大中型水閘安全監(jiān)測解決方案

一、背景隨著科技的不斷進(jìn)步，水利工程的數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為提升城市水資源管理和防洪能力的關(guān)鍵。今天，我們將帶您了解我國大中型水閘安全監(jiān)測管理系統(tǒng)的建設(shè)方案，探索如何通過先進(jìn)技術(shù)保障國家水安全，提升水利工程的智能化水平。二、政策我國已建成的流量5m3/s及以上的水閘超過10萬座，它們在防洪減災(zāi)、水資源配置、生態(tài)環(huán)境改善等方面發(fā)揮著巨大作用。然而，由于歷史原因，許多水閘存在標(biāo)準(zhǔn)偏低、質(zhì)量較差、配套設(shè)施不完善等問題。水利部于2024年10月14發(fā)布《水利部關(guān)于推進(jìn)水庫、水閘、蓄滯洪區(qū)運行管理數(shù)字孿生的指導(dǎo)意見》明確推進(jìn)數(shù)字孿生平臺建設(shè)及強化工程調(diào)度“四預(yù)”措施。三、水閘安全監(jiān)測內(nèi)容環(huán)境量監(jiān)測環(huán)境量監(jiān)測包括水位監(jiān)測、流量監(jiān)測和氣象監(jiān)測，通過雷達(dá)水位計、雷達(dá)流量計和自動氣象站等設(shè)備，實時獲取氣象信息、水位數(shù)據(jù)和水流情況，為水閘的科學(xué)調(diào)度和安全運行提供支持。2、變形監(jiān)測變形監(jiān)測包括樞紐建筑的表面變形（水平/垂直）監(jiān)測，閘墩內(nèi)部水平監(jiān)測。采用人工和GNSS自動化觀測結(jié)合的方式，通過連續(xù)觀測得到各監(jiān)測點的位移信息，展示在系統(tǒng)監(jiān)測平臺上，方便現(xiàn)場人員實時掌握結(jié)構(gòu)狀況。3、滲流監(jiān)測滲流監(jiān)測包括揚壓力監(jiān)測、閘墩滲流監(jiān)測、繞滲監(jiān)測等，通過布設(shè)測壓管和滲壓計等進(jìn)行水閘結(jié)構(gòu)的滲流情況監(jiān)測，確保水閘結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。4、裂縫監(jiān)測裂縫監(jiān)測包括各閘室段底板分縫處及閘室段與岸墻連接處結(jié)構(gòu)縫的開合度和縫兩邊建筑物的不均勻沉降。通過安裝測縫計對閘墩上已有的裂縫進(jìn)行監(jiān)測，分析裂縫變化規(guī)律，確保水閘結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和完整。5、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測（新建水閘適用）通過布設(shè)振弦式表面應(yīng)變計測量結(jié)構(gòu)物表面的應(yīng)變量，并同步測量溫度，確保結(jié)構(gòu)物的安全運行。四、閘門、啟閉機在線監(jiān)測系統(tǒng)閘門和啟閉機在線監(jiān)測分析系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于金屬結(jié)構(gòu)：弧形閘門、船閘、平面閘門、卷揚啟閉機、液壓啟閉機等進(jìn)行在線振動監(jiān)測、分析、診斷。

該系統(tǒng)可自動連續(xù)地采集與設(shè)備安全有關(guān)地主要狀態(tài)參數(shù)：金屬結(jié)構(gòu)的閘門動靜應(yīng)力、激振、聲發(fā)射、運行姿態(tài)、傾角等數(shù)據(jù)采集;啟閉機應(yīng)力監(jiān)測、鋼絲繩探傷監(jiān)測、電機/齒輪箱、油缸振動、油壓脈動、溫度監(jiān)測等，并自動形成各種數(shù)據(jù)庫。它能夠自動識別設(shè)備的運行狀態(tài)，預(yù)測和診斷設(shè)備的故障；能夠促進(jìn)設(shè)備維修方式向預(yù)測維修（狀態(tài)維修）的轉(zhuǎn)變，確保設(shè)備安全穩(wěn)定地運行。

該系統(tǒng)具有極強地可擴充性和可維護(hù)性，可以組成一個強大的、綜合的閘門和啟閉機在線監(jiān)測及故障分析系統(tǒng)。五、閘門自動化控制系統(tǒng)閘門自動化控制系統(tǒng)，以“無人值守”為設(shè)計原則，采用SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過傳感技術(shù)、自動化控制技術(shù)、計算機軟硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等，為用戶提供了一套既可現(xiàn)地對閘門進(jìn)行控制，也可遠(yuǎn)程通過計算機進(jìn)行閘門啟閉的自動化控制系統(tǒng)，該閘控系統(tǒng)可接入渠道水位信號、流量信號，或現(xiàn)場視頻信號等，能夠?qū)⑺?、流量、視頻畫面等與閘控系統(tǒng)集中顯示在一個軟件畫面中，使得遠(yuǎn)方操作更加可視，達(dá)到無人值守、統(tǒng)一調(diào)度的目標(biāo)。六、水閘數(shù)字孿生平臺三維模型數(shù)字孿生水閘可視化解決方案基于數(shù)字孿生技術(shù)，通過構(gòu)建水閘的三維模型，實現(xiàn)水閘運行狀態(tài)、水流情況、水位變化等數(shù)據(jù)的實時采集、分析和可視化。該解決方案可以幫助管理者全面了解水閘的運行狀況，提高管理效率和水閘的安全性。2、實時處理數(shù)字孿生水閘可視化解決方案通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)水閘運行數(shù)據(jù)的實時采集和傳輸。數(shù)據(jù)采集內(nèi)容包括水位、流量、閘門開度等關(guān)鍵信息，這些數(shù)居通過傳感器進(jìn)行采集，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)字孿生模型中。這樣，管理者就可以實時了解水閘的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)異常情況并進(jìn)行處理。3、實時分析數(shù)字孿生水閘可視化解決方案還具有強大的數(shù)據(jù)處理和分析功能。通過算法和數(shù)據(jù)分析四技術(shù)，可以對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，生成各種有用的信息，例如，可以分析水位變化趨勢、流量分布情況等，為決策提供科學(xué)依據(jù)。同時，該解決方案還可以對水閘的安全狀況進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)警，及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，提高水閘運行的安全性。七、應(yīng)用案例郪江數(shù)字孿生項目作為遂寧市乃至四川省數(shù)字孿生流域/水利工程的示范點，建設(shè)范圍郪江象山水文站-大英縣城下游，建設(shè)內(nèi)容包括數(shù)字底板、水利專業(yè)模型、三維可視化模型、知識平臺、水災(zāi)害“四預(yù)”業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺等，目標(biāo)構(gòu)建“多尺度-多分布-多層次”全面多維精細(xì)刻畫及動態(tài)模擬物理流域全景過程的數(shù)字孿生流域系統(tǒng)，實現(xiàn)流域全要素可表達(dá)、全屬性可分析、全編碼可查詢、全拓?fù)淇勺匪荨⑷盗锌裳莼?，支撐流域的智慧化建設(shè)。東風(fēng)渠梁江堰灌區(qū)水量智