一、系统背景
近年来，受全球气候变化和人类活动影响，极端天气发生频度强度增加，加之我国城市化进程中，水库下游人口聚集、基础设施密集，对水库工程安全运行提出了新的更高要求。“十四五”以来我国建成并投入使用37593座小型水库雨水情测报、26113座大坝安全监测设施，有力提升水库监测预警能力；夯实水库安全管理基础，推动小型水库专业化管护提质增效，推进水库工程标准化管理。因此建设一套水库大坝安全监测预警系统，能够实现水库大坝的全面布控，为防洪减灾、削峰补枯等工作提供可靠数据支持，确保水利设施安全稳定运行。
二、系统组成
此方案充分利用5G、北斗、智能传感设备、物联网、大数据等新技术新手段开展水库雨水情测站、视频监控设施和大坝安全监测工作，通过信息化手段推动水雨情监测与大坝安全监测预警能力提升，逐步建立水库工情采集、传输、分析、预警相结合的现代化监测预警体系，为水库大坝安全鉴定、除险加固方案制定和防汛指挥调度提供数据依据。
小型水库水雨情和大坝安全监测解决方案是利用感知设备对水库水雨情、水位、视频、坝体渗流、坝体位移、坝体渗压等数据进行采集和捕获，通过泛在融合网进行信息传输汇聚于数字水库系统平台。
此平台充分发挥人工智能、数字孪生、大数据建模等信息技术为水利行业应用赋能，可融通汇聚水库水雨情、大坝安全监测等信息数据，实现水库大坝综合展示一张图、一库一模型、实时感知监测数据、自动化分析预警、移动端在线水库巡检、自动化巡检、水库运行态势分析等功能，从而全面提供水利领域精细化管理水平和智能化运营水平。
三、系统功能
实时监控：通过高清摄像头视频监控水库大坝现场实况，在汛期或险情发生时可实现远程巡检；同时支持视频图像实时叠加，定时拍照，实时推送监测数据与测点信息。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。
远程监测：管理人员可通过小型水库水雨情和大坝安全监测平台远程监测水库大坝数据，其中包括水库分布位置、现场设备运行状态、水位、降雨量、流量设备电池电压等实时数据；渗流量、渗流压力、表面形变等安全运行关键指标实时数据。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。
统计分析：系统平台可自动统计水位、降雨量并自动生成各类数据过程曲线报表，进而基于各类数据过程曲线报表进行智能评估及预测渗流稳定性、结果稳定性等变化趋势。当大坝浸润线、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。
自动报警：一旦水位/降雨量超限或设备故障，此平台即可实行声光报警器迅速报警，同时LED屏幕可实时发布报警信息，并向自动向责任人发送报警信息。
数据存储：不仅支持方案系统中心服务器和现场终端双向存储历史数据；还可根据需求在现场终端设置存储年限。
视频监控：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。
互联共享：建立标准统一的数据交换与共享系统，实现对全省水库大坝安全监测信息的互联共享，横向实现与气象、水文、防汛等平台的对接，纵向实现部、省、市、县同步汇集共享。
站点管理：将监测站点的基础信息、设备信息、管理信息统一纳入系统管理，随时查询设备运行状态、工作参数、维护周期等信息，形成可视化、高效率的运维流程。
四、系统价值
水库大坝安全监测预警系统为拦截江河水流、调节水资源、防洪抗旱的重要工程，其安全状况直接关系到周边区域的安全与稳定。然而，自然环境的复杂多变、材料老化、设计施工缺陷等因素都可能对大坝造成潜在威胁。因此，建立科学、高效的水库大坝安全监测系统，实现对大坝结构健康状态的实时监测与分析，是预防灾害、保障大坝安全运行的必要手段。
