水利大坝作为防洪、发电、供水等核心水利基础设施，其安全稳定运行直接关系到下游区域人民生命财产安全与生态平衡。

水利大坝自动化监测系统解决方案，融合物联网、北斗定位、云计算、人工智能及数字孪生技术，构建天空地一体化全要素自动化监测体系，实现大坝运行状态实时感知、数据智能分析、风险精准报警与管理高效协同，为大坝全生命周期安全管控提供全方位技术支撑。

一、系统架构

水利大坝自动化监测系统采用分层架构设计，从上至下分为应用服务层、分析报警层、数据处理层、传输层与感知层，各层级无缝衔接，形成闭环管理体系，同时支持公有云、私有云、混合云部署模式，适配单坝与大坝群集中管控需求。

1、感知层：全要素数据采集终端

作为系统数据源头，感知层通过在大坝坝体、坝基、库岸及周边区域布设高精度传感器与监测设备，实现多维度参数实时采集，覆盖变形、渗流、应力应变、水文气象及环境等核心监测指标，构建无死角感知网络。

2、传输层：多链路冗余通信网络

针对大坝多地处偏远、地形复杂的特点，采用多链路融合+冗余备份设计，确保数据实时、安全、稳定传输，同时支持数据本地缓存，避免极端环境下数据丢失。

3、数据处理层：海量数据智能处置中心

基于云计算与大数据技术，构建分布式数据处理平台，实现对海量原始数据的清洗、转换、存储、校验与初步分析，为上层应用提供高质量数据支撑。

4、应用服务层：全场景可视化管理平台

采用B/S开发模式与微服务架构，支持Web端、APP端、小程序端多端协同，提供数据可视化、巡检管理、报表生成、权限管控等功能模块，适配不同角色管理需求。

二、核心功能

1、全面感知与数据采集

系统通过传感器自动采集关键数据：

①变形监测：GNSS、静力水准仪等监测坝体位移、沉降、倾斜。

②渗流监测：渗压计、量水堰等监测渗透压力、渗流量，评估防渗效果。

③应力应变监测：应变计、钢筋计等监测混凝土坝应力及土石坝内部应力。

④环境与荷载监测：库水位、降雨量、地震响应等数据实时记录。

2、智能传输与管理

①数据通过有线或无线网络实时传输至监控中心。

②数据库集中管理，确保数据完整可追溯。

3、数据处理与分析

①实时校验、计算数据。

②比对统计模型与理论模型，分析监测值与预测值偏差。

③融合变形、渗流等多类数据，综合评估大坝性态。

4、安全报警与通知

①多级阈值报警，通过声光、短信等方式通知。

②识别异常趋势，提前报警。

③联动应急预案，快速响应。

5、可视化展示

①图形化界面动态展示安全状态、报警信息。

②自动生成曲线图、巡检报告。

③支持移动端远程查看数据及警报。

6、辅助决策与运维

①提供安全等级评估数据。

②结合人工巡检，优化运维管理。

③长期数据积累，研究老化规律。

④模拟极端工况，预测安全风险。

三、技术特点

1、全要素覆盖，多技术融合

整合北斗高精度定位、地基InSAR、无人机巡检、无人船水下探测等技术，构建“天空地”一体化监测网络，覆盖坝体、坝基、库岸、水下及周边环境全要素，弥补传统单一监测方式的局限性。

2、高精准稳定，适配复杂环境

传感器采用工业级设计，具备抗腐蚀、抗干扰、低功耗特性，可在严寒、暴雨、强电磁等极端环境下长期稳定工作;测量精度达毫米级，通过多设备数据互验进一步提升监测可靠性。

3、智能化程度高，报警及时精准

依托边缘计算算法与专业模型，实现异常数据自动识别、风险趋势预判，避免人工监测的滞后性与主观性;分级报警机制与多渠道通知方式，确保隐患早发现、早处置。

4、灵活扩展，兼容多场景应用

采用微服务架构，支持功能模块按需扩展与设备接入;适配混凝土坝、土石坝、抽水蓄能电站大坝等不同坝型，可满足单坝运维、大坝群集中管控、施工期监测与运营期监测等多场景需求。

5、部署维护便捷，降低运维成本

支持远程参数配置、设备状态监控与在线升级，减少现场维护工作量;云服务模式无需大规模本地硬件投入，实现弹性扩展，降低前期建设与后期运维成本。

水利大坝自动化监测系统的核心价值在于变人工定期巡查为自动实时监控，变事后应急处置为事前报警预报。通过感知、传输、分析、报警、展示的全流程自动化，极大地提升了监测的时效性、准确性和可靠性，是落实数字孪生水利和智慧水利建设、实现工程精准化管控、保障国家水安全和公共安全不可或缺的现代化工具。