概述

      我国现有各类水库98112座，其中大型水库744座，中型水库3978座，小型水库93390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，

      根据相关调研结果显示：

      （1）建设了必要的库水位、降雨量、表面变形、渗流量监测项目的大型水库，占比分别为93%、87%、73%、66%；建设了必要的库水位、降雨量、表面变形、渗流量监测项目的中型水库，占比分别为81%、75%、52%、49%；建设了必要的库水位监测项目的小型水库，占比仅为50%。

      （2）已建设大坝安全监测系统的水库中，大、中、小型水库监测系统能正常运行的分别占43%、39%、10%。

      由此可见，我国水库大坝安全监测项目不完善，较多水库未设计必要的安全监测项目，凸显安全监测设计整体水平尚有待进一步提高；大部分安全监测系统建成后不能正常运行，表明监测系统施工和后期运行管理存在较多薄弱环节。我国水库大坝安全监测系统建设任重而道远。

      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、大坝的表面变形、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。

      水库大坝安全自动监测系统充分利用现代检测技术、通信技术、网络技术和计算机技术，通过相应传感器感知大坝的变形、渗流、应力、水文、气象等数据，现场的远程遥测终端单元通过无线或有线的方式采集前端传感器的信号并进行预处理和存储，根据系统数据传输体制要求，遥测终端自动上报或接收的管理中心的指令后将相关参数报送信息中心，在管理中心对数据进行处理、统计、整编、分析、预警等，提高大坝安全监测的实时性、可靠性和精度，及时预报大坝承受能力和可能发生的事件。同时可通过先进的视频监控系统实时观测河道、水库及涵闸等运行情况，为领导决策提供了直观的图像信息，系统的建立，可使水利部门的有关人员实时动态的掌握水库运行信息，为水利部门提供尽可能全面、准确的信息。

水库大坝监测系统框架

      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政府水利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、网线经网关将数据上报到水利监测平台；无线传输主要通过GPRS/3G/4G/5G以及北斗短报文等方式将数据上报到水利监测平台。

      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。

监测项目及设备

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。

水库大坝自动化监测示意图（土石坝）

中小型水库及大坝安全监测设施配置参考标准