项目案例

福建某水电站项目
发布时间:2026-09-24   发布人:欧感科技
 
FUJIAN · YOUXI · JIEMIAN HPP · DEFORMATION MONITORING

福建尤溪 · 街面水电站
大坝及边坡外部变形监测自动化改造

街面水电站位于福建尤溪上游均溪支流,混凝土面板堆石坝,最大坝高126m、坝顶长500.5m,总库容18.24亿m³,总装机300MW,属大(1)型一等工程。

本次将原有人工全站仪·水准仪测量改造为测量机器人自动化为主、单北斗GNSS全天候为辅的自动化系统,覆盖大坝、溢洪道及各高边坡,数据接入 iDam 大坝安全监测信息管理系统。

3
测量机器人测站
39
北斗GNSS站点
86
机器人变形监测点
24h
全天候无人值守
 
CAM-01 / JIEMIAN DAM
LIVE
街面水电站大坝全景
街面水电站大坝全景(图片位)
BACKGROUND & CHALLENGES

改造背景与工程难点

 
01

人工测量周期长

现有122个外观测点靠全站仪·水准仪人工观测,2次/月,一轮外业需3~4天,平差计算另需人工,信息反馈慢。

02

天气与大气折光影响

人工受雨、雪、雾、日光和大气折光影响难以采集数据;台风、暴雨、洪水、夜间等工况根本无法及时观测。

03

高陡边坡作业风险

测点分布于坝面、溢洪道及多组高陡边坡,人员攀坡作业劳动强度大、安全风险高,需以自动化替代人工作业。

04

灾害工况响应滞后

遇有感地震、区域性暴雨、特大洪水时,人工方式难以及时反映大坝安全状态,不满足大坝安全信息化监管要求。

05

数据需接入iDam

改造后外观自动化监测数据须接入电站 iDam 大坝安全监测信息管理系统,远程管理与现场检查相结合。

06

自主可控要求

北斗选用单北斗(BDS)接收机,摆脱国外GPS技术依赖,保障国家安全;机器人与北斗两种方法互补验证。

OVERALL SOLUTION

整体监测方案

 

构建“现场感知 → 光纤传输 → 中心站解算 → iDam应用 → 分级预警”的大坝外部变形自动化体系

LAYER 01
感知层
测量机器人3台
单北斗GNSS 39站
综合气象传感器
LAYER 02
传输层
8芯单模光缆
沿电缆沟/桥架敷设
穿DN32 PE管保护
LAYER 03
中心站
2台采集服务器互备
2KVA UPS供电
机柜+KVM+空调
LAYER 04
应用层
接入 iDam 系统
位移过程线·报表
超限短信/邮件预警

① 坝面变形(测量机器人)

3台机器人JD01/JD02/JD03分管坝顶、下游坝坡275/255/230/200m测线,极坐标自动照准86个变形点。

② 溢洪道边坡

溢洪道5个断面16个测点由1#测站监测;左岸溢洪道边坡另布8个北斗站覆盖309~354m马道。

③ 坝体背水面北斗

坝体背水面12个既有观测墩加装铟钢一体化支架,实现全天候表面位移连续监测。

④ 各高边坡北斗

右岸下游边坡3站、施工变边坡4站、进水口公路边坡2站、营地后边坡3站,加2个基准站,全覆盖。

⑤ 观测房与供电

新建3座观测房:JD01为两层4×4m(兼中心站),JD02/JD03为3×3m;就近取市电,配UPS与防雷接地。

⑥ 数据接入与报表

机器人/北斗解算成果经光缆传至电站中控室并接入 iDam,自动生成周·月·年报,超限短信邮件报警。

LAYOUT-01测量机器人测站 + 北斗站点
大坝及边坡监测布置总平面(图片位)
大坝及边坡监测点布置总平面
机器人3测站+北斗39站,覆盖坝面8条测线与溢洪道、右岸下游、施工变、进水口、营地后边坡
CORE EQUIPMENT

核心应用设备

 
测量机器人
测量机器人(图片位)
TOTAL STATION ROBOT

测量机器人(极坐标自动照准)

3台机器人分置JD01/JD02/JD03观测墩,ATR自动照准圆棱镜,伺服门控自动开闭门,无人值守循环观测。

测角精度 0.5″
测距精度 0.6mm+1ppm
圆棱镜量程 3000m
360°棱镜 1500m
功能 ATR+自主学习
测点 86个变形点
自动照准气象改正
单北斗GNSS接收机
单北斗GNSS一体机(图片位)
BDS GNSS RECEIVER

单北斗GNSS监测站

全系统选用BDS B1I/B2I/B3I/B1C/B2a单北斗接收机,39站全天候监测坝体与边坡,自主可控不受国外系统制约。

平面精度 ±(2.5mm+1ppm)
高程精度 ±(5mm+1ppm)
更新率 20Hz
防护 IP68
电池 ≥10000mAh/24h
通讯 4G/蓝牙/LoRa
单北斗自主可控全天候
智能采集终端与综合气象传感器
智能采集终端 + 气象站(图片位)
SMART DATALOGGER + MET

智能采集终端与气象站

终端集成机器人、环境感知、伺服门控、入侵检测与视频监控;综合气象站测温度、湿度、气压、风速、风向、降雨六参数。

气象要素 6要素
外壳 ASA抗氧化
接口 RS485/Modbus
操控 触屏/PDA/远程
门控 自动卷闸门
安防 红外视频+声光报警
边长气象改正无人值守
监测中心站机柜与服务器
中心站机柜 + 服务器(图片位)
CENTER STATION

监测中心站与iDam接入

设于JD01观测房一层,19寸机柜内置2台采集/数据库服务器互备热切换,UPS后备4小时,数据光缆传至中控室并接入iDam。

服务器 2台 热备
UPS 2KVA / 4h
交换机 48口千兆
机房 防静电+空调
平台 iDam 大坝系统
接地 ≤10Ω
双机冗余断电4h不断测
WHY US

方案优势与解决问题

 
01 · ROBOT

测量机器人

高精度人工测量替代方案,0.5″测角自动照准

核心优势
  • 0.5″测角、0.6mm+1ppm测距
  • ATR自动照准,自由设站/后方交会
  • 气象改正、超限自动重测
解决问题
  • 坝面86点从3~4天缩至自动循环
  • 免人员攀坡,消除作业安全风险
02 · BDS GNSS

单北斗GNSS

全天候、点间不通视,覆盖各高边坡

核心优势
  • 纯BDS星座,自主可控防卡脖子
  • 平面±2.5mm+1ppm,20Hz更新
  • 雨雾夜、台风洪水均可正常观测
解决问题
  • 溢洪道/右岸下游/施工变等难达边坡全覆盖
  • 与机器人互补验证,数据不缺测
03 · CENTER + iDAM

中心站 + iDam

双机冗余、自动报表、分级预警

核心优势
  • 2台服务器热备,UPS后备4小时
  • 位移过程线、周月年报自动生成
  • 超限短信/邮件/声音多级预警
解决问题
  • 灾害工况下安全信息实时可查
  • 免人工平差,数据自动接入iDam
SITE CONSTRUCTION

观测房建设与现场安装

 
SITE PHOTO-01JD01观测房(两层兼中心站)
与观测墩(图片位)
JD01观测房与观测墩
SITE PHOTO-02北斗一体化支架
加装既有观测墩(图片位)
北斗一体化支架安装现场
01

在原JM03-1、N06、N07附近新建JD01/JD02/JD03混凝土观测墩;改造期保留原点观测不中断,联测现有平面·高程控制网作为初始基准

02

JD01观测房两层4×4m高5.9m:一层网络机房、二层机器人;JD02/JD03为3×3m高3m,墩顶高出房顶1.2m装北斗天线

03

机器人经连接螺栓装于强制对中盘,精确调平、PPM置零、关闭大气折光改由软件改正;棱镜加半密闭保护罩防雨雪防盗

04

既有观测墩加装铟钢一体化支架,中间装棱镜保护罩、上端装北斗设备;新墩(基准站/右岸下游/进水口)浇筑独立混凝土基础

05

测站间敷8芯单模光缆沿电缆沟/桥架,无沟处开槽回填穿DN32 PE管;就近取市电,4芯铜缆穿管保护

06

每站设避雷针并独立接地,接地电阻≤10Ω;电源/信号端装避雷器,监控红外摄像头+声光报警防盗

ACCURACY & DATA FLOW

精度指标与数据流程

 
ROBOT ACCURACY
0.5″ / 0.6mm+1ppm

机器人测角0.5″、测距0.6mm+1ppm,正倒镜多测回观测,自动判别2c互差、归零差、竖盘指标差,超限自动重测。

GNSS ACCURACY
±2.5mm+1ppm / ±5mm+1ppm

北斗静态平面±(2.5mm+1ppm)、高程±(5mm+1ppm)RMS,20Hz更新;常规与加密变频监测,汛期/地震/变形加速时自动提频。

DISPLACEMENT
V = ΔS ÷ Δt

系统对平差后坐标计算各点相对/绝对位移与位移速率,绘制X/Y/H过程线,与水位、降雨、温度气压综合展示,超限即报警。

改造期间不中断
保留原3个人工基点观测
新老数据衔接可对比
循环自动观测
机器人按设定周期任务
门控自动启闭
双源互验
机器人±北斗两套方法
同点比对验证趋势
接入iDam
光缆传中控室
分级预警短信邮件

监测对象与点数

机器人:1#站坝顶34点+溢洪道16点、2#站下游坝坡19+1点、3#站230/200m坝坡12点,共86点
北斗:基准站2 + 测站后视5 + 坝体12 + 溢洪道8 + 右岸下游3 + 施工变4 + 进水口2 + 营地后3 = 39站

保障与冗余设计

关键部位保留人工接口:自动化故障时不丢数据,软硬件均按冗余设计,可分步扩展。
环境适应:不锈钢防水机柜、露天防潮、防雷击与抗电磁干扰,雷击后数据不丢失、装置正常运行。
数据安全:完善的权限控制与数据备份,可从历史记录恢复;远程参数配置与固件升级。
SCOPE & ASSURANCE

建设内容与综合保障

 
3座观测房
JD01两层兼中心站
86+39
机器人点 + 北斗站
8芯光缆
全站光纤组网
iDam 接入
数据上传管理系统

建设内容

  • 测量机器人系统:设备采购、观测房土建、供电通讯防雷、棱镜与保护罩、监测软件
  • 北斗系统:基准站2座、监测站37座、一体化支架、数据采集解算软件
  • 中心站:2台采集/数据库服务器、2KVA UPS、机柜交换机、iDam接入调试

主要遵循标准

  • DL/T 5211 大坝安全监测自动化技术规范
  • DL/T 5259 土石坝安全监测技术规范
  • GB/T 22385 大坝安全监测系统验收规范
  • CH/T 2008 GNSS连续运行参考站网建设规范
  • NB/T 35116 水电工程GNSS测量规程

现场配合条件

  • 提供市电接入点与光缆敷设通道(利用现有电缆沟)
  • 新观测墩与既有观测墩联测期间协调交通与通视
  • 电站中控室预留机柜位置与iDam系统接口
  • 改造期保留原人工测量流程,新老数据平行比对

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