大坝安全新防线：毫米级倾角水位AI联控

一.行业现状

水利大坝作为国家关键基础设施，长期面临坝体倾斜、水位异常、渗流风险等安全隐患。传统监测手段难以实时捕捉坝体微小倾角变化与水位波动细节，尤其在暴雨、泄洪等极端工况下，人工巡检风险高且效率低下。本方案通过融合三轴高精度倾角仪与毫米波雷达液位计，结合AI算法与多模态传输技术，实现坝体倾斜、水位、渗流等参数的毫米级实时监测，为水利工程提供全天候、多维度的智能化防护体系。

二.安全监控系统

2.1 系统总功能

本系统以倾角仪与毫米波雷达液位计为核心，集成多源传感器、边缘计算及智能云平台，精准监测大坝结构健康状态：

倾角仪：实时测量坝体水平/垂直倾角，精度达±0.001°，捕捉坝基沉降、边坡滑移等微小变化。

毫米波雷达液位计：非接触式测量库区水位，量程0-100m，精度±1mm，抗雨雪干扰，适应复杂气象环境。

智能预警平台：基于倾角-水位关联模型，预测坝体失稳风险，触发分级报警。

以下是这一套系统的框图：      

2.2 核心设备部署

倾角仪部署方案

监测点位：

坝顶与坝基交界处、泄洪闸门支撑结构、边坡锚固区。

地质断层带、历史变形区域。

安装方式：

预埋式基座：采用不锈钢支架固定，抗震等级≥8级。

双轴/三轴配置：同步监测X/Y/Z轴向倾斜，支持动态校准。

毫米波雷达液位计部署方案

安装位置：

水库近坝区域、泄洪道上游、导流洞出口。

水位骤变敏感区（如闸门启闭段）。

技术优势：

80GHz高频毫米波：穿透雨雾能力强，测量精度不受水面波动影响。

自适应算法：自动过滤漂浮物干扰，输出稳定水位数据。

通信链路：

LoRaWAN回传：低功耗广域覆盖，支持10km超远传输。

2.3 无线传输与云平台

云平台

数据传输技术

倾角仪数据：通过LoRa/4G双模传输，断网自动缓存，确保高优先级倾角数据零丢失。

毫米波雷达数据：光纤+5G冗余链路，保障水位数据实时性与连续性。

云平台核心功能

倾角-水位关联分析：

动态计算坝体倾角与水位变化的相关系数，识别异常关联模式。

示例：水位急速上涨时，若坝顶倾角增速超阈值，自动触发溃坝风险预警。

三维可视化大屏：

集成倾角仪数据构建坝体倾斜热力图，叠加毫米波雷达水位曲面模型。

AI预测引擎：

基于历史数据训练倾角-位移预测模型，提前7天预警坝体失稳趋势。

2.4倾角传感器

   HYS07倾角传感器，具有高精度、低功耗、稳定性强等特点，能够实时监测物体的倾斜状态，并通过LoRa/LoRaWAN/Cat1/WIFI网络实时上报数据至云端平台，便于用户远程监控和管理。该款产品采用金属外壳，搭载大容量电池，可选外接电源，同时具备智能报警功能，支持TCP、UDP、MQTT等多种协议，内置SD卡，支持断网自动补发数据功能，可广泛应用于楼宇建筑、地质勘查、铁塔监测、智慧城市、工业自动化等行业。

2.5报警终端

报警终端用于对多个倾角传感器进行统一管理。它能同时将多个倾传感器显示在屏幕上。

2.6毫米波雷达液位计

雷达物位计系列产品，是指工作在76-81GHz的调频连续波(FMCW)雷达产品。产品最大量程可以达到15m，盲区在14 cm以内。由于它工作频率更高，带宽更大，使其对液体、浆料、固体等介质的测量精度更高。产品提供支架的固定方式，无需现场布线使得安装便捷简易。

三、方案价值：

精准防控：倾角仪+毫米波雷达双核监测，实现“倾斜-水位-渗流”多参数闭环分析。

高效运维：减少85%人工巡检，通过远程诊断快速定位隐患点。

合规增值：满足《水利水电工程安全监测设计规范》（SL725-2016）技术要求。

成本优化：毫米波雷达免维护设计，生命周期成本降低50%。

四、适用场景：

土石坝倾角与水位联动监测

土石坝易因水位骤升引发坝体侧向滑移。本方案通过倾角仪监测坝坡倾角，毫米波雷达实时追踪水位，平台计算安全阈值。例如，某土石坝在汛期监测到水位每小时上升0.5m且倾角增加0.02°，系统自动启动泄洪闸门，避免滑坡风险。

混凝土拱坝变形分析

拱坝对倾角变化极度敏感。方案部署三轴倾角仪于坝肩与拱冠，结合毫米波雷达监测库区水位，AI模型分析倾角-水压关系。某拱坝通过系统发现左坝肩倾角异常，经排查为基岩裂隙渗水，及时注浆加固。

水库区边坡稳定性监测

边坡倾角与地下水位联动影响大坝安全。方案采用倾角仪阵列+毫米波雷达监测地表水位，GNSS站监测边坡位移。某库区预警边坡倾角单日超0.05°，同步水位下降异常，判定为潜在滑坡，紧急疏散下游居民。

方案概述：本方案以倾角仪与毫米波雷达液位计为核心，通过多源传感网络与AI云平台，实现大坝倾斜、水位、变形的毫米级精准监测。支持倾角-水位动态关联分析、三维数字孪生与边缘计算预警，覆盖土石坝、拱坝、库区边坡等场景，降低人工依赖，提升安全防控等级，为水利工程提供全生命周期智慧化护航。