一文读懂物联网在水库大坝安全监测中的应用

物联网
物联网，英文叫做Internet of things，可通俗地理解为“万物互联，物物相息”。在AI赋能的新时代，所有的物体之间能够彼此进行智能化的自动“交流”，让一切事物都可被感知。万物之间的“交流”离不开传感器网络技术的使用。据美国《技术评论》杂志的报道，在未来，传感器网络技术将位列改变人们生活的十大技术之首。
传感器技术是将传感器布设或者嵌入到铁路、隧道、桥梁、建筑和大坝等建筑物中，实时监测建筑结构的运营状态。从专业上来说，就是监测结构内部受力状态及变形等数据，经由无线网络传输系统，将实时数据传输到服务器储存并分析。
物联网技术的水库大坝安全智能监测系统
运用物联网技术的水库大坝安全智能监测系统，需借助坝工学、工程材料力学、沿途力学、流体力学、软件工程、硬件工程和人工智能等多学科指导，融合测量技术、信号处理、通信技术、物联网技术、密码学、云计算和科学计算等方法和技术，在物联网的框架下，开展基于物联网和云计算的大坝安全巡检信息感知融合及动态评价模型研究，实现大坝智能巡检和实时线上监测。
水库大坝布设监测系统后，能及时量测汛期非常规条件下坝体及基础变形、渗压渗流、应力应变状态等，掌握大坝及其基础的发展演变趋势，对可能出现的事故前兆进行预报预警并提出相应的建议和处理措施等，可及时排除安全隐患，为人民群众的生命财产安全提供保障。
运用物联网技术对不同类型的水坝进行监测
大坝按照结构类型有多种划分，常见的几种水坝有重力坝、拱坝、土石坝及面板堆石坝。不同类型的水坝监测项目及方法各有不同。
01重力坝
通常需要通过静力水准、真空激光准直、垂线、引张线、测缝计等方法监测坝顶水平位移、坝顶垂直位移、坝体接缝等项目。还要测压管等设备监测坝基扬压力、渗流量和绕坝渗流等项目。
02拱坝
在平面上呈“凸”向上游的拱形挡水建筑物，借助拱的作用将水压力的全部或部分传给河谷两岸的基岩。与重力坝相比，在水压力作用下坝体的稳定不需要依靠本身的重量来维持，主要是利用拱端基岩的反作用来支撑。拱圈截面上主要承受轴向反力，可充分利用筑坝材料的强度。
03土石坝
泛指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝，是历史最为悠久的一种坝型。当坝体材料是以土和砂砾为主时，称土坝；以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；当两类当地材料均占相当比例时，称土石混合坝。土石坝相较于其他坝型更加注重变形监测，目前，土石坝是世界大坝工程建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。
04堆石坝
是以堆石或砾石作为其结构主体，分心墙防渗及面层防渗。一般将心墙砾石规划为土坝，混凝土面板砾石坝划为面板堆石坝。面层防渗堆石坝以混凝土面板坝为主。除此之外，还有木料、浆砌块石、喷混凝土、沥青和钢面板等堆石坝。
水库大坝安全监测的意义
◆水库安全隐患治理。物联网技术可对已存在安全隐患的老旧水库进行全天候实时监控，并准确查找隐患存在的位置，弥补了传统检查工艺的缺憾。

◆大坝溃决治理。大坝溃决之所以会造成巨大损失，很大一部分原因是由于工作人员无法及时做出预警。大坝溃决事故发生速度极快，物联网技术与互联网相结合，能够实现信息消息的快速传递。一旦监测到大坝将要发生或已经发生溃决，会在第一时间进行消息传播与扩散，避免出现大范围的人员伤亡。

◆管理缺失现象治理。物联网技术与云技术相互结合可实现远程监控、远程教学，对大坝的安全起到极为重要的管理作用。

◆安全监控设施更新。物联网技术能够对水库堤坝的情况进行实时监控，一旦出现安全问题可及时发现，并将信息传递给维护部门。同时，物联网技术需要各种设施的支持，如果水库选择采用物联网与云技术，必将会推动相关设备的更新换代。

◆水库实时监管。为避免因工作人员失误造成的不必要损失，应采取相应措施将人力巡视替换为系统监管。相较于人力而言，物联网技术的出错概率更低，且在出现错误之后可以及时修正，容错率更高。此外，使用物联网与云技术还可以极大地减轻工作人员的工作量，并提高工作效率。