水利监测系统在冯家山水库的应用

水是生命之源。在上世纪七十年代以前，渭北旱塬虽然黄土深厚，却无水浇灌，只能靠天吃饭。冯家山水库建成后，顺着地势由高到低，千河之水从西向东滋润着陈仓、岐山、扶风等地，真正让渭北“旱腰带”变成了“米粮川”。而今，司南导航形变监测系统在秦岭大地，守护着这颗“西府明珠”。

01、项目概况

地理位置：

冯家山水库灌溉工程位于关中渭北高原西部，控制流域面积3232平方公里，总库容4.27亿立方米，灌区设计可灌溉共136万亩农田，为陕西省第三大灌区。

风险隐患：

水库开始建设于1970年，1974年开始下闸蓄水。经过四十多年运行，结构老化、性能劣化和淤积等问题渐趋严重，存在坝体异常变形、渗漏，甚至损毁等安全隐患。

02、解决方案

项目难点：

 作为大型山谷型水库，库区周围交通条件不佳；

 水库周围峭壁林立、山谷狭长，夏季植被繁茂，信号遮挡严重；

 当地于6月上旬逐步开始入汛，安全度汛工期紧、任务重、精度要求高。

监测内容：

利用北斗高精度定位技术，通过观测整体的微小变形量，构造统计分析模型，预测变形体长期的变化趋势，同时融合建（构）筑物和地质灾害安全监测传感技术、信号处理技术、网络技术、软件技术和通信技术，并利用先进的云计算服务技术， 从宏观、微观相结合的全方位角度，监测影响结构安全的各项关键技术指标，提升结构安全保障水平，有效防范和遏制重特大事故发生。

高精度GNSS定位测量精度最高可达毫米级，数据更新率最高可支持20Hz，低功耗，可7*24小时连续工作，设备稳定可靠，MTBF≥50000h。

▲技术方案

此次自动化监测工程包含表面位移、内部位移、浸润线、库水位、降雨量等，采用市电+太阳能供电、高速无线网桥传输方式。

▲监测系统布置示意图

03、方案特点

BDS定位系统

◆ 采用K803高精度定位板卡实时采集数据，最高可达毫米级监测精度

◆ 通过4G/NB-IoT/北斗网络，自动定时上报至省、市、县水利平台

7*24小时监测数据

◆ 在各种气候条件下均可正常运行, 7*24小时连续不间断监测

◆ 远程控制现场监测设备在线状态

专业的GNSS算法 

◆ CDMonitor软件内置卡尔曼滤波等算法，输出毫米级高精度三维坐标

◆ 体现各种监测数据的实时变化值、变化趋势、变化速度

 越限自动报警，及时预警险情

◆ 提前预设1~3级的预警值，变形达到预警值立即报警

◆ 自动发送报警邮件/短信

04、项目现场

▲坝体位移监测

▲工程专业用心，布线干净整洁

05、项目总结

项目在司南导航工作人员严密组织、高效配合、精心施工下，系统运行良好，为进入汛期保障水库安全生产提供了直观、可靠的数据支撑。截至今年10月，水库顺利调洪泄水，洪峰安全度过，保证了千河下游人民群众的生命财产安全。

目前，该项目采用的北斗/GNSS监测技术已广泛应用于各大型水电站、大型桥梁、山体滑坡、大坝、尾矿库、公路边坡、大型建筑物、石油平台、采空区沉降以及路基沉降等方面，对变形监测行业的快速发展起到了极大的推动作用。