉电：200 uA休眠：10mA机：20mA测量＜300mA
工作温度：－25℃～+60℃
储藏温度：－45℃～+70℃
l 测控单元优点
功强：测量控制单元（简称MCU）支持达80通道空间种供电方式种通信方式供选择灵活传感器接入方式模块化结构先进参数设置力容易安装调试
性高长期稳定性：MCU长期值守情况工作设定工作方式源源断采集数发送监控计算机数库
容易构建系统：系统组网方便提供种通信方式RS232RS485直接电缆连接线通信测控单元布置受环境限制系统规模接口模块般接类型仪器开发功集体测量模块系统中测量少量缺少参数提供方便减少系统投资费
通道配置力强：接口模块中通道配置测量振弦式仪器配置测量电阻电压电流频率Carlson类型传感器中ASM模块第十通道配置脉类型仪器仪器配置提供极方便会造成资源浪费减少系统投资
智化：系统通监控系统根现场环境监测求方便控制面板监控计算机进行参数设置修改等种求系统稳定进行工作必针具体系统改动MCU部监控软件采集仪器配置数直接载MCU中存储监控机
分布式智节点网络控制技术：节点具智性MCU够独立工作够节点网络环境中工作脱离网络运行进行测量控制数处理通信
具较适应性兼容性：应水利工程领域数监测网络通信采种传输介质国际著名土工**环境监测仪器供应商生产传感器接口直接接入振弦式差动电阻型电流型热电偶脉型数值型传感器部件标准化具互换性
易安装调试维护：机箱带键盘显示现场直接配置调试显示部信息终端信号灯指示作运行诊断机箱迅速开检查开关接线插头等部件
防雷性强：系统电源入口通信入口传感器入口防雷措施保证系统工作
2 变形监测
变形监测包括水位移竖位移挠度倾斜接缝裂缝监测土石坝根测点布置坝面坝体部分表面变形部变形监测
工监测：水位移监测方法视准线（针直线性坝）三角网前方交会法等采纬仪进行监测垂直位移监测般采水准仪进行监测土石坝部变形水式沉降仪引张线式水位移计等进行监测裂缝接缝监测般采测缝计（测缝标点）监测
着科技发展变形监测已逐步采动化实现动化监测垂线引张线静力水准真空激光准直TS移计差阻式（振弦式）测缝计等方法
中引张线布置直线性坝（廊道）实现坝顶坝基水位移监测目前种采动加水装置双引张线正试验中引张线法观测水位移监测动化必须首先保证引张线安装满足规范求线体张力度必须保证安装时应进行精度复位试验次选择实引张线仪
垂线法实现坝体水位移挠度监测动化较方法垂线正倒垂分测点测值相锚固点（悬挂点）相值垂线设计时首先垂线满足规范求时选择量监测仪器时注意点：
选工观测设备时应量选择简单固定安装测点设备种设备免次安装中误差易产生系统误差梅山**垂线测点XY方安装台固定式坐标读数仪测量精度达02mm读数盘瞄准器种固定式测量装置达025mm精度陈村纪村**采取相似类型仪器加理力垂线测值准确度保证采携带式光学垂线坐标仪时必须确保仪器定期检验校准确保整测量期间精度变次安装施测时严格规程操作
采动化监测精度通常高工监测目前类遥测垂线坐标仪精度均015mm确保监测数致漏失必时进行校测通常动化监测设备行布置套工观测设备
裂缝接缝监测采差阻式测缝计实现动化国南京动化设备厂生产差阻式仪器防潮长期稳定性性价格等方面具较定优势国工程中广泛应
3 渗流监测
渗流监测**安全监测重项目混凝土坝渗流监测：扬压力（坝体坝基扬压力）渗漏量（包括坝基渗漏量坝体渗漏量）绕坝渗流水位水质分析部分土石坝渗流监测项目包括：坝体渗流压力坝基渗流压力绕坝渗流渗流量监测
渗压（浸润线）观测采测压法埋设渗压计法测压法具进行工测仪器更换方便等优点容易出现泥沙淤积孔口破坏测值滞等缺点进行具体设计时根渗流特征仪器情况进行确定
渗流量监测般采容积法量水堰法流速法进行测量容积法针单渗流量进行监测（流量1LS）时流量1~300LS间时宜采量水堰法流量300LS受落差限制设量水堰时漏流水引入排水沟采测流速法进行测量
目前测水位仪器较通应验认渗压监测效果较振弦式仪器
4 应力（压力）应变温度监测
目前设计规范均强度校检作设计坝体结构标准温度坝体（特混凝土坝中）应力裂缝产生重素必须注意监测特拉应力区应力温度梯度方
应力应变温度监测目前采差阻式仪器
5 环境量（水文气象）监测
环境量**运行性态发展外环境量（水位气温雨量等）进行监测资料分析需必须加重视
游水位**承受荷载形成坝体坝基渗流场原必须进行监测水位测点布置水流稳水面缓方确保观测精度监测仪器浮子式水位计压力式水位计超声波水位计等
气温库水温影响坝体温度场重素监测测点布置根库区气温库水温分布特点确定监测仪器气温选铂电阻温度计温度变化太剧烈时选铜电阻温度计般库水温监测选DW1型铜电阻温度计
降雨量影响**（特土石坝）坝体周围渗流场原降雨导致坝外测压水位升高时高强度降雨会形成表径流破坏坝面结构造成（土石坝）坝体局部失稳必须加监测降雨量监测选翻斗式雨量计进行监测
第4章 通信网络系统
根总体设计：**安全监测系统组网采两级传输方式第级测控单元监测中心负责采集监测项目数第二级监测分中心监测中心组成计算机网络实现监测分中心监测中心间信息享
41 测控单元监测中心间通信
411 需求分析
l 监测中心够实时接收全部监测项目数
l 工作方式：报应答两种工作模式
l 长期特暴雨洪水等恶劣天气条件工作
l 通信畅通率应＞98％系统误码率6 ×105
l 具防雷措施
412 通信方案设计原
l 性
Ø 量选择性高信道般线信道
Ø 条件允许条件根需设置相应备信道实现动切换
Ø 通信系统误码率符合求
l 时性
Ø 系统时间求完成信息传递
Ø 监测点太情况通增加通道等技术手段保证时效性
l 济性
Ø 综合考虑济性包括系统建设费运行费
Ø 综合分析通信资源公网系统够满足求量利公网满足求考虑费较低
l 低功耗
Ø 选低功耗通讯方式通讯设备
Ø 选择合理通讯方式实现召测
l 先进性
Ø 考虑业务发展
Ø 选择公网信道时考虑该信道否发展前景否长期
413 技术解决方案
目前根**安全监测特点选通信信道：电缆通信方式光纤通信方式GPRSCDMA1XPSTN卫星超短波等根系统设计求结合域特性目前通信条件提出六种通信系统解决方案供选择
1 解决方案（电缆通信方式RS485总线）
根现场情况监控点监测中心距离少1000米时采敷设485总线方式连接结构连接示意图图5示
图5 RS485总线方式接示意图
l 解决方案特点
Ø 采线方式电缆连接性高
Ø 信道响应速度快传输时效信道稳定畅通率高
Ø 采工业总线传输速度质量高技术成熟价格低廉实现种通信工作方式
Ø 信道属双信道方便实施远程控制维护
l 设备配置
Ø RS458通信转换模块
Ø 位计算机
2 解决方案二（电缆通信方式CAN总线）
根现场情况监控点监测中心距离1000米时根实际情况采敷设CAN总线方式连接结构连接示意图图6示
图6 CAN总线结构连接示意图
l 解决方案特点
Ø 采线方式电缆连接性高
Ø 信道响应速度快速率达1Mbps传输时效信道稳定畅通率高
Ø 先进CAN总线技术提高监测通讯稳定性性长传输距离达10公里符合水库实情安装方便
Ø 信道属双信道方便实施远程控制维护
l 设备配置
Ø CAN控制器
Ø 位计算机
3 解决方案三（光纤通信方式）
根现场情况监控点监测中心距离1000米时根实际情况采敷设光纤方式连接结构连接示意图图7示
图7 光纤通信方式结构连接示意图
l 解决方案特点
Ø 采光纤电缆连接性高具强抗电磁干扰防雷电袭击力
Ø 信道响应速度快速率达100Mbps传输时效信道稳定畅通率高
Ø 传输距离达15公里符合水库实情安装方便
Ø 信道属双信道方便实施远程控制维护
l 设备配置
Ø 光纤转换器
Ø 位计算机
4 解决方案三（GPRS（CDMA1X）方式）
GPRS（CDMA1X）方式信道配置通信模块图8示：
图8 GPRSCDMA1X方式结构连接示意图
l 解决方案特点
Ø 采线方式通信信道性高
Ø GPRSCDMA1X信道响应速度快传输时效信道稳定畅通率高
Ø 两种信道属公网需考虑中继建设方便
Ø 两种信道属双信道方便实施远程控制维护
Ø 部分区GPRSCDMA1X网络稳定定认真进行电测
Ø 监测中心利方式Internet连接
Ø 果更高求运营商提供专信道必Internet
l 设备配置
Ø GPRSCDMA1X通信模块
Ø GPRSCDMA1X服务器（具真实IP址）
Ø 位机
5 解决方案三（卫星方式）
卫星（结合国现状建议选择北斗卫星）方式通信方式图9示：
图9 卫星方式结构连接示意图
l 解决方案特点
Ø 根应验：卫星信道响应速度快传输时效信道稳定畅通率高
Ø 卫星信道特适合山区等传统通讯条件难达区域
Ø 北斗卫星通信频率低气象条件通信影响
Ø 信道属公网需考虑中继建设方便
Ø 信道属双信道方便实施远程控制维护
l 设备配置
Ø 卫星面站（含天线）
Ø 前置机
第5章 软件系统
51 建设原
l 先进性
应软件系统设计中采先进技术手段灵活实现方法国际流行设计思想保证系统具强生命力符合前未应需具长期价值
应软件系统结构采级结构分层式处理方式保证系统整体性软件体系结构清晰
应软件系统采前流行BS方式结合JAVA技术终端户言需安装程序便访问系统提供理性维护性具强移植性
应软件系统采完善数库理备份机制满足系统数实时性性致性需求
l 扩展性
系统采级分层设计层均独立运行层间采标准TCPIP协议连接遵循标准通信协议需扩展新功系统进行连接需遵循相应层次接口方便接入系统系统构成完整新系统
l 开放性
系统层间均提供开放接口支持系统接入融合
l 互操作性
应系统采标准TCPIP协议支持TCPIP协议站点授权情况互相访问站点资源
l 伸缩性
应系统具滑升级扩展力模块间相互独立系统升级程中会造成整系统停运时采层构架进行设计某层次模块进行修改增加均会影响层次模块
软件模块安装台计算机单机运行软件模块安装台计算机运行灵活调整应软件计算机网络系统资源占性间衡
l 操作简单直观
终户界面浏览器户接入网络机器查监测系统数户定制喜欢页面访问方式
l 安全性
应软件系统权限严格控制重操作浏览需口令登录访问系统严格保证超级户保密性重操作进行操作日志记录便非法操作攻击进行踪
l 实效性
应软件系统充分考虑采集分析实效性保证数采集时间控制分钟级决策部门提供实时信息
52 技术解决方案
**安全监测理系统软件水库**安全监测系统重组成部分具数采集数处理资料理资料整编资料分析网络理等功通**安全监测理系统软件水库理员理局领导时解**前性态
坝安全监测系统软件采BS结构数采集服务程序服务器启动外部分计算机户通网络服务器相连通浏览器进行访问查询监测数图形安全监测信息评价结系统支持单机工作组网络运行方式局域网广域网互联数库种数库互联系统提供数接口供直接户远程控制MCU数采集显示测量数测量数直接保存服务器中数库系统结构示
图12 应软件系统结构图
1 综合数库系统
根业务需求需建立综合数库台该数库系统包括数库：
l 基础信息数库
存放监测点基信息表监测设备通信设备基信息站房工程信息**流域河流**等基信息表
l 监测数库
存放采集设备实时采集原始报文数
l 实时数库
实时数库存放实时采集类数包括实时采集设备运行参数信息
l 历史数库
存放历史整编资料调查资料监测点考证资料监测点年月旬特征值统计资料档案资料
l 运行分析结果数库
存放运行分析理系统接收数准确性误码率畅通率迟报误报漏报数进行分析结果包括畅通率误码率分析数监测点电源电压参数分析数
l 空间理信息数库
空间信息库存放系统相关空间数关理信息类数容包括：流域形质面高程水系监测点分布位置行政区划交通等理信息
2 应软件系统
包括四软件模块：信息采集处理系统资料整编系统统计分析预警统系统WEB查询系统息发布系统数库理系统
522 信息采集处理系统
信息采集处理系统实现计算机测量控制单元（MCU）通讯完成监测数采集结构框图见错误未找引源示
图13 数采集结构框图
1 MCU检
MCU检通计算机MCU通讯MCU进行检检结果返回计算机显示操作员达远程诊断MCU目检容包括：
通讯：通计算机尝试MCU通讯确定计算机否够MCU进行通讯诊断通讯线路MCU通讯模块否存障
MCU部温度：通检测MCU部温度检查MCU否异常
MCU工作电压：通检测MCU工作电压检查充电电路蓄电池否正常
MCU充电电压：通检测MCU充电电压检查MCU交流供电否正常
MCU测量模块通道：通检测MCU测量模块通道识模块通道类型确定接传感器类型否相符保证测量正常
2 参数设置
MCU够正常工作前根工程具体情况MCU参数数库中测点进行设置设置容：
通讯速率：根计算机MCU通讯方式通讯介质设置适传输速率样保证传输性数传输达快
系统时间：设置MCU部时间计算机时间步
通道配置：MCU中通道进行设置设置容包括仪器类型仪器指标测量范围等样MCU采取正确测量方式通道进行测量
公式设置：数库中设置类型传感器电测量工程物理量转换公式数采集软件MCU电测量时时进行计算出工程物理量公式组成提供非常灵活编辑方式意输入包括（）＋－×^（方）数字指定参数元数组合
定时测量时间：设置定时测量开始时间间隔时间MCU进行定时测量
3 单点测量
单点测量测量某种仪器某测点种电测量（孔隙水压力计频率温度）相关仪器测量（测量测压孔隙水压力计测量气压计）计算出工程物理量具印保存测量数数库功
4 巡回测量
巡回测量测量MCUMCU测点测仪器类型种种电测量计算出工程物理量直接取次巡回测量数巡回测量时数采集软件列表形式出MCU相连仪器类型供操作员选择够测量数进行检查测量数超出量程范围事先设置安全警戒出提示告警够仪器类型印测量数保存测量数数库
5 定时测量
定时测量取定时测量数计算出工程物理量测量电测量工程物理量列表中显示够仪器类型印测量数保存测量数数库取定时测量数计算机动取数工取数
6 系统理
系统权限分三级理员操作者领导相应系统中设立理员操作者领导三角色
理员具系统操作权理员工作理户设置口令设置类参数查询理日志
操作者户设置日志理外业务系统均操作权
领导原系统均具查询权没修改权
系统者系统中均创建户户唯户名户口令户行理理员修改户口令户口令采加密算法
权限操作通界面菜单项表示程序执行程中根确认权限菜单进行动态设置权菜单隐藏
权限仅授角色户通充角色获权限户充角色
菜单定置参数记录全局数组中户登录登录窗口相关信息记录该数中窗口初始化时引
权限功子功项：登录验证取户信息修改口令理员改户口令增加户删户角色授权指定户充角色维护功项等
●日志理功
日志记录户登录退出开窗口关闭窗口执行操作（相点击钮增删改记录具体操作容某数什改什）报警信息日志容记入数库理员通相应程序查日志清日志
日志记录功：操作时间操作者操作者机器名操作类型（登录退出开窗口等信息）操作描述
日志查清等功通窗体提供单独运行日志记录类模块提供具体应程序引
日志理功提供子功：
删日志：删指定时间前指定户日志
查询日志：返回指定户指定时间段日志
●系统设置功
提供系统参数定义设置测站设置参数等提供简单编辑功
523 资料整编系统
资料整编系统混凝土**安全监测技术规范（DLT51782003）土石坝安全监测资料整编规范（SL16996）相关规程求观测资料进行整编时资料整编够资料进行维护
资料整编系统资料维护报表印图形绘制等模块组成错误未找引源示
图14 资料整编结构框图
1 资料维护
资料维护包括考证资料查询添加修改删监测数添加监测数查询修改监测资料删数备份数恢复功模块错误未找引源示
图15 资料维护功模块组成图
l 考证资料查询添加修改删
考证资料查询添加修改删根监测项目出测点相关信息包括测点部位监测仪器参数次显示测点信息通前反转查测点信息测点列表中选择某测点查查询需测点时进行修改删操作时添加新测点信息
l 监测资料查询修改
监测资料户查询测点段时间监测数户选择监测项目输入开始日期结束日期开始测点结束测点显示符合条件数显示序日期排序测点排序时查询数进行修改保存修改结果保存修改结果
l 监测资料添加
监测数添加根项目数添加两种方式：1）测点段时间监测数2）天测点监测数监测项目测点采方式否两种方式
方式输入历史资料监测资料天户选择测点输入年份出全年日期户须输入应监测数监测资料天户输入监测数时输入应月日
方式二输入前监测资料户选择项目出该项目测点户须输入测点应监测数
数添加数库前进行数检查数检查两方面：1）否超仪器正常允许范围（电测量绝值）安全限（工程物理量绝值）2）前次测量值差否正常变幅（工程物理量相值）两方面数反显显示数户修改数确认保存数
l 监测数删
监测数删根观测项目开始日期结束日期开始测点结束测点等参数数库中删符合条件监测数
l 异常数处理
通系列监测数进行较查找监测资料尖峰值（某测值较前两测值设定值）尖峰值异常数
选择某监测项目中测点(选择测点前钮进行测点切换)出测点基信息（桩号坝轴距设置高程等）绘制测点数程线红点标出尖峰值确定数测量造成点击红点修改删尖峰值修改删重绘程线
l 资料备份恢复
利SQL Server数库数备份恢复功进行资料备份恢复
2 报表印
印报表包括测点考证表日报表月报表年报表三类报表原16开根户需调整功模块错误未找引源示
图16 报表印功模块组成图
考证表形式两种：1）测点组成张表表中列数库中应表字段组成印宽度够采横印2）测点组成张考证表字段数均输出
日报表日中某时观测数组成报表报表中包括电测量工程物理量采印测点行观测项目表（表列名列数样）数采集系统中印数采该模块中印部分
月报表测点月观测数组成报表考虑数采集系统日观测天印出没必印月报表时提供日期选择日数均印采印否采横印选日期数6页印两报表（连起）
年报表整编规范准例：表面竖位移表面水位移部分测点占行包括月观测数年总量历时断面测点构成张表表尾部表统计包括值值值较差渗流压力两种类型报表种测点构成张表日观测数均印表尾部月全年统计种测点构成张表张表印页纸提供日期选择印年日观测数测点统计数印页纸尾部环境量构成张表日观测数均印表尾部月全年统计
3 图形绘制
图形绘制根整编规范绘制关图形图形种类：程线相关线分布图横分布图面分布图等绘制图形时提供观测数显示
程线：项目程线根项目绘制程线程线表现坐标选数横坐标时间坐标坐标图方图方时间标注根时间长度坐标观测项目工程物理量包括位势化引流量部分图左侧降水量（水雨情数库中直接读取）图形右方渗流量图形右方绘制程线时根项目选择相应坐标监测数程线坐标调整
相关线：渗流压力水位游水位（水雨情数库中直接读取）相关线游水位温度横坐标坐标计算相关系数剩余标准差出线性方程绘出相关线二倍标准差范围线
表面竖位移表面水位移分布图：横坐标桩号坐标竖位移
表面竖位移表面水位移横分布图：图形面断面轮廓图面分布线坐标竖位移
部变形分布图：图形分左右两左边x位移右边y位移横坐标位移坐标测点高程坐标绘位移0处
坝体浸润线（扬压力线）：绘制断面图断面图绘制坝体浸润线
坝基渗流压力分布线：坝体浸润线样先绘制断面图断面图绘制坝基渗流压力分布线
竖位移等值线：绘制面图面图绘制竖位移等值线
坝基渗流压力面分布图：绘制面图面图绘制坝基渗流压力面分布图
坝体温度分布图：绘制面图面图绘制坝体温度分布图
524 数库理系统
提供类信息数录入存储备份修改印功
l 数转贮：数库数日积月累定程度指定时间系统动提示时数库部份数转存存储媒体实现数备份装载功历史数筛选处理功
l 数库查询修改：选择特定数项记录表数进行期
第6章 硬件配置
序号
设备名称
规格型号
数量
备注
1
控制计算机
1
2
纬仪
1
水位移
3
水准仪
1
垂直位移
4
观测墩
现场落实数量
土建
5
超声波水位计
6
6
测控单元MCU
6
7
8
太阳供电系统
6
现场落实需否
9
软件
1
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**安全监测系统
解决方案
**安全监测系统解决方案
目录
第1章 概 3
11 系统概览 3
12 历史回 3
13 现状分析 4
14 目标阐述 4
第2章 总体设计 6
21 设计原 6
22 系统体系结构 7
23 信息流程 10
24 系统组成 11
25 系统功 12
第3章 信息采集系统 14
31 需求分析 14
32 技术解决方案 14
第4章 通信网络系统 20
41 测控单元监测中心间通信 20
42 监测中心监测分中心间网络 25
第5章 软件系统 27
51 建设原 27
52 技术解决方案 28
第1章 概
11 系统概览
**作特殊建筑安全性质房屋等建筑物完全**安全出现问题会引发**游定范围员财产环境损失加强水利建设环境提高水工建筑物安全特提高**安全监测水保证水库**安全关系国家利益社会稳定头等事**安全监测系统观测传感器遥测数采集模块工业控制网络动监测理软件系统组成通计算机工作够实现**观测数动采集处理分析计算**性态正常否作出初步判断分级报警监测象提供早期安全预警报告动化系统建立**安全动监测系统缩短数采集周期提高**观测工作效率减轻劳动强度充分利水库调蓄力防洪供水两方面发挥效益时提高水库理水时发现**隐患水库安全运行提供力保障
12 历史回
**安全监测系统西方发达国家已30年历史法国求高20 ｍ**库容超1500万ｍ３水库均需设置报警系统提出垮坝库水淹没范围击波达时间淹没持续时间相应居民疏散计划等葡萄牙**安全条例（1990）求**业提交关溃坝引起洪水波传播研究报告编制游预警系统应急计划疏散计划美国联邦**安全导加**安全导强调求采取险情预计报警系统撤退计划等应急措施便万发生测时损失减少程度1976年美国9296 ｍ高堤堂坝（Ｔｅｔｏｎ）失事前**理机构根**安全监测系统监测事发展状况时通游行政司法局淹群众发出警报组织进行员疏散**失事堤堂河斯克河游130km约780 km2区遭洪水肆虐造成25000家损失牲畜约２万头巨物质损失员死亡11初步体现**安全监测系统重意义
13 现状分析
中国已建成85万座水库数量居世界首位历史原水库部分防洪标准偏低存程度质量问题水库**病险情况较严重影响水库综合效益发挥严重威胁着民生命财产安全确保水库**安全运行充分发挥水利工程预期效益水库**实施安全监测科学理已成中国级水行政部门面迫切需解决重问题
**监测动化历单台仪器遥测专测量装置集中式数采集系统分布式数采集系统发展程发展基仪器设备监测系统发展进步密切相关监测系统发展监测元件迅猛发展标志包括相关传感器测量仪器转换处理存储印分析设备发展
目前全国部分水库**监测报手段落测验设施设备老化信息采集精度低甚水库没**监测手段**带病运行旦遇洪水严重威胁**游员财产安全迫切需建设套动化程度高先进**监测系统提高防洪减灾力保障民生命财产安全
14 目标阐述
**安全监控系统庞系统工程具涉信息量覆盖知识面广等特点
众周知**安全监测仪器解**运行状态耳目够恶劣环境长期稳定检测出**微物理量变化某方面（测量精度长期稳定性方面）工业监测行业相求更高难度更外部观测静力水准正倒锤激光准直部观测渗压计沉降计测斜仪土体应变计土压计动化遥测建立高性传感器基础年着型水坝建筑增高科技应**安全监测正体化动化数字化智化方发展
**安全监测系统建设总目国家**安全监测工程建设标准求实时采集监测信息传输**安全监测中心进行分析处理目现代化工业动化控制现代通信技术计算机网络技术数库技术理信息技术信息分析预测技术**安全监测业务需求紧密结合建成先进实高效动化程度高**安全监测系统达监测数采集动化传输网络化处理标准化分析科学化效提高水情信息采集传输处理分析预报准确性性更级**理部门决策指挥抢险救灾提供科学
第2章 总体设计
21 设计原
211 设计原
1 实性
适应施工期蓄水期运行期已建工程更新改造需便维护扩充次扩充时影响已建系统正常运行针工程实际情况兼容类传感器温度－30～＋60℃湿度95％规定水压条件正常工作防雷抗电磁干扰系统中测值宜变换标准数字量输出操作简单安装埋设方便易维护
2 准确性
**安全监测系统言信息准确性直接关系决策成败该系统监测数动采集传输处理等工作环节设备选型技术处理充分考虑误差控制误差处理确保提高系统整体准确性
3 性
保证系统长期稳定运行观测数具精度准确度系统设备检校显示障诊断结果具断电保护功时具独立动监测量仪器工观测接口
4 先进性
力求高起点满足现实需求适应长远发展需确保系统采技术前技术发展趋势保持致便系统扩展升级优化
5 开放性
坚持统标准采行业标准规范进行统设计开放式系统求选择设备组建系统利调整扩展便信息享
6 济性
系统设计时坚持济性原功采集范围少满足投资规模建设规模需追加投资系统方便扩充功扩监测范围系统采分布式结构设备间连线简单施工费极低整体优化设计强化软件简化硬件降低设备造价
212 设计
混凝土**安全监测技术规范（DLT51782003）
土石坝安全监测技术规范（SL6094）
水利水电工程测量规范（DLJ20281）
水利水电工程施工测量规范（SL5293）
国家二等水准测量规范（GB5002693）
国家水电工程测量规范（DLJ20281）
水位观测标准（GBJ13890）
水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范（SL 47）
砌体工程施工验收规范（GB 50203）
水利水电工程钻探规程（DL 5013）
**安全动化监测系统设备基技术条件（SL2682001）
土石坝安全监测资料整编规程（SL16996）
混凝土拱坝设计规范（SL2822003）
22 系统体系结构
根业务需求分析确定系统体系结构采集层通信层网络层数层应层5部分组成系统体系结构图1示
图1 系统体系结构图
221 采集层
采集层信息源基础通监测方法技术完成监测项目
1 变形监测
变形监测包括水位移（横）垂直位移（竖位移）坝体坝基倾斜表面接缝裂缝监测土石坝设述变形（称表面变形）监测项目外设部变形监测部变形包括分层竖位移分层水位移界面位移深层应变观测混凝土面板坝混凝土面板变形监测具体包括表面位移挠度应变接缝开度监测外岸坡基岩表面深层位移监测属变形监测
2 渗流监测
混凝土坝渗流监测包括坝基坝体扬压力坝基坝体渗漏量绕坝渗流水位监测
土石坝渗流监测包括坝体渗流压力坝基渗流压力绕坝渗流渗流量监测
3 应力应变温度监测压力（应力）监测
混凝土坝应力应变温度监测包括混土应力应变应力钢筋应力钢板应力坝体坝基温度接缝裂缝开度监测
土石坝压力（应力）监测包括孔隙水压力土压力接触土压力混凝土面板应力监测
4 环境量监测水文气象监测
**位置环境**坝基工作性态重影响需予监测监测项目**游水位水温气温库区雨量等
四类监测项目涉十种物理量监测种物理量监测需设计时布置必测点选择适监测仪器
监测项目选择测点设计布置两部规范中工程等级建筑物等级坝型坝基基岩质条件**设计施工特点作规定监测项目测点布置太太少力求保持合理水参前面述叙国际相应指标监测设施实施费相工程总造价1确定中型工程**安全特重型工程均应考虑现代化理需实现监测项目动化
222 通信层
通信层监测数传输交流基础数传输介质系统现场采集数通线数通信（现场总线）线数通信方式传输监测中心中线数通信远距离达十公里线数通信距离达数十公里采线数通信子网线数通信混合结构时系统数传输具路动判断机制提高数传输性
223 网络层
网络层指监测中心者分中心计算机网络应软件系统运行基础环境日常行政办公部信息交流信息享网络基础
224 数层
数层整业务综合数台业务应软件系统运行基础相独立互关系数库组成该数层监测数库部分包括基数库监测数库实时数库历史数库空间理数库等
225 应层
应层**安全监测理软件核心进行监测数接收检测计算处理存储分析安全评价预警统计整编查询等程**安全监测理软件包括信息采集处理系统资料整编系统统计分析预警系统WEB查询系统数库理系统
23 信息流程
该系统总体信息流程图2示
图2 系统信息流程图
信息流程包括信息采集信息存储信息查询信息统计分析预警数库理系统信息展示
信息采集：接入系统中类监测仪器进行定方式动化测量采集测数传送中央控制装置集中储存处理
信息存储：通信息采集系统接收数进行解码校验入库存储
信息查询：入库动化测量数根意时段点数进行查询
信息统计分析预警：根采集值时间轴显示信号时间变化程时间轴定义秒分时天数库时调出查编辑行存储**监测数进行离线分析处理**安全评判运行理提供监控模型监控数图表动采集孔隙水压力程线显示页面形式等等
数库理：根监测数进行数转贮数库查询修改工插补等
信息展示：客户提供报表显示图形形式电子图显示报警视频图等方式展示
24 系统组成
**安全监测系统信息采集系统通信系统网络系统综合数库系统应软件系统包括动采集工观测埋入坝体安装传感器 (**变形渗流应力应变温度降雨水位气温震等)等测控单元（MCU）位机监测中心监测分中心组成系统组成图3示系统结构采分布式体系结构数采集工作分散较传感器测控单元完成然测数传送机系统观测现场测控单元功智型仪器种类型传感器进行控制测量
图3 系统组成结构图
25 系统功
1 传感器
感应**变形渗流压力（应力）应变温度环境量水文气象等种物理量模拟量数字量脉量状态量等信号输入测控单元传感器种类分：电阻式电感式电容式振弦式光纤式调频式压阻式变压器式电位式等
2 测控单元
根确定观测参数计划序进行实际测量计算存储检动诊断功工观测接口
根确定记录条件观测结果出错信息指定监测中心测控单元进行通信选配测量模块板卡实现种类型传感器信号采集
检测指点报警条件旦报警状态条件改变通知指定监测中心
观测结果保存存储单元中直数监测中心准确接收完
理电消耗断电电流引起重启动正常关机时保留配置设定信息具防雷抗干扰防尘防腐适恶劣温湿环境
采集系统运行方式应答式报式两种必时采意控制
3 通信系统
通信系统根站点情况采线线方式采两种通信方式互备信道建立套双信道互备份通信系统
4 业务应系统
业务应系统**安全理软件系统监测中心分中心进行数接收处理存贮分析预警等功
接收数进行容错校验数性准确度检查数学模型检查数存储删插入记录显示换算印查询仪器位置参数工作状态显示建立标定安全监控数学模型进行影响素分解综合性分析预报报警安全性评价满足**安全监测需
综合数库系统：水文信息建立统数台统数格式规范数标准效进行数享数分析业务应系统提供基础相关系统数接入提供接口
第3章 信息采集系统
31 需求分析
信息采集系统务监测**变形渗流压力（应力）应变温度环境量水文气象等素然变化情况项基础前期工作**安全监测耳目参谋**理部门做出正确判断发布正确指令理质量精度直接影响**安全监测准确性影响决策科学性加强信息采集系统基础设施建设强化信息采集工作提高观测动化程度成务急
水情信息采集系统需完成务：
l 实现**变形渗流压力（应力）应变温度环境量水文气象等观测量数动采集存储满足实时动传输求
l 采实观测设备实现流观测量数信息工动观测相结合实现工采集输入动计算实时动传输
l 采集设备采先进技术观测信息标准达部颁建设标准
32 技术解决方案
信息采集系统测控单元（MCU）监测仪器组成测控单元分布式系统关键设备种智化模块化功装置体积巧结构紧凑具控制测量数存储防潮防雷抗干扰等种功安装监测仪器附实现监测仪器动巡测选测系统中测控装置通讯总线连接中央控制装置微机组成数采集网络中央控制装置微机网络进行控制运行方式实现数采集动化
1 测控单元
测控单元系统组成图4示
图4 测控单元系统组成图
l 测控单元技术指标
时基精度：001分辩率：0001us
温度精度：±05℃分辩率：01℃
测量时间：2～3spoint
通信接口：EIARS485EIARS232CAN bus
存储容量：128kB
工作电源：12VDC
充电电源：220VAC50Hz
功耗：掉电：200 uA休眠：10mA机：20mA测量＜300mA
工作温度：－25℃～+60℃
储藏温度：－45℃～+70℃
l 测控单元优点
功强：测量控制单元（简称MCU）支持达80通道空间种供电方式种通信方式供选择灵活传感器接入方式模块化结构先进参数设置力容易安装调试
性高长期稳定性：MCU长期值守情况工作设定工作方式源源断采集数发送监控计算机数库
容易构建系统：系统组网方便提供种通信方式RS232RS485直接电缆连接线通信测控单元布置受环境限制系统规模接口模块般接类型仪器开发功集体测量模块系统中测量少量缺少参数提供方便减少系统投资费
通道配置力强：接口模块中通道配置测量振弦式仪器配置测量电阻电压电流频率Carlson类型传感器中ASM模块第十通道配置脉类型仪器仪器配置提供极方便会造成资源浪费减少系统投资
智化：系统通监控系统根现场环境监测求方便控制面板监控计算机进行参数设置修改等种求系统稳定进行工作必针具体系统改动MCU部监控软件采集仪器配置数直接载MCU中存储监控机
分布式智节点网络控制技术：节点具智性MCU够独立工作够节点网络环境中工作脱离网络运行进行测量控制数处理通信
具较适应性兼容性：应水利工程领域数监测网络通信采种传输介质国际著名土工**环境监测仪器供应商生产传感器接口直接接入振弦式差动电阻型电流型热电偶脉型数值型传感器部件标准化具互换性
易安装调试维护：机箱带键盘显示现场直接配置调试显示部信息终端信号灯指示作运行诊断机箱迅速开检查开关接线插头等部件
防雷性强：系统电源入口通信入口传感器入口防雷措施保证系统工作
2 变形监测
变形监测包括水位移竖位移挠度倾斜接缝裂缝监测土石坝根测点布置坝面坝体部分表面变形部变形监测
工监测：水位移监测方法视准线（针直线性坝）三角网前方交会法等采纬仪进行监测垂直位移监测般采水准仪进行监测土石坝部变形水式沉降仪引张线式水位移计等进行监测裂缝接缝监测般采测缝计（测缝标点）监测
着科技发展变形监测已逐步采动化实现动化监测垂线引张线静力水准真空激光准直TS移计差阻式（振弦式）测缝计等方法
中引张线布置直线性坝（廊道）实现坝顶坝基水位移监测目前种采动加水装置双引张线正试验中引张线法观测水位移监测动化必须首先保证引张线安装满足规范求线体张力度必须保证安装时应进行精度复位试验次选择实引张线仪
垂线法实现坝体水位移挠度监测动化较方法垂线正倒垂分测点测值相锚固点（悬挂点）相值垂线设计时首先垂线满足规范求时选择量监测仪器时注意点：
选工观测设备时应量选择简单固定安装测点设备种设备免次安装中误差易产生系统误差梅山**垂线测点XY方安装台固定式坐标读数仪测量精度达02mm读数盘瞄准器种固定式测量装置达025mm精度陈村纪村**采取相似类型仪器加理力垂线测值准确度保证采携带式光学垂线坐标仪时必须确保仪器定期检验校准确保整测量期间精度变次安装施测时严格规程操作
采动化监测精度通常高工监测目前类遥测垂线坐标仪精度均015mm确保监测数致漏失必时进行校测通常动化监测设备行布置套工观测设备
裂缝接缝监测采差阻式测缝计实现动化国南京动化设备厂生产差阻式仪器防潮长期稳定性性价格等方面具较定优势国工程中广泛应
3 渗流监测
渗流监测**安全监测重项目混凝土坝渗流监测：扬压力（坝体坝基扬压力）渗漏量（包括坝基渗漏量坝体渗漏量）绕坝渗流水位水质分析部分土石坝渗流监测项目包括：坝体渗流压力坝基渗流压力绕坝渗流渗流量监测
渗压（浸润线）观测采测压法埋设渗压计法测压法具进行工测仪器更换方便等优点容易出现泥沙淤积孔口破坏测值滞等缺点进行具体设计时根渗流特征仪器情况进行确定
渗流量监测般采容积法量水堰法流速法进行测量容积法针单渗流量进行监测（流量1LS）时流量1~300LS间时宜采量水堰法流量300LS受落差限制设量水堰时漏流水引入排水沟采测流速法进行测量
目前测水位仪器较通应验认渗压监测效果较振弦式仪器
4 应力（压力）应变温度监测
目前设计规范均强度校检作设计坝体结构标准温度坝体（特混凝土坝中）应力裂缝产生重素必须注意监测特拉应力区应力温度梯度方
应力应变温度监测目前采差阻式仪器
5 环境量（水文气象）监测
环境量**运行性态发展外环境量（水位气温雨量等）进行监测资料分析需必须加重视
游水位**承受荷载形成坝体坝基渗流场原必须进行监测水位测点布置水流稳水面缓方确保观测精度监测仪器浮子式水位计压力式水位计超声波水位计等
气温库水温影响坝体温度场重素监测测点布置根库区气温库水温分布特点确定监测仪器气温选铂电阻温度计温度变化太剧烈时选铜电阻温度计般库水温监测选DW1型铜电阻温度计
降雨量影响**（特土石坝）坝体周围渗流场原降雨导致坝外测压水位升高时高强度降雨会形成表径流破坏坝面结构造成（土石坝）坝体局部失稳必须加监测降雨量监测选翻斗式雨量计进行监测
第4章 通信网络系统
根总体设计：**安全监测系统组网采两级传输方式第级测控单元监测中心负责采集监测项目数第二级监测分中心监测中心组成计算机网络实现监测分中心监测中心间信息享
41 测控单元监测中心间通信
411 需求分析
l 监测中心够实时接收全部监测项目数
l 工作方式：报应答两种工作模式
l 长期特暴雨洪水等恶劣天气条件工作
l 通信畅通率应＞98％系统误码率6 ×105
l 具防雷措施
412 通信方案设计原
l 性
Ø 量选择性高信道般线信道
Ø 条件允许条件根需设置相应备信道实现动切换
Ø 通信系统误码率符合求
l 时性
Ø 系统时间求完成信息传递
Ø 监测点太情况通增加通道等技术手段保证时效性
l 济性
Ø 综合考虑济性包括系统建设费运行费
Ø 综合分析通信资源公网系统够满足求量利公网满足求考虑费较低
l 低功耗
Ø 选低功耗通讯方式通讯设备
Ø 选择合理通讯方式实现召测
l 先进性
Ø 考虑业务发展
Ø 选择公网信道时考虑该信道否发展前景否长期
413 技术解决方案
目前根**安全监测特点选通信信道：电缆通信方式光纤通信方式GPRSCDMA1XPSTN卫星超短波等根系统设计求结合域特性目前通信条件提出六种通信系统解决方案供选择
1 解决方案（电缆通信方式RS485总线）
根现场情况监控点监测中心距离少1000米时采敷设485总线方式连接结构连接示意图图5示
图5 RS485总线方式接示意图
l 解决方案特点
Ø 采线方式电缆连接性高
Ø 信道响应速度快传输时效信道稳定畅通率高
Ø 采工业总线传输速度质量高技术成熟价格低廉实现种通信工作方式
Ø 信道属双信道方便实施远程控制维护
l 设备配置
Ø RS458通信转换模块
Ø 位计算机
2 解决方案二（电缆通信方式CAN总线）
根现场情况监控点监测中心距离1000米时根实际情况采敷设CAN总线方式连接结构连接示意图图6示
图6 CAN总线结构连接示意图
l 解决方案特点
Ø 采线方式电缆连接性高
Ø 信道响应速度快速率达1Mbps传输时效信道稳定畅通率高
Ø 先进CAN总线技术提高监测通讯稳定性性长传输距离达10公里符合水库实情安装方便
Ø 信道属双信道方便实施远程控制维护
l 设备配置
Ø CAN控制器
Ø 位计算机
3 解决方案三（光纤通信方式）
根现场情况监控点监测中心距离1000米时根实际情况采敷设光纤方式连接结构连接示意图图7示
图7 光纤通信方式结构连接示意图
l 解决方案特点
Ø 采光纤电缆连接性高具强抗电磁干扰防雷电袭击力
Ø 信道响应速度快速率达100Mbps传输时效信道稳定畅通率高
Ø 传输距离达15公里符合水库实情安装方便
Ø 信道属双信道方便实施远程控制维护
l 设备配置
Ø 光纤转换器
Ø 位计算机
4 解决方案三（GPRS（CDMA1X）方式）
GPRS（CDMA1X）方式信道配置通信模块图8示：
图8 GPRSCDMA1X方式结构连接示意图
l 解决方案特点
Ø 采线方式通信信道性高
Ø GPRSCDMA1X信道响应速度快传输时效信道稳定畅通率高
Ø 两种信道属公网需考虑中继建设方便
Ø 两种信道属双信道方便实施远程控制维护
Ø 部分区GPRSCDMA1X网络稳定定认真进行电测
Ø 监测中心利方式Internet连接
Ø 果更高求运营商提供专信道必Internet
l 设备配置
Ø GPRSCDMA1X通信模块
Ø GPRSCDMA1X服务器（具真实IP址）
Ø 位机
5 解决方案三（卫星方式）
卫星（结合国现状建议选择北斗卫星）方式通信方式图9示：
图9 卫星方式结构连接示意图
l 解决方案特点
Ø 根应验：卫星信道响应速度快传输时效信道稳定畅通率高
Ø 卫星信道特适合山区等传统通讯条件难达区域
Ø 北斗卫星通信频率低气象条件通信影响
Ø 信道属公网需考虑中继建设方便
Ø 信道属双信道方便实施远程控制维护
l 设备配置
Ø 卫星面站（含天线）
Ø 前置机
第5章 软件系统
51 建设原
l 先进性
应软件系统设计中采先进技术手段灵活实现方法国际流行设计思想保证系统具强生命力符合前未应需具长期价值
应软件系统结构采级结构分层式处理方式保证系统整体性软件体系结构清晰
应软件系统采前流行BS方式结合JAVA技术终端户言需安装程序便访问系统提供理性维护性具强移植性
应软件系统采完善数库理备份机制满足系统数实时性性致性需求
l 扩展性
系统采级分层设计层均独立运行层间采标准TCPIP协议连接遵循标准通信协议需扩展新功系统进行连接需遵循相应层次接口方便接入系统系统构成完整新系统
l 开放性
系统层间均提供开放接口支持系统接入融合
l 互操作性
应系统采标准TCPIP协议支持TCPIP协议站点授权情况互相访问站点资源
l 伸缩性
应系统具滑升级扩展力模块间相互独立系统升级程中会造成整系统停运时采层构架进行设计某层次模块进行修改增加均会影响层次模块
软件模块安装台计算机单机运行软件模块安装台计算机运行灵活调整应软件计算机网络系统资源占性间衡
l 操作简单直观
终户界面浏览器户接入网络机器查监测系统数户定制喜欢页面访问方式
l 安全性
应软件系统权限严格控制重操作浏览需口令登录访问系统严格保证超级户保密性重操作进行操作日志记录便非法操作攻击进行踪
l 实效性
应软件系统充分考虑采集分析实效性保证数采集时间控制分钟级决策部门提供实时信息
52 技术解决方案
**安全监测理系统软件水库**安全监测系统重组成部分具数采集数处理资料理资料整编资料分析网络理等功通**安全监测理系统软件水库理员理局领导时解**前性态
坝安全监测系统软件采BS结构数采集服务程序服务器启动外部分计算机户通网络服务器相连通浏览器进行访问查询监测数图形安全监测信息评价结系统支持单机工作组网络运行方式局域网广域网互联数库种数库互联系统提供数接口供直接户远程控制MCU数采集显示测量数测量数直接保存服务器中数库系统结构示
图12 应软件系统结构图
1 综合数库系统
根业务需求需建立综合数库台该数库系统包括数库：
l 基础信息数库
存放监测点基信息表监测设备通信设备基信息站房工程信息**流域河流**等基信息表
l 监测数库
存放采集设备实时采集原始报文数
l 实时数库
实时数库存放实时采集类数包括实时采集设备运行参数信息
l 历史数库
存放历史整编资料调查资料监测点考证资料监测点年月旬特征值统计资料档案资料
l 运行分析结果数库
存放运行分析理系统接收数准确性误码率畅通率迟报误报漏报数进行分析结果包括畅通率误码率分析数监测点电源电压参数分析数
l 空间理信息数库
空间信息库存放系统相关空间数关理信息类数容包括：流域形质面高程水系监测点分布位置行政区划交通等理信息
2 应软件系统
包括四软件模块：信息采集处理系统资料整编系统统计分析预警统系统WEB查询系统息发布系统数库理系统
522 信息采集处理系统
信息采集处理系统实现计算机测量控制单元（MCU）通讯完成监测数采集结构框图见错误未找引源示
图13 数采集结构框图
1 MCU检
MCU检通计算机MCU通讯MCU进行检检结果返回计算机显示操作员达远程诊断MCU目检容包括：
通讯：通计算机尝试MCU通讯确定计算机否够MCU进行通讯诊断通讯线路MCU通讯模块否存障
MCU部温度：通检测MCU部温度检查MCU否异常
MCU工作电压：通检测MCU工作电压检查充电电路蓄电池否正常
MCU充电电压：通检测MCU充电电压检查MCU交流供电否正常
MCU测量模块通道：通检测MCU测量模块通道识模块通道类型确定接传感器类型否相符保证测量正常
2 参数设置
MCU够正常工作前根工程具体情况MCU参数数库中测点进行设置设置容：
通讯速率：根计算机MCU通讯方式通讯介质设置适传输速率样保证传输性数传输达快
系统时间：设置MCU部时间计算机时间步
通道配置：MCU中通道进行设置设置容包括仪器类型仪器指标测量范围等样MCU采取正确测量方式通道进行测量
公式设置：数库中设置类型传感器电测量工程物理量转换公式数采集软件MCU电测量时时进行计算出工程物理量公式组成提供非常灵活编辑方式意输入包括（）＋－×^（方）数字指定参数元数组合
定时测量时间：设置定时测量开始时间间隔时间MCU进行定时测量
3 单点测量
单点测量测量某种仪器某测点种电测量（孔隙水压力计频率温度）相关仪器测量（测量测压孔隙水压力计测量气压计）计算出工程物理量具印保存测量数数库功
4 巡回测量
巡回测量测量MCUMCU测点测仪器类型种种电测量计算出工程物理量直接取次巡回测量数巡回测量时数采集软件列表形式出MCU相连仪器类型供操作员选择够测量数进行检查测量数超出量程范围事先设置安全警戒出提示告警够仪器类型印测量数保存测量数数库
5 定时测量
定时测量取定时测量数计算出工程物理量测量电测量工程物理量列表中显示够仪器类型印测量数保存测量数数库取定时测量数计算机动取数工取数
6 系统理
系统权限分三级理员操作者领导相应系统中设立理员操作者领导三角色
理员具系统操作权理员工作理户设置口令设置类参数查询理日志
操作者户设置日志理外业务系统均操作权
领导原系统均具查询权没修改权
系统者系统中均创建户户唯户名户口令户行理理员修改户口令户口令采加密算法
权限操作通界面菜单项表示程序执行程中根确认权限菜单进行动态设置权菜单隐藏
权限仅授角色户通充角色获权限户充角色
菜单定置参数记录全局数组中户登录登录窗口相关信息记录该数中窗口初始化时引
权限功子功项：登录验证取户信息修改口令理员改户口令增加户删户角色授权指定户充角色维护功项等
●日志理功
日志记录户登录退出开窗口关闭窗口执行操作（相点击钮增删改记录具体操作容某数什改什）报警信息日志容记入数库理员通相应程序查日志清日志
日志记录功：操作时间操作者操作者机器名操作类型（登录退出开窗口等信息）操作描述
日志查清等功通窗体提供单独运行日志记录类模块提供具体应程序引
日志理功提供子功：
删日志：删指定时间前指定户日志
查询日志：返回指定户指定时间段日志
●系统设置功
提供系统参数定义设置测站设置参数等提供简单编辑功
523 资料整编系统
资料整编系统混凝土**安全监测技术规范（DLT51782003）土石坝安全监测资料整编规范（SL16996）相关规程求观测资料进行整编时资料整编够资料进行维护
资料整编系统资料维护报表印图形绘制等模块组成错误未找引源示
图14 资料整编结构框图
1 资料维护
资料维护包括考证资料查询添加修改删监测数添加监测数查询修改监测资料删数备份数恢复功模块错误未找引源示
图15 资料维护功模块组成图
l 考证资料查询添加修改删
考证资料查询添加修改删根监测项目出测点相关信息包括测点部位监测仪器参数次显示测点信息通前反转查测点信息测点列表中选择某测点查查询需测点时进行修改删操作时添加新测点信息
l 监测资料查询修改
监测资料户查询测点段时间监测数户选择监测项目输入开始日期结束日期开始测点结束测点显示符合条件数显示序日期排序测点排序时查询数进行修改保存修改结果保存修改结果
l 监测资料添加
监测数添加根项目数添加两种方式：1）测点段时间监测数2）天测点监测数监测项目测点采方式否两种方式
方式输入历史资料监测资料天户选择测点输入年份出全年日期户须输入应监测数监测资料天户输入监测数时输入应月日
方式二输入前监测资料户选择项目出该项目测点户须输入测点应监测数
数添加数库前进行数检查数检查两方面：1）否超仪器正常允许范围（电测量绝值）安全限（工程物理量绝值）2）前次测量值差否正常变幅（工程物理量相值）两方面数反显显示数户修改数确认保存数
l 监测数删
监测数删根观测项目开始日期结束日期开始测点结束测点等参数数库中删符合条件监测数
l 异常数处理
通系列监测数进行较查找监测资料尖峰值（某测值较前两测值设定值）尖峰值异常数
选择某监测项目中测点(选择测点前钮进行测点切换)出测点基信息（桩号坝轴距设置高程等）绘制测点数程线红点标出尖峰值确定数测量造成点击红点修改删尖峰值修改删重绘程线
l 资料备份恢复
利SQL Server数库数备份恢复功进行资料备份恢复
2 报表印
印报表包括测点考证表日报表月报表年报表三类报表原16开根户需调整功模块错误未找引源示
图16 报表印功模块组成图
考证表形式两种：1）测点组成张表表中列数库中应表字段组成印宽度够采横印2）测点组成张考证表字段数均输出
日报表日中某时观测数组成报表报表中包括电测量工程物理量采印测点行观测项目表（表列名列数样）数采集系统中印数采该模块中印部分
月报表测点月观测数组成报表考虑数采集系统日观测天印出没必印月报表时提供日期选择日数均印采印否采横印选日期数6页印两报表（连起）
年报表整编规范准例：表面竖位移表面水位移部分测点占行包括月观测数年总量历时断面测点构成张表表尾部表统计包括值值值较差渗流压力两种类型报表种测点构成张表日观测数均印表尾部月全年统计种测点构成张表张表印页纸提供日期选择印年日观测数测点统计数印页纸尾部环境量构成张表日观测数均印表尾部月全年统计
3 图形绘制
图形绘制根整编规范绘制关图形图形种类：程线相关线分布图横分布图面分布图等绘制图形时提供观测数显示
程线：项目程线根项目绘制程线程线表现坐标选数横坐标时间坐标坐标图方图方时间标注根时间长度坐标观测项目工程物理量包括位势化引流量部分图左侧降水量（水雨情数库中直接读取）图形右方渗流量图形右方绘制程线时根项目选择相应坐标监测数程线坐标调整
相关线：渗流压力水位游水位（水雨情数库中直接读取）相关线游水位温度横坐标坐标计算相关系数剩余标准差出线性方程绘出相关线二倍标准差范围线
表面竖位移表面水位移分布图：横坐标桩号坐标竖位移
表面竖位移表面水位移横分布图：图形面断面轮廓图面分布线坐标竖位移
部变形分布图：图形分左右两左边x位移右边y位移横坐标位移坐标测点高程坐标绘位移0处
坝体浸润线（扬压力线）：绘制断面图断面图绘制坝体浸润线
坝基渗流压力分布线：坝体浸润线样先绘制断面图断面图绘制坝基渗流压力分布线
竖位移等值线：绘制面图面图绘制竖位移等值线
坝基渗流压力面分布图：绘制面图面图绘制坝基渗流压力面分布图
坝体温度分布图：绘制面图面图绘制坝体温度分布图
524 数库理系统
提供类信息数录入存储备份修改印功
l 数转贮：数库数日积月累定程度指定时间系统动提示时数库部份数转存存储媒体实现数备份装载功历史数筛选处理功
l 数库查询修改：选择特定数项记录表数进行期
第6章 硬件配置
序号
设备名称
规格型号
数量
备注
1
控制计算机
1
2
纬仪
1
水位移
3
水准仪
1
垂直位移
4
观测墩
现场落实数量
土建
5
超声波水位计
6
6
测控单元MCU
6
7
8
太阳供电系统
6
现场落实需否
9
软件
1
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