在持续降雨或极端天气条件下,大坝渗水风险会显著上升。传统人工巡检方式受限于时效性与覆盖范围,难以实时捕捉隐蔽部位的渗流异常。厦门海川润泽物联网科技有限公司通过整合物联网、云计算与智能传感技术,构建了一套覆盖感知、传输、分析、预警全流程的大坝安全监测体系,为水利工程提供24小时不间断的渗水风险防控能力。
一、多维度感知网络:渗水隐患的“电子哨兵”
系统以高精度传感器为核心构建感知层,针对不同监测场景部署差异化设备:
渗压监测体系:采用HC-SP系列振弦式渗压计,可精准捕捉坝体、坝基及两岸接头的孔隙水压力变化。设备内置温度补偿模块,确保在-20℃至+60℃环境下的测量稳定性。针对有压孔环境,配置带压力平衡腔的特种渗压计,有效隔离外部水压干扰。
渗流监测矩阵:在关键渗漏通道部署HCRZ-FL系列量水堰,通过超声波时差法实现渗流量实时计量。结合分布式光纤测温系统(DTS),可沿坝体纵向布设监测光缆,通过温度场变化反演渗流路径,定位精度达米级。
水位联动监测:集成HC-SW系列雷达水位计与HC-YL翻斗式雨量计,实时追踪库水位升降速率与降雨强度。当1小时降雨量超过警戒值时,系统自动调高渗压监测频率,捕捉水位骤变对坝体稳定性的影响。
二、智能传输架构:数据通道的“双保险”
为确保极端天气下的数据可靠性,系统采用多链路冗余传输方案:
主传输通道:通过4G/5G网络实现数据实时回传,支持NB-IoT窄带物联网作为备用链路。在山区等信号盲区,部署LoRa自组网中继站,保障每15分钟完成一次全量数据上传。
应急传输方案:配置北斗三号短报文终端,当公网瘫痪时自动切换至卫星通信。设备内置3000mAh锂电池,支持72小时离线运行,确保关键数据不丢失。
边缘计算节点:在监测现场部署HC-TX90S遥测终端机,具备本地数据预处理能力。通过内置的渗流安全评估模型,可对异常数据进行初级筛选,仅将高风险预警信息优先上传,减少无效数据传输量。
三、云端分析平台:风险识别的“智慧大脑”
海川润泽云平台集成三大核心分析模块:
实时监测看板:以GIS地图为基底,叠加渗压、渗流、水位等监测要素的热力图。管理人员可通过三维可视化界面,直观查看各监测点的实时数据与历史趋势。当渗压值超过设计值的70%时,系统自动标记为黄色预警,超过90%时升级为红色预警。
智能诊断引擎:基于机器学习算法构建渗流安全评估模型,该模型融合了全国200余座大坝的渗流监测数据。通过对比实时数据与历史模式库,可自动识别管涌、集中渗漏等典型险情特征,预警准确率达92%以上。
四、分级预警机制:应急响应的“指挥棒”
系统建立四级预警响应体系:
黄色预警(准备级):若连续3小时渗压值呈上升趋势,自动触发声光报警装置,并推送预警信息至县级水利部门。云平台同步生成《险情发展评估报告》,包含可能渗漏位置、影响范围等关键信息。
橙色预警(行动级):当渗流量突增30%或渗压超过设计值80%时,系统启动应急预案联动机制。自动关闭预警区域附近的泄洪闸门,同时向省级水利厅、应急管理厅发送加密预警邮件。
红色预警(紧急级):在发生管涌、塌坑等重大险情时,系统通过5G视频通话功能建立应急指挥专网。集成AR实景标注技术,将渗漏位置、抢险路线等信息实时叠加至现场视频画面,指导抢险队伍精准作业。
五、系统自适应能力:应对复杂环境的“进化基因”
为适应不同水利工程需求,系统具备三大自适应特性:
设备自诊断功能:渗压计内置压力传感器健康度评估模块,可实时监测透水石堵塞情况。当数据离散度超过阈值时,自动启动反冲洗程序,通过高压气体脉冲清除堵塞物。
模型动态优化:云平台每季度更新渗流安全评估模型,纳入最新监测数据与险情案例。针对季节性冻土区大坝,特别开发冻融循环影响修正模块,提升北方地区预警精度。
协议兼容扩展:系统预留OPC UA、MQTT等工业协议接口,可无缝对接现有水库自动化控制系统。支持与无人机巡检系统、边坡雷达监测系统等第三方设备数据融合,构建立体化监测网络。
这套由厦门海川润泽打造的智能预警系统,通过将物联网技术与水利工程安全需求深度融合,实现了从被动巡查到主动预警、从单一监测到系统防控的转变。在降雨频发的季节,该系统如同为大坝装上了“智慧之眼”与“神经中枢”,为保障水利工程安全运行构筑起一道坚实的技术防线。