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一、背景
目前，我国流域灾害综合管理存在防汛抗洪形势严峻、水资源监测管理精细化程度不高、地质灾害和山火频发、综合调度能力不足、投入人力成本过高等问题。近年来国家和地方出台的关于自然灾害监测预警的指导意见及相关信息化建设标准，自然灾害应急能力的提升已刻不容缓。
二、系统介绍
防汛防涝监测预警系统主要通过水雨情监测一体站、自动水位站、视频监测站等设备自动监测采集当地的降雨量、河段/低洼易涝区水位及现场图像/视频等数据，并将数据通过GPRS、4G、北斗等方式上传至后台，工作人员通过无线预警广播及时发布防汛预警信息，提醒人员做好防汛工作。
防汛防涝监测预警系统解决城市、农村地区易受洪涝影响、低洼易涝、预警信息传递难度大等问题，提升基层防汛抢险救灾预警能力，推进地区防洪防汛治理体系和治理能力现代化。
三、主要设备
1、水雨情监测一体站
根据基层防汛预报预警的需求规划新建水雨情监测一体站。
2、自动水位监测站
在洪水易发河段和低洼易涝区规划建设自动水位站。
3、图像/视频监测站
在易受外洪影响、低洼易涝等重点部位，适当部署图像（视频）监测站。
4、预警广播一体站
在沿岸低洼处、浅滩、矮桥、人员集中点等事故易发地段，根据规划进行广播信号中继，对所有泄洪区域进行全面覆盖。
四、系统特点
1、符合标准水文监测数据通信规约（SL 651-2014）
2、水资源监测数据传输规约（SZY206-2016）。
3、支持多部门、多区域间数据、图像、视频等信息共享。
4、支持与第三方系统的定制开发。
五、软件平台
1、防汛信息展播：支持雨水情（如降雨量、水位）实时数据、预警信息、视频/图像信息、防汛宣传、日常通知等的显示。当有预警发生时，显示界面支持告警闪烁。
2、防汛预警：雨量、水位数据超限多级预警、报警。
3、警报发布：管理人员可通过手机、固定电话、短信、现场话筒、对讲机等方式实现警报信息实时发布。
4、信息查询：支持历史时段水雨情、水位、历史预警信息等数据的查询调用。
5、远程管理：支持设备地址、时钟校时、运行模式、版面定制等的远程设置修改，现地也可以进行参数修改。
6、智能分析：自动统计时段雨量、水位等数据，并形成各类统计报表，用以防汛辅助决策。
7、设备管理：支持设备信息管理、监测点设备运行参数设置、数据上传频率、雨量/水位报警阀值参数设置等。
8、系统管理：包括用户权限管理、日志管理等。
六、现场案例
一、背景
在近年来，随着全球气候变化的影响，山体滑坡等自然灾害频发，山体滑坡具有频繁易发、分布广泛等特点，一旦发生会直接破坏山体、水、土地等资源环境，甚至威胁人民群众生命和财产安全。因此，对山体边坡进行快速、实时、有效的形变监测和预警已成为当前安全生产的首要任务。
二、监测的必要性
1、山体滑坡监测涉及多类型监测手段，传统人工实地测量工作强度大、危险系数高、测量结果受多方面因素干扰可能造成精度不高，误差偏大。
2、山体区域地形地势复杂，特殊地段人员无法到达，监测难度较高。恶劣天气情况下人员无法到达，不能及时准确的拿到监测数据，不能有效给出预警信息。
3、传统人工监测数据的归档整理耗时耗力，较为繁琐。
三、系统介绍
山体滑坡在线监测预警系统分为现场自动监测报警和分析发布两大部分，其中自动监测报警部分由传感器子系统、数据通讯子系统、服务器管理单元组成，分析发布部分由数据分析发布与信息共享系统组成。
四、监测内容
本监测系统坚持经济实用、科学先进的原则，该系统监测范围为山体边坡滑坡体，监控内容为：
1、GNSS自动化监测系统；
2、深部位移监测；
3、地下水位监测；
4、地表裂缝监测 ；
5、雨量监测 ；
6、视频监测；
五、系统的主要功能
1、系统具有稳定可靠的采集、显示、存储、数据通信、管理、系统自检和报警功能；
2、系统具有远程控制功能，可通过串口利用网络对监控主机进行遥控监测，实现数据采集软件上的所有功能，并对数据采集软件中的历史数据有访问权限的进行提取；
3、系统可监测滑坡体的状态变化，在发现不正常现象时及时分析原因，采取措施，防止事故发生，以保证周围人民生命财产安全；
4、系统可定期进行观测数据的整编，可按要求输出日报/周报/月报模板，为以后的设计、施工、管理提供资料；
5、系统可随时对观测资料进行分析，进行技术鉴定，总结经验，为制定安全措施、评价滑坡体状态提供数据；
6、能根据实时采集数据自动绘出滑坡体地下水位变化线并给出相关数据；能对山体沉降和水平位移进行分析，并根据分析结果对形变的发展做出预测；
7、系统能综合历史数据和实时采集的渗流、水位、形变等数据，按照国家有关标准进行相关过程线分析、位势分析、滞后时间分析、沉降分析、水平断面分析、纵断面分析、等值线分析、安全状态分析等有关该山体滑坡的安全分析；
8、地质灾害安全报警与应急处置联动功能；监控系统设有自动预、报警功能，当监测参数有向危险状态演变时，系统将发出预警信息。当监测参数超过预设警戒值时，系统将发出报警信息。从而有效预防事故，为有关部门提供数据支持。信息可同步传输到现场值班室、总调度室、以及政府安监部门等。
六、合睿达软件平台
合睿达软件平台是一个集成了设备管理、数据安全通信和形变数据分析等能力的一体化平台，为应用目标提供24h不间断监测，实时掌握监测点的位移变化情况。平台向下支持连接海量设备，采集设备数据上报云端；向上可提供数据推送服务，服务端可通过接口来接收数据。
七、平台功能
1、支持多站点大数据量同时接入，能够处理多基站和多监测站数据；
2、支持网络TCP/IP协议数据接入；
3、支持多系统、多频点数据处理，包括BDS、GPS、GLONASS，Galileo；
4、支持多种数据上报频率，将数据上报至软件平台进行分析；
5、支持多种数据输出接口：包括http（将数据推送到第三方平台）、文件存储、数据库存储；
6、提供多视图展示：实时数据视图、历史数据视图、星空图、载噪比柱状图及实时位置信息；
7、支持原始数据的下载功能，可根据用户需求进下载行设置；
8、支持站点列表导出功能，获取站点详情信息，可根据用户需求进下载行设置；
9、支持远程设置功能，通过远程指令发送参数配置指令；
10、系统完备性监测功能，可对整个系统的健康状况进行监测，包括软件和硬件；
11、支持设备离线诊断功能；
12、支持历史形变数据回放功能，可自定义选择时段，最长可支持365天历史数据查询，对结果进行回放展示；
13、具有形变监测报警功能，报警参数可自定义设置，包含：分析信息、无固定解报警、收星数报警、掉线报警、累积位移报警、形变加速度报警、位移变化报警、载噪比报警；
14、性能高，采用分布式解决方案，支持跨平台，B/S 架构，支持多服务器分布运行和横向扩展。
一、背景
我国成矿地质条件优越、矿种齐全配套、资源总量丰富，迄今为止已发现矿种多达 173种，丰富的矿产资源带来了庞大的采矿群体，我国现有矿山 10 万余座。受我国现阶段生产力发展水平影响，我国矿山安全生产形势依然严峻，特别是近年来矿山类事故多发，已引起了国家的高度重视。
2023年2月22日，内蒙古阿拉善左旗新井煤业有限公司露天煤矿发生大面积坍塌，造成6人死亡，47人失联。
露天矿山灾害具有频繁易发、分布广泛、影响深远等特点，一旦发生会直接损毁采矿设施，破坏矿产、水、土地等资源环境，甚至威胁人民群众生命和财产安全。因此，对露天矿边坡进行快速、实时、有效的形变监测和预警已成为当前矿山安全生产的首要任务。
二、系统介绍
露天矿山边坡监测系统通过实时监测技术，监测滑坡主体的位移变形及地下水位的变化情况，监测地表位移，地下水、内部位移等情况；对监测数据进行接收、管理、曲线成图、报警等；满足滑坡体数据管理中心和市局数据中心以及总站数据中心的数据共享。
三、监测内容
露天矿山边坡监测系统监测范围为露天矿山边坡滑坡主体，监控内容为：
1、表面变形监测；
2、内部变形监测；
3、视频监测；
4、地下水位监测；
5、地表水位监测；
6、地表裂缝监测 ；
7、雨量监测 ；
8、应力监测；
9、爆破振动监测。
四、系统原理
露天矿山边坡监测系统分为现场自动监测报警和分析发布两大部分，其中自动监测报警部分由传感器子系统、数据通讯子系统、服务器管理单元组成，分析发布部分由数据分析发布与信息共享系统组成：
传感器子系统：由测量机器人、基准点和监测棱镜、GNSS接收机和接收机天线、传感器等常规监测设备组成的原始监测数据采集单元。高精度、高质量的监测设备，科学合理的安排部署方案是该单元采集高精度的原始监测数据的必备条件。
数据通讯子系统：监测自动化的核心单元，其功能包括：监测设备的电源供给和控制、监测设备的测量控制和数据读取、服务器远程通讯和数据上传。该单元由高度集成的监测终端和其配件组成，设置完成后能独立控制监测设备完成自动化监测的测量全过程。
服务器管理单元：为安装自动化监测软件的控制中心服务器。其功能包括：监测终端的配置管理，原始数据的接收、解算和存储。监测软件的先进算法，能有效剔除粗差，并将气象传感器的数据带入解算，有效的保证监测系统输出数据的精度。
分析发布平台：用户云平台。基于B/S架构，ASP . NET技术开发的用户交互平台，便捷、友好、高度集成。实现系统架设完成后，客户只需要在浏览器就完成系统管理、数据查看、数据分析、生成报表等所有日常监测系统工作，简单智能，极大的提高了客户的工作效率。
五、主要功能
1、具有稳定可靠的采集、显示、存储、数据通信、管理、系统自检和报警功能；
2、具有远程控制功能，可通过串口利用网络对监控主机进行遥控监测，实现数据采集软件上的所有功能，并对数据采集软件中的历史数据有访问权限的进行提取；
3、可监测滑坡体的状态变化，在发现不正常现象时及时分析原因，采取措施，防止事故发生，以保证周围人民生命财产安全；
4、可定期进行观测数据的整编，可按要求输出日报/周报/月报模板，为以后的设计、施工、管理提供资料；
5、可随时对观测资料进行分析，进行技术鉴定，总结经验，为制定安全措施、评价滑坡体状态提供数据；
6、能根据实时采集数据自动绘出滑坡体地下水位变化线并给出相关数据；能对山体沉降和水平位移进行分析，并根据分析结果对形变的发展做出预测；
7、能综合历史数据和实时采集的渗流、水位、形变等数据，按照国家有关标准进行相关过程线分析、位势分析、滞后时间分析、沉降分析、水平断面分析、纵断面分析、等值线分析、安全状态分析等有关该山体滑坡的安全分析；
8、地质灾害安全报警与应急处置联动功能；监控系统设有自动预、报警功能，当监测参数有向危险状态演变时，系统将发出预警信息。当监测参数超过预设警戒值时，系统将发出报警信息。从而有效预防事故，为有关部门提供数据支持。信息可同步传输到现场值班室、总调度室、以及政府安监部门等。
一、国家政策
2021年10月国务院印发《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》，提升黄土高原淤地坝安全运用管理能力和水平，支撑淤地坝安全度汛和精准监管，按照水利部安排部署，我公司将联合各市水土保持部门陆续启动淤地坝安全监测及信息管理系统建设工作。
二、系统介绍
淤地坝安全监测预警系统由智能感知、物联网信息通信、云端智慧监控管理平台组成。淤地坝的在线监控具有库水位、雨量、视频、渗流渗压等运行数据自动釆集、分析、上报功能，自组网、物联网系统具有全要素采集通信功能，淤地坝安全监测预警系统云平台具有监测数据智能分析预警功能，实现了水库运行状态远程感知、运行态势分析、安全管理、巡视检查在线管理等全面业务支持。
三、主要产品
淤地坝安全监测预警系统主要产品：渗压计、水位计、量水堰计、无线遥测风速风向仪，翻斗式雨量计、温湿度计、无线智能振弦采集仪、多通道振弦/差阻采集仪、485通用采集仪。
四、淤地坝监测预警平台
淤地坝监测预警平台实现对水库雨水情和大坝安全数据采集、汇聚、分析、预警、基础数据管理、现地数据终端在线运维及巡检记录等，并通过GIS一张图将各设备状态信息、实时数据、预警信息进行智能化预测、预报、预警。通过数据共享将系统的水雨情数据、大坝安全监测数据、告警数据、巡检数据推送到自治区监测平台，实现与其信息互联互通。
PC 端：综合监测、水库监测、值班管理、巡查管理、预案管理、责任制管理、维养管理、基础信息管理。
APP端：综合监测、水库信息、预案查询、巡检维护、水库雨水情、水库责任人。
围绕水库业务需求，充分利用高新技术，构建 2 大管理平台 +2 个移动应用基座，实现分级水库管理“可视、可知、可控、可预测”。
五、安装案例图
一、建设背景
改革开放以来中国主要基础设施建设快速发展，日新月异成就突出，我国基础设施领域所取的成就有力地促进了经济増长、社会发展。
1、水库大坝：全国拥有较多水坝有着防汛泄洪的需求，同事水利发电大力发展也建设许多大坝。
2、矿业：我国煤炭资源全球第一，金属矿藏种类多且丰富。国家的发展离不开矿业的开发。
3、桥梁：中国地形复杂，流域较多，桥梁建设迅猛发展，2021年底全国桥梁数量已超96万座。
4、公路：公路建设作为经济建设的血脉，2021年底公路里程约528万公里，高速公路居世界首位。
5、地铁：中国已有40个城市开通城轨交通运营，累计达到247条线路，7978.19公里。
6、建筑：我国是世界上高楼数量最多的国家，建筑行业发展十分迅速。
二、政策支撑
自“新基建”在2018年12月中央经济工作会议上被首次提出以来，中央和各地方已经密集部署了一系列围绕“新基建”建设的方针和政策，强调推进5G、物联网、人工智能、工业互联网等新型基建投资。
三、现状分析
我国基础设施建设工作进入了迅猛发展的时期，但随之而来各种事故也频频发生。
1、水库大坝事故：水库安全度汛一直是我国防汛抗洪的难点和重点，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。
2、地灾事故：地质灾害来源于自然和人为地质作用对地质环境的灾难性破坏，主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂缝等。我国地质灾害复杂多样，灾害频繁，是世界上地质灾害最严重的国家之一。
3、尾矿事故：尾矿库是煤矿山安全生产的重要环节，也是该领域的重大危险源之一。一旦发生事故，将会给当地环境造成严重污染，给当地经济发展和社会稳定带来严重的负面影响。
4、桥梁事故：人为因素、车辆长期超载、材料自身退化、自然灾害等，导致现役桥梁出现承载力降低、结构受损等各种病害，同时缺乏及时到位的管理养护。
5、隧道事故：隧道受地质条件恶化、火灾、结构损伤、退化和失稳、自然灾害等影响，经常出现隧道拱顶开裂、边墙开裂、衬砌损坏、隧道渗漏水、隧道冻害、围岩大变形等病害。
6、边坡事故：近年来，边坡安全事件频发，为及时了解边坡运营情况，对突发事故进行提前预警，对边坡安全监测已经迫在眉睫！
7、地铁事故：地铁工程很大程度上就是一项考验安全管理的工程。为了随时了解地铁施工状态，对突发事故进行提前预警，维护地铁施工的安全和社会稳定。
8、基坑事故：由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性，导致城市基坑开挖具有施工风险高、施工难度大等特点。
9、建筑物事故：随着高层建筑物的增高和荷载的增加，在地基基础上和上部结构的共同作用下，建筑物可能发生不均匀沉降，导致建筑物产生倾斜或裂缝，影响正常使用，甚至危害建筑物的安全。
四、需求分析
传统监测手段难以全方位实时监测桥梁、隧道、边坡、建筑等在实施过程与运营过程中的结构安全，无法准确为建设、日常维护以及紧急情况下提供数据支持。智能安全监测应当满足一下几点：
1、能够实现自动化、半自动化监测从而大大降低管理人员的要求；
2、设备自动采集，自动结算，专业模型分析，系统数据管理。人员无法干扰原始数据，让数据真实、精准、科学、可靠；
3、实现数据实时回传，实时分析，实时展示综合管理工程进度、项目信息、工程健康状况，管理人员在指挥中心实时掌控，远程统筹，确保巡查工作落到实处 ；
4、出现异常情况时可通过短信、电话、件、微信、声光多种预警方式实时预警，确保危险信息及时预警；
5、实现现场照片直接同位置、时间、人员以及现场初步诊断信息关联，信息有效性大大提高；
6、信息加入监测系统，同监测数据共同分析，建立完整的分析模型。
五、解决方案
1、整体框架
智能安全监测预警系统由软、硬、云组成的一体化解决方案，整合了新型传感器、无线数据传输，云计算技术。实现监测数据的实时采集、网络传输、云端计算和可视化，并能通过视频确认现场情况，根据数据控制现场设备。
本系统是用于自动化监测设备的驱动软件，采用C/S结构设计，集数据采集、远程控制、数据管理、图表分析于一体，可与数据采集系统APP配合使用。软件功能强大，能满足用户不同应用场景的需求，胜任复杂的分布式监测系统，具有强大的扩展能力。
软件支持的通讯方式有：
（1）、光纤组网
（2）、TCP/IP组网
（3）、公用移动网（GPRS/CMDA的4G/5G）组网
（4）、LoRa和NB-loT组网
（5）、卫星通信组网
六、监测内容
智能安全监测预警系统通过前端传感器和云端算法及联动控制策略做组合，从而满足不同的项目需求。可广泛应用智慧基础设施的物联网应用或基础系统，经济和社会意义重大。
1、水库大坝安全监测
智能安全监测预警系统，通过智能化、信息化、自动化手段对相关监测项目进行连续实时监测。
2、尾矿库安全监测
智能安全监测预警系统，通过智能化、信息化、自动化手段对相关监测项目进行连续实时监测。
3、桥梁安全监测
智能安全监测预警系统，通过智能化、信息化、自动化手段对相关监测项目进行连续实时监测。
4、隧道安全监测
智能安全监测预警系统，通过智能化、信息化、自动化手段对相关监测项目进行连续实时监测。
5、边坡安全监测
智能安全监测预警系统，通过智能化、信息化、自动化手段对相关监测项目进行连续实时监测。
6、地铁安全监测
智能安全监测预警系统，通过智能化、信息化、自动化手段对相关监测项目进行连续实时监测。
7、基坑安全监测
智能安全监测预警系统，通过智能化、信息化、自动化手段对相关监测项目进行连续实时监测。
8、地灾安全监测
智能安全监测预警系统，通过智能化、信息化、自动化手段对相关监测项目进行连续实时监测。
9、建筑物安全监测
智能安全监测预警系统，通过智能化、信息化、自动化手段对相关监测项目进行连续实时监测。
10、风电塔筒安全监测
智能安全监测预警系统，通过智能化、信息化、自动化手段对相关监测项目进行连续实时监测。
七、安全监测软件平台
智能安全监测预警系统分为五个层次，由下至上分别为感知层、采集层、网路层、储存层、应用层。传感器层主要由雨量计、水位计、温度计、渗流计、渗压计、量水堰计等组成，由传感器连接层中的专用数据传输电缆将采集到的数据传输到现场测控单元层的视频采集传输终端和MCU自动测量单元，通过采集层对数据统一打包，通讯层以有线和无线相结合的方式将数据传输至储存层，应用层通过客户端对数据进行分析、处理、存储等操作。
软件架构图
八、系统展示
智能安全监测预警系统建立的智能化、信息化、自动化的基础设施在线监测系统，能够全面掌握水库、尾矿库、桥梁、隧道、地灾、基坑、边坡、地铁、建筑物等相关基础设施施工、运营的安全状况，为相关基础设施建设、日常养护、管理和突发事件应急处置发挥巨大作用。
1、水库安全监测系统
（1）、一张图展示管理，方便快捷管理人员了解各站点水雨情信息和相关预警信息。
（2）、多测点分布图，展示测点位置和实时数据，快速定位。
（3）、数据实时更新。
2、尾矿库安全监测系统
（1）、尾矿库自动化安全监测预警系统基于GIS地理信息系统平台，采用数据与应用系统集中、分布式应用模式，全面融合倾斜摄影、激光点云、标准模型等三维多源异构数据，实现空天地一体化信息集成、分析与展示，可实现风险综合监测、风险智能评估、风险精准预警、风险趋势预测和研判、尾矿库基础数据、应急工作管理和系统管理等功能。
（2）、企业端基于北斗高精度定位的尾矿库自动化安全监测预警系统，集北斗、传感器、大数据、云计算等先进技术为一体，实现对坝体表面位移、坝体内部位移、浸润线、干滩长度、库区水位、降雨量、安全超高、视频监控、库区地质滑坡表面位移等数据的全天候监测。此外，系统通过对尾矿库进行水汽反演，以实现区域网格化天气预警，从而满足尾矿库状态参数等相关信息实时采集、智能分析、风险识别与快速预警。
3、桥梁安全在线系统
（1）、桥梁在线监测系统云平台，其主要功能是控制系统各个模块自动运行，接收、显示、保存、查询、打印报警信息。
（2）、系统主要功能：桥梁沉降监测管理功能、桥梁监测地图信息、桥梁监测传感器、系统设备信息、视频图像信息、预警信息查询、集成深部位移监测信息查询、发布信息设置、开放平台接口。
4、地灾监测预警系统
（1）、地质灾害监测预警平台，利用智能传感技术、GNSS技术、物联网技术、大数据技术结合专业地质灾害监测设备，构建了实时监测、预警预报、信息管理、群测群防、辅助决策的综合解决方案。
（2）、广泛应用于滑坡、泥石流、崩塌、地面崩塌、地面沉降和地裂缝等重点地质灾害隐患点实时在线的自动监测。
5、边坡在线监测系统
边坡滑坡监测方案由倾角仪、固定式测斜仪、雨量计、水位计、水压计、沉降计及地质灾害监测平台组成，能因地制宜，集成深部位移监测、滑体地下水渗压监测、滑坡后缘拉张裂缝位移监测、雨量监测、地表水位监测、压力监测、地表水入渗监测等多种监测设备，为有关部门更全面地分析滑坡诱因，提前预警或工程治理设计，提供全面而准确的数据支撑。
6、危房在线监测系统
危房在线监测系统对房屋的主要监测内容有:
（1）、倾斜监测：监测房屋整体或局部产生相对于铅垂万向的角度倾斜情况。
（2）、不均匀沉降监则：监测房屋垂直方向的不均匀沉降，或者一片区域的房屋地基处于起伏变化状态等情况。
（3）、位移监测:监测承重结构体产生水平或垂直方向的位移改变。
（4）、裂缝监测:监测房屋墙体、混凝土结构、地基结构的裂缝情况。
