DB51∕T 2595-2019 四川省水库动态监管预警系统建设与管理技术规程(四川省).pdf
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1、四川省水库动态监管预警系统建设与管理技术规程 Techenical specifications for reservoir dynamic monitoring and forewarning system in Sichuan province ICS 030.20 00 DB51四川省地方标准DB51/T 25952019四川省市场监督管理局 发 布2019 - 08 - 22 发布 2019 - 09 - 01 实施DB51/T 25952019I 目 次 前 言 .II 1 范围 .1 2 规范性引用文件 .1 3 术语和定义 .1 4 总则 .2 4.1 总体目标 .2 4.2 基
2、本原则 .2 5 总体框架 .2 5.1 总体架构 .2 5.2 系统组成 .3 6 信息采集与传输 .4 6.1 小型水库动态监管采集与传输 .4 6.2 大中型水库动态监管采集与传输 .6 7 数据存储与共享 .11 7.1 小型水库数据存储 .11 7.2 大中型水库数据存储 .11 7.3 数据库建设 .11 7.4 数据共享 .11 7.5 数据安全 .12 8 应用系统建设要求 .12 8.1 总体要求 .12 8.2 四川省水库动态监管预警系统 .12 8.3 大中型水库现地应用系统 .13 9 建设管理 .13 9.1 建设管理组织机构 .13 9.2 建设管理原则 .13 9
3、.3 验收 .13 10 运行管理 .13 10.1 运行维护原则 .13 10.2 运行维护内容 .14 10.3 更新改造 .14 附 录 A (资料性附录) 相关采集设备主要技术参数要求 .16 II 前 言 本规程根据四川省水库动态监管预警系统建设现状, 借鉴省内外水库动态监管及预警建设与管理成果,由四川省水利厅组织本省水库动态监管预警技术相关单位和专家,依据相关标准完成制定。 本规程主要技术内容有: 水库动态监管预警系统的总体框架; 采集与传输技术要求; 数据存储与共享; 应用系统建设要求; 建设管理; 运行管理。 本规程按GB/T 1.1-2009标准化工作导则第1部分:标准的结构
4、和编写的规定编写。 本规程的基本内容有可能涉及专利,本规程的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本规程由四川省水利厅提出并归口。 本规程批准部门:四川省质量技术监督局 本规程主持机构:四川省水利厅 本规程解释单位:四川省水利厅 本规程起草单位:四川省农田水利局 四川省水利科学研究院 本规程在编制和公开征集意见过程中广泛听取了四川省水利厅有关处(局)、市(州)水行政主管部门和水库管理单位的意见。 本规程主要起草人:冉从恒 冯玉民 王 斌 李周顺 何 鹏 刘双美 李晓鹏 魏广华 毕 瑶 周永清 曾 康 郭翔宇 李小平 李振华DB51/T 259520191 四川省水库动态监管预警系统建设与管理技术
5、规程 1 范围 本规程规定了四川省水库动态监管预警系统的总体框架、信息采集技术、数据要求、功能要求、设备要求等技术要求。 本规程适用于四川省水利部门主管的大中小型水库动态监管预警系统建设与管理, 包括系统建设规划、方案设计、项目实施和验收、运行管理等。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件, 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 22239-2008 信息安全技术 信息系统安全等级保护基本要求 GB 50348-2018 安全防范工程技术标准 GB/T 50138-2010 水位
6、观测标准 SL 34-2013 水文站网规划技术导则 SL 219-2018 水环境监测规范 SL 323-2011 实时雨水情数据库表结构与标识符 SL 551-2012 土石坝安全监测技术规范 SL 588-2013 水利信息化项目验收规范 SL 601-2013 混凝土坝安全监测技术规范 SL 651-2014 水文监测数据通信规约 SL 700-2015 水利工程建设与管理数据库表结构及标识符 SL 715-2015 水利信息系统运行维护规范 SL 415 水文基础设施建设和技术装备 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 水库动态监管预警系统 reservoir dyn
7、amic monitoring and forewarning system 对水库实时水雨情及工情信息进行采集、传输、存储、管理及预警的综合应用系统。 3.2 图像监控 image monitoring 通过拍照方式对水库现场进行监控。 DB51/T 259520192 3.3 视频监控 video monitoring 通过控制云台摄像头对水库现场进行实时视频监控。 4 总则 4.1 总体目标 以水库水雨情等实时信息采集和预警为切入点, 大力推进水库管理信息化, 建立以信息流为主线的新的管理模式, 提高水库工程安全管理水平, 提升及时应对水旱灾害的能力, 逐步实现水库管理信息化、现代化、智
8、能化。 4.2 基本原则 统一规划、分级建设。由省级主管部门统一提出目标、统一制定建设标准。具体建设内容则由省和地方分级建设,省级主管部门负责统一建设数据汇聚平台和应用系统,地方(市(州)、县(市、区)水务(利)局、镇水利站和水库管理单位)负责水库信息采集与传输设备的建设。 需求引领,应用主导。水库动态监管预警系统的建设要围绕水库管理中心工作,特别是紧紧围绕关键业务需求来开展工作,以实时信息的采集和预警为首要建设内容。 平台公用、资源共享。在统一规划的前提下,整合资源、集约使用,保证一数一源。由省级主管部门负责统一建设数据汇聚平台和应用系统,大中型水库自行建设的内容需与省级平台互联互通。 自主
9、可控、先进实用。优先采用国产设备,尽量采用先进、成熟的技术,使系统具有较好的先进性和较长的生命周期,并保证系统的开放性和兼容性,为系统技术更新、功能升级留有余地。 急用先建、分步实施。从业务应用需求的实际出发,在建设策略上区分轻重缓急,结合建设资金和维护管理的承受能力等综合因素对分期建设做出合理规划,分期实施,逐步推进。优先建设水雨情等关系到水库工程安全的信息采集,有条件的可进行水质监测、视频监控、环境监测等内容的建设。 建管并重、养护结合。重视建设后的运行管理,明确运行管理职责,规范保养与维护工作,及时更新,保障系统正常、稳定、可靠、安全运行。 5 总体框架 5.1 总体架构 四川省水库动态
10、监管预警系统是由信息采集与传输装置、 数据接收系统以及信息管理系统构成的水库动态监管预警系统。系统的主要功能是实现水库实时水雨情及工情信息的采集传输存储管理及预警。系统划分为信息采集与传输层、数据资源层、应用系统层以及用户层。 DB51/T 259520193 图1 四川省水库动态监管预警系统总体框架 5.2 系统组成 5.2.1 信息采集与传输层 水库现地建设的监测终端。小型水库现地采集内容包括水位、雨量、图像采集,土石坝宜增设生物危害监测,有条件的重点水库也可建视频监控。大中型水库现地采集内容包括水位、雨量、图像/视频、渗流量、 表面变形, 土石坝宜增设生物危害监测, 根据水库功能需要和建
11、设条件, 可建设水质、 环境 (气象)、其他大坝安全监测和闸门监测等。 5.2.2 数据资源层 包括省级统一建设的水库预警综合数据库、 资源汇集和共享服务等, 也包括大中型水库现地建设的数据库。 5.2.3 应用系统层 主要是指省级统一建设的业务应用系统,包括web版、移动终端版,全省统一建设,通过分配账号,分级使用。同时有条件的大中型水库也可建设现地的水库管理应用系统。 5.2.4 用户层 DB51/T 259520194 省级统一建设的业务应用系统面向的用户主要包括省、市(州)、县(市、区)水务(利)局相关人员。大中型水库建设的现地水库管理应用系统面向的用户主要是水库管理相关人员。 6 信
12、息采集与传输 6.1 小型水库动态监管采集与传输 6.1.1 建设内容 6.1.1.1 信息采集系统 包括水位、雨量、图像采集,土石坝宜增设生物危害监测,有条件的重点水库也可建视频监控。 6.1.1.2 高程引测 通过高程引测确定水库地面点高程,校核坝顶、堰顶等高程数据,保证水位测量的准确性。由于小型水库建设年代久远、 历史资料缺失等原因, 造成目前已建和待建的许多水位监测站无法引用准确的高程数据,因此需要在小型水库动态监管预警系统建设时,进行高程引测和水尺安装。 6.1.2 水位信息自动采集 6.1.2.1 站网布设原则 原则上小型水库应在主坝坝前布设一个水位站。 水位测量范围应能涵盖大坝坝
13、顶高程以及水库死水位之间的水位。 库区水位变化较大的水库可根据需要在水位转折变化处增设水位站。 6.1.2.2 采集方式 小型水库水位自动测量宜采用声波式或浮子式水位计。 6.1.3 雨量信息自动采集 6.1.3.1 站网布设原则 原则上小型水库应在主坝附近布设一个雨量站。 雨量站宜选择空旷无遮挡处, 避免雨水受到其他因素干扰而导致测量偏差。 为了节约建设成本,雨量站宜与水位站合并统一建站。 6.1.3.2 采集方式 由于四川省在汛期暴雨频发,为了测量的准确性,宜采用声波式或翻斗式雨量计。 6.1.4 图像信息自动采集 6.1.4.1 站网布设原则 图像信息采集宜与其它水雨情采集集成建设, 小
14、型水库图像监测站宜布设在大坝附近, 要求可以拍摄到大坝坝体及水面变化,有需要且有条件的宜对溢洪道进行图像监测。 6.1.4.2 采集方式 DB51/T 259520195 采用图像摄像头进行图像采集, 由遥测终端机通过GPRS/4G/5G等公网传输到监控中心服务器进行集中存储,图像监视可在任何客户端实现图像浏览监视。图像采集的核心组成部分是图像传感器,为了保证成像品质,推荐采用CCD技术的图像传感器。图像信息采集应具备夜视功能。 6.1.5 视频监控 6.1.5.1 站网布设原则 有条件的重点小型水库,可对大坝或溢洪道进行视频监控。 6.1.5.2 采集方式 宜采用视频与图像监控相结合模式。小
15、型水库根据需要启动视频监视。 考虑拍摄视野和清晰度,视频监控宜采用高清球机摄像头。 6.1.6 大坝生物危害监测 6.1.6.1 布设原则 水库动态监管预警系统所涉及的大坝生物危害监测主要指针对土石坝的白蚁监测。 监测站宜布设在白蚁危害风险区,即坝体、大坝两坝肩、两坝肩顶部下延距坝脚线50m-300m范围以内,以及白蚁危害区,即大坝两坝肩及坝脚线以外300m-500m范围和毗邻的山体、树林周边100m-1000m范围。 6.1.6.2 采集方式 白蚁监测主要包括白蚁活动动态监测、图像实时分析预警和循环治理效果监测。 a) 白蚁活动动态监测 采用红外视频监控技术, 通过实时跟踪白蚁活动迹象和变化
16、趋势, 获取时间序列的白蚁活动动态图像,并通过传输网络回传至数据中心进行编码存储。 b) 图像实时分析预警 是大坝生物危害监测及其预警的核心环节, 通过图像识别技术实现白蚁活动范围、 数量的变化分析和危害性综合评估,获得生物危害的风险区域,并输出可选的治理措施。 c) 循环治理效果监测 是保证大坝生物危害防治的补充内容, 主要通过红外视频监测技术, 动态抓取治理后的大坝白蚁活动状况,并通过图像分析技术对比分析治理前后的变化,实现“监测诱杀预防(趋避)再监测”的一体化监测与防治。 6.1.7 高程引测 每座水库原则上布设一个测量工作基点, 5-10年进行复测。 采用的高程系统与水库特征水位高程系
17、统保持一致。 为节省项目投资,水库附近1公里以内埋设有水准标识的,应尽量采用已埋设的水准点作为测量工作基点。 对于在水库 (或山塘) 地质条件较好处布设的水准点, 在保存完好的情况下可作为起测点使用。 测量工作基点的联测,高程采用四等水准精度进行联测,平面采用一级导线精度联测;水尺零点高程的测量,采用四等水准精度进行联测。 6.1.8 水尺安装 为了满足日常观察水位需求和水位测量数据比对需求, 应在摄像头监视范围内设立水尺, 水尺的布设断面应符合GB/T 50138-2010的相关要求。 DB51/T 259520196 水尺根据现场情况采用直立式水尺或者悬垂式水尺, 安装位置原则上以堤岸作为
18、参照点, 向下布置水尺。 大坝是斜坡式的, 采用直立式水尺: 第一根水尺的0刻度与坝顶高程持平; 每个水尺0刻度高差一米,不重叠,并且在第1根水尺顶部标识水尺高程。若大坝是混凝土坝面,宜采用拉爆螺丝焊接水尺桩方式安装水尺,若大坝是土石坝面的,宜通过挖坑填埋水尺桩方式安装水尺。 大坝是垂直式的,采用悬垂式水尺,可采用镀锌扁铁上布设水尺,将扁铁吊放至水底,并在大坝坝顶标识水尺高程。 6.1.9 采集频率要求 a) 水位、雨量数据,汛期不少于 15min 一条,非汛期不少于 1h 一条; b) 图像数据,汛期不少于 1h 一条,非汛期不少于 3h 一条。 6.1.10 信息传输 水位、 雨量、 图像
19、、 生物危害等信息传输宜采用GPRS/4G/5G等公网, 视频监控根据现场条件采用4G/5G或光纤传输等公网传输,无公网覆盖的水库宜采用北斗卫星数据传输方式。随着信息传输技术的发展,可采用当前最新的主流信息传输模式。 6.1.11 防雷和接地要求 防雷和接地应符合GB 50348-2018的相关规定。 6.1.12 供电系统 信息采集与传输系统推荐采用太阳能板浮充蓄电池供电,条件允许的情况下也可采用市电。 供电系统除应符合GB 50348-2018的相关规定外,还应保证遭遇连续30天以上的阴雨天气设备仍能正常工作。 6.2 大中型水库动态监管采集与传输 6.2.1 建设内容 包括水位、雨量、图
20、像/视频、渗流量、表面变形,土石坝宜增设生物危害监测,根据水库功能需要和建设条件,可建设水质、环境(气象)、其他大坝安全监测和闸门监测等。 6.2.2 水位信息自动采集 6.2.2.1 站网布设原则 大中型水库的水位信息自动采集设备, 应该布设在坝上游岸坡稳定、 水流平稳且水位有代表性的地点。当坝上水位不能代表闸上水位时,应在闸上增设水位自动采集设备。 6.2.2.2 采集方式 对于大中型水库,宜采用浮子式或声波式水位计。 6.2.3 雨量信息自动采集 6.2.3.1 站网布设原则 DB51/T 259520197 雨量观测站点的布设应能控制月、年降水量和暴雨特征值在大范围内的分布规律和暴雨的
21、时空变化。 雨量站网的布设密度按SL 34-2013执行。 雨量站网原则上应均匀分布,为了节约建设成本,宜与水位站合并统一建站。 雨量站应避开强风区,其周围应空旷、平坦、不受突变地形、树木和建筑物以及烟尘的影响。 6.2.3.2 采集方式 由于四川省在汛期暴雨频发,为了测量的准确性,宜采用声波式或翻斗式雨量计。 6.2.4 图像信息自动采集 6.2.4.1 站网布设原则 监测位置布设应满足对以下监视对象的有效观察:大坝坝体、大坝上游、大坝下游、溢(泄)洪道、泄洪闸、泄洪洞、取(放)水设施、水位尺。 6.2.4.2 采集方式 采用图像摄像头进行图像采集, 由遥测终端机通过GPRS/4G/5G等公
22、网传输到监控中心服务器进行集中存储,图像监视可在任何客户端实现图像浏览监视。图像采集的核心组成部分是图像传感器,为了保证成像品质,推荐采用CCD技术的图像传感器。图像信息采集应具备夜视功能。 6.2.5 水质信息自动采集 6.2.5.1 布设原则 水质信息自动采集设备一般应布设在靠近用水的取水口及主要水源的入口。 采集断面的选择应符合SL 219-2018,3.1中的要求。 6.2.5.2 监测项目 水库动态监管预警系统所涉及的水质监测项目应符合SL 219-2018,3.3的相关规定。 6.2.5.3 采集方式 进行水质监测数据的采集方式有以下3种:实验室监测、移动监测和固定自动站监测。 针
23、对常规五参数:水温、pH值、溶解氧、电导率、浊度,推荐固定自动站监测,采用多参数探头式传感器进行在线监测。 针对其他监测项目,根据实际情况,尽可能采用固定自动站监测,同时可结合移动监测、实验室监测,达到水质信息采集的目的。 6.2.6 气象信息自动采集 6.2.6.1 布设原则 在满足要求精度的前提下,站距尽可能大、站网密度尽可能的稀少。 在国家统一规划下, 把自然条件与行政体系结合起来, 重点考虑山洪灾害预警减灾服务业务的要求,兼顾科研和气象现代化,尽量做到合理。 在山洪灾害重点防治区,自动气象站间距设计为2040km;一般防治区40km左右,综合考虑周边自动气象站建设情况。 DB51/T
24、259520198 6.2.6.2 采集方式 水库动态监管预警系统所涉及的环境监测内容为温度、湿度、风速、风向。 a) 温度采集 宜采用热敏电阻温度传感器,以便进行快速和灵敏的温度测量。 b) 湿度采集 宜采用湿敏元件,主要有电阻式和电容式两大类。 c) 风速采集 宜采用风杯风速传感器,成本较低、使用方便、维护简单。 d) 风向采集 宜采用电子罗盘式风向传感器,用电子罗盘定位绝对方向,通过RS485接口输出风向信息。 6.2.7 闸门监测 6.2.7.1 布设原则 闸门监测主要是闸门开度测量, 在水库现有闸门控制装置加装闸门开度传感器, 对闸门的开度进行测量。 6.2.7.2 采集方式 闸门开
25、度的自动测量宜采用数字式闸门开度传感器,常用的传感器有光电编码器和接触式编码器。测量方式包括直接测量和间接测量。 因部分闸门上连接或安装传感器非常困难, 推荐采用间接测量。 将数字式传感器和除了闸门以外的其它运动部件连接, 注意选择容易安装又容易计算的部位, 比如卷筒轴, 通过旋转的变化得到闸门开度。 弧形闸门开度应当是闸门底部到闸室底槛的距离。 间接测量很可能在局部测量范围内有部分测量段的运动轨迹会出现非线性变化,应加以修正。 6.2.8 视频监控 6.2.8.1 布设原则 监测位置布设应满足对以下监视对象的有效观察:大坝坝体、大坝上游、大坝下游、溢(泄)洪道、泄洪闸、泄洪洞、取(放)水设施
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