Užtvankos saugos stebėjimo sistema

Užtvankų, kaip ypatingos svarbos nacionalinės infrastruktūros, struktūrinis gedimas gali sukelti katastrofiškus potvynius. Šiuolaikinės stebėjimo sistemos veikia kaip integruotas 'neuronų tinklas', įterptas į užtvankos struktūrą, paverčiantis tradicinę pasyvią gynybą aktyviu rizikos valdymu, naudojant realiojo laiko jutimo, analizės ir įspėjimo uždarojo ciklo valdymą. Tai leidžia anksti nustatyti riziką (pvz., 0,1 mm plyšio plitimą, staigius prasiskverbimo anomalijas) ir laiku įsikišti prieš atsirandant konstrukcijos nestabilumui, sumažinant užtvankos gedimo riziką ir užtikrinant eksploatavimo saugumą. Dėl dažnų ekstremalių oro reiškinių ir senstančios hidraulinės infrastruktūros didėja pavojus užtvankų konstrukcijų saugai. Tradicinius rankinio stebėjimo metodus riboja prastas laikas, fragmentiška informacija ir vėluojantys įspėjimai. Jie neatitinka šiuolaikinių valdymo poreikių. Šiame sprendime naudojama bendradarbiavimo architektūra, integruojanti kelių šaltinių jutiklius, išmaniuosius komunikacijos tinklus ir debesų pagrindu veikiančias analitines platformas, kad būtų sukurta viso proceso stebėjimo sistema realiuoju laiku. Tai pagerina reagavimo į ekstremalias situacijas ir užtvankų būklės įvertinimo galimybes, siekdama 'skaitmeninio vandens išsaugojimo' tikslo.

Posistemės

1. Integruota lietaus ir vandens lygio stotis

• Funkcija: realiu laiku stebi rezervuaro vandens lygį ir kritulių kiekį. Suaktyvina pakopinius įspėjimus, kai aptinkama anomalija, ir siunčia įspėjimus kaimyninėms stotims per savaime besitvarkantį LoRa-MESH tinklą.

2. Vaizdo-garso transliavimo stotis

• Funkcija: diegia 'integruotą vaizdo ir garso stebėjimo tinklą' nuotoliniam vaizdo nuskaitymui ir lokalizuotam avariniam transliavimui per integruotus garsiakalbius.

3. Pratekėjimo slėgio ir srauto stebėjimo stotis

• Funkcija: įvertina užtvankos stabilumą analizuodamas prasisunkimo slėgį, srautą ir poslinkio duomenis. Suteikia išankstinius įspėjimus apie tokias rizikas kaip vamzdynai ir nuošliaužos.

4. Transmisijos ir platformos sluoksnis

   
   

Pagrindiniai užtvankų saugos stebėjimo sistemų komponentai

1. Struktūrinio vientisumo stebėjimas

Deformacijos sekimas

• GPS padėties nustatymo masyvas: sumontuotas palei užtvankos keterą ir šlaitus, siekiant ± 2 mm horizontalaus / ± 5 mm tikslumo (patobulinta BeiDou-3).

• GNSS poslinkio stebėjimas: paskirstytas didelio įtempimo zonose, aptikdamas 0,05 mm plyšių angas ( Įspėjimo slenkstis: 0,3 mm/s plėtimosi greitis ).

2. Hidrologinių parametrų stebėjimas

Rezervuaro vandens lygio stebėjimas

• Pjezorezistinis lygio jutiklis / 80 GHz radaro lygio jutiklis: bekontaktis matavimas 0–40 m atstumu ir ±1 mm tikslumu ( palaikymas pritaikytas ).

Pratekėjimo srauto matavimas

•  Vandens užtvanka: sumontuota drenažo galerijose, aptinkanti 0,01 l/s srauto svyravimus.

Pakėlimo slėgio aptikimas

• Pjezometro psmometro masyvas: įtaisytas už ribinių sienelių, kad būtų galima stebėti porų slėgį (0–2 MPa diapazonas, 0,1 % FS tikslumas). ( Konstrukciniai kriterijai: įrengiamas glaistymo metu, siekiant patikrinti apsaugos nuo prasisunkimo veikimą ).

3. Išankstinis įspėjimas apie pavojų aplinkai

Kritulių stebėjimas

• Išvertimo kaušo lietaus matuoklis: 0,2 mm skiriamoji geba, suaktyvina potvynio kontrolės protokolus esant >50 mm/h intensyvumui.

Meteorologinių stočių tinklas

• Matuoja vėjo greitį / kryptį, temperatūrą, drėgmę ir integruojasi su hidrologiniais modeliais, kad prognozuotų rezervuaro garavimo poveikį.

Sistemos ypatybės ir privalumai

1. Kelių šaltinių jutimo sinergija

• Integruoja daugiamačius duomenis (vandens lygį, kritulių kiekį, prasiskverbimo slėgį, poslinkį, vaizdo įrašą), kad būtų galima atlikti kryžminį patvirtinimą ir išsamią analizę, pagerinant įspėjimų tikslumą.

• Automatiškai nuskaito vaizdo įrašus iš atitinkamų zonų, kai aptinkama prasiskverbimo anomalija, todėl tai padeda rankiniu būdu patikrinti.

2. Aukšto patikimumo komunikacija ir kraštinė kompiuterija

• Išmanieji terminalai palaiko duomenų atnaujinimą ir vietinį saugojimą, užtikrindami, kad talpykloje saugomi duomenys būtų pakartotinai perduodami atkūrus ryšį.

• Krašto pusės įterptieji algoritmai (Kalmano filtravimas, staigių pokyčių aptikimas) pašalina jutiklio triukšmą realiu laiku ir sumažina klaidingų pavojaus signalų skaičių.

3. Pažangus pakopinis įspėjimas

• Trijų lygių slenksčiai (Pastaba, Įspėjimas, Kritinis) suaktyvina sinchronizuotus vietinius pavojaus signalus (garso ir vaizdo), platformos iššokančius langus ir SMS pranešimus.

• Pritaikoma įspėjimo logika, kad būtų galima prisitaikyti prie skirtingų rezervuarų rizikos valdymo poreikių.

4. Prisitaikymas prie aplinkos ir mažos galios dizainas

• IP68 įvertinimo korpusai ir darbo temperatūra nuo -40°C iki 85°C užtikrina funkcionalumą atšiauriomis sąlygomis (drėgmė, dulkės, didelis karštis).

• Saulės ir ličio baterijų energija leidžia nepertraukiamai veikti 30 dienų lietaus sąlygomis, sumažinant priežiūros dažnumą.