一、方案背景
目前水利工程的外部变形大多采用观测墩配合全站仪进行人工监测，监测频率低、测量误差受人为因素影响较大，部分重点水利工程采用了基于GPS差分定位技术的在线监测，监测成本高，系统存在不可控的安全风险。随着我国北斗卫星导航系统的逐步完善，建立基于国产卫星系统的低成本、高精度变形实时监测系统，对水利工程的安全监测有着重要意义。
水利工程通常处于偏远地带，运营商网络信号无法完全覆盖或信号较弱，尤其安装在渗压井、电缆沟里的设备信号差，数据传输困难，使用运营商网络增加流量费用、设备功耗较大。基于LoRaWAN技术，水利工程监管中使用的设备可实现在5公里甚至更大范围内的数据通信，并且可以通过网关接入公网，实现远程通信。采用LoRaWAN 技术可大大提高各种感知设备之间的互联互通能力，实现对位移、渗压、渗流、水位等多元信息的综合监测，是水利工程监管像网络化、智慧化发展的重要基础。
二、系统组成
水库大坝安全监测预警方法及装置系统，所述方法包括：接收各监测设备发送的监测数据；对北斗卫星变形监测数据进一步处理，解算出大坝变形数据；对大坝变形数据、渗压数据、渗流数据、水位数据和雨量数据进行快速分析处理，根据已建立的各监测数据的预测模型，对大坝的安全风险进行评估；根据安全风险评估结果，进行风险预警发布。本系统通过北斗卫星定位实现大坝的坝体变形监测、坝体内渗压渗流数据监测、水库水位监测、降雨量监测，最后综合利用大坝变形监测、水雨情测报等多种自动化系统的数据，利用已建立的各监测数据的预测模型，实时对水库大坝的安全风险进行预警，并进行水库大坝安全分析的趋势性预测。可以把水库大坝安全监测系统分为四层：感知层、网络层、平台层、应用层。
感知层：实时感应水库大坝监测参数传感器的状态，如变形监测、地表沉降、土体位移、土壤含水率、土压力、渗压计、水位计、雨量计、GNSS接收机、固定式测斜仪、渗压计、高速高清摄像机、孔隙水压计、雷达物位计、拉线式位移计、土压力计、表面应变计、埋入式应力计等前端感知设备；
网络层：支持数据通信，可上、下双向通讯，支持无线蜂窝网络、短信、北斗、PSTN、超短波等通信方式。感应可通过监测预警平台的通讯方式，上行发送至监测控制中心平台。
平台层：整合各层设备和系统功能，通过信号的连接，下发平台对前端感应器的命令，上传监测数据的采集、处理、存储和分析，实时联动前端各大监控设备。
应用层：监测中心通过实时数据接收汇集管理及监测预警平台可以实现各种监测数据的共享，对各种监测数据进行查询、分析、预警和管理。开启信息发布途径，实时展示信息数据和预警信息。
三、
系统功能
数据采集及处理
软件能支持技术进行灾害识别；软件可接入GNSS监测设备、渗压计、倾斜仪、雨量、含水率、次声/地声、（泥）水位计、地面裂缝监测设备、远程报警器等专用监测设备。
GIS地图展示
能以现场设备测量得到的坐标，将监测点等其他具有地理坐标的数据结合电子地图进行直观的二维展示，并能在界面中选择展示天气预报，电子地图包括各类地图（天地图、百度地图等政用、民用地图）、卫星遥感图片、CAD图等；
数据预处理
可以对位移、沉降、裂缝、含水率的监测数据进行时间维度空间维度的类比，同比，速度对比，速率对比，生成各类报表；
预警方式
能实现现场预警（广播、LED）、短信预警、平台预警、邮件预警的多途径预警方式；既能对单个设备进行单独配置预警参数，也可通过多设备联动进行综合预警，保证预警的准确性；
数据查询
具有统计查询功能，可对专业监测站采集的实时数据、历史数据、历史预警信息等进行按时间、时间段、空间、项目、设备类型、设备状态、数据状态查询计，绘制监测数据曲线图，判断隐患点发展变化趋势；
远程配置
软件平台具有远程配置功能，具有工作参数配置、工作状态配置、远程软件升级等功能，主要包括采样间隔时间、上传数据频率、上线设定、升级包发送和远程安装等；
数据成果报表
数据导入，数据导出，报表生成，报表导出，报表定时导出，收件人编辑，报表展示；
四、系统价值
水库大坝安全监测预警方法及装置系统可以有效对水库进行全天候实时监测，实时掌握水库水位、雨情、库容、视频监控、水质、数据、位移监测情况，如有预警险情，第一时间采取应对措施，同时可以利用水库大数据、气象数据对汛期水库水位进行预测，提前做好相关部署，对当地水库大坝水位监测防洪减灾工作的有序进行具有重大的意义。
