北斗三号5G遥测终端机系统在水库大坝安全监测应用

一、概述
我国现有水库大坝9.8万余座，是世界上拥有水库大坝最多的国家。这些水库大坝在防洪、发电、供水、灌溉等方面发挥巨大效益的同时，所存在的安全风险不容忽视。大坝安全监测是大坝安全管理的重要内容，是控制大坝风险的重要措施。大坝安全监测即通过仪器观测和巡视检查对大坝工程主体结构、地基基础、两岸边坡、相关设施及周围环境所作的测量及观察，具有校核设计、改进施工和评价大坝安全状况等作用；水库大坝安全监测是确保大坝结构稳定性和防洪安全的重要措施。监测系统通过安装各种传感器和监测设备，可以连续收集数据，及时发现潜在的安全隐患，实时收集大坝的位移、渗流、应力、应变、温度等数据，对大坝的运行状态进行连续、全面的监控。通过分析这些数据，可以及时发现大坝潜在的安全隐患，预防和减少大坝事故的发生，保障下游人民生命财产安全和水资源的合理利用。随着科技的进步，监测技术也在不断发展，包括自动化、智能化监测技术的应用，使得大坝安全监测更加精准和高效。

二、系统组成
北斗三号5G遥测终端机在水库大坝安全监测方案中扮演着至关重要的角色。该方案利用北斗三号卫星导航系统的高精度定位功能和5G通信技术的高速数据传输能力，实现对水库大坝结构安全的实时监控和数据分析。北斗三号5G遥测终端机可以安装在大坝的关键部位，如坝顶、坝体内部以及周边的地质敏感区域。这些终端机能够实时收集大坝的位移、倾斜、裂缝等关键数据，并通过内置的北斗定位模块确定数据采集点的精确位置。北斗三号5G通信技术确保了这些监测数据能够快速、稳定地传输到中央监控中心。监控中心的工作人员可以实时查看大坝的运行状态，并通过分析这些数据来评估大坝的安全性。此外，该方案还应包括自动报警系统。当监测到的数据超出预设的安全阈值时，系统会自动向管理人员发送警报，以便及时采取措施，防止可能发生的灾害。北斗三号5G遥测终端机在水库大坝安全监测方案中还应具备良好的扩展性和兼容性，以便未来可以集成更多先进的监测技术，如无人机巡检、水下机器人检查等，进一步提高大坝安全监测的全面性和准确性。

三、系统功能
数据实时监测：实现在线监测的地图显示、查看，包括监测设备的快速查询显示、监测数据展示、报警情况显示及监测数据曲线图的实时展示，通过系统主界面的显示功能，可以查看设备的位置、运行状态，掌握其水库库坝体浸润线及坝体内孔隙水压力、库内水位、水库出入入流量、降雨量、坝体位移的实时监测。

及时报警：通过布设在坝体内部和表面的各种类型的传感器，获取大坝变形、渗流、沉降、位移、水文、气象等相关数据。传输到相关软件系统，实现对整个坝体的全方位实时监测。等数据超过告警上限时系统自动根据该预警数据发布不同级别的报警信息。可设置多级报警，支持弹出软件窗口报警、邮件报警、短信报警及声光报警等功能多种方式传达至相关领导和责任人。

视频远程监控：包括对上下游水区、坝上、坝下和闸房内部的实时视频监控，用户可以从监控终端中实时的看到现场的视频图像，同时还可以通过软件控制现场摄像机镜头以及云台，根据需要调整光圈大小、焦距远近、变倍高低以及视频角度等，满足用户对现场多方位视频图像的监控需要，确保水库大坝运行安全。

数据分析预判：对大坝浸润线、库水位、实时雨量、大坝渗流量及坝体位移历史数据等相关数据进行综合比较分析，推算出各类坝体运行数据的时间和空间的相关性，综合判断坝体健康状况。

GIS模拟建模：在适用前提下将水库大坝安全管理过程中的新思想、新方法融入到系统开发，做到数据和图形相融合、GIS与数学模型相结合，把科学计算的结果通过三维情景表现和动态的形式直观表现。

操作便捷：具备LCD液晶显示屏以及多功能输入键盘，用于现场参数设置、人工置数、安装调试、状态显示等功能，以及串口配置方式。 支持多种工作模式（包括自报式、查询式、兼容式等），最大限度降低功耗。

四、系统特点
●一体式立杆设计，可实现前端站点的快速调试与部署。
●采用多种终端进行多种监测，测量精度高，抗干扰能力强。
●采用无线传输方式，突破地域限制，适应性强。
●基于自主研发的无线RTU产品，可远程对设备进行调试维护。
●基于B/S架构的系统平台，可快速方便的对系统进行访问。
●专属客户端支持用户随时随地查看当前设备状态。
●采用防雷、防雨、防潮、输入信号隔离等多项措施，确保设备安全、性能稳定可靠。
●兼容性强，兼容各种类型的水位、雨量、位移等计量仪表或传感器。
●超低功耗，核心设备选用2G/3G/4G低功耗测控终端，平均工作电流仅10mA，大大降低太阳能供电设备成本和施工难度。

五、系统价值
北斗三号5G遥测终端机在水库大坝安全监测中的应用，能够提供实时、精确的数据传输和处理能力，对于保障大坝结构安全和防灾减灾具有重要意义。通过集成北斗卫星导航系统和5G通信技术，该终端机可以实现对大坝位移、倾斜、裂缝等关键参数的持续监测，并通过高速的5G网络将监测数据实时传输至监控中心。监控人员可以利用这些数据进行分析，及时发现潜在的安全隐患，从而采取相应的预防措施，确保大坝运行安全。此外，北斗三号5G遥测终端机的应用还提高了监测效率，降低了人力成本，为水库大坝的安全管理提供了强有力的技术支持。