一、概述

随着恶劣天气频发，水库安全，尤其是分布在山区的中小型水库的安全隐患急剧加大，那么对中小水库的实时安全监测就势在必行，同时这也是中小水库精细化管理的要求，所以中小水库监测内容在原有三要素：水位、雨量、图像的基础上需要增加大坝安全监测要素：大坝渗流、大坝渗压，即根据不同水库情况进行四要素或者五要素监测。

中科华恒结合中小水库五要素监测的需求，运用先进的智能传感技术，信息化技术，物联网技术、超低功耗设计等高科技手段，自主研发了智慧水库一体化监测装置—水库智慧监测杆，实现了水库五要素的一体化监测，其监测内容包含水位、雨量、图像、渗流、渗压，该水库智慧监测杆同时支持按需选配，适合于中小水库监测各类应用场景。

二、产品架构

智慧水库一体化监测装置（水库智慧监测杆）的产品架构如下图所示。

智慧水库一体化监测装置产品架构图

如图所示，产品主要包括：智慧立杆、渗流监测模块、渗压监测模块等。

1、智慧立杆：

产品的主要功能模块集中在一根特制的立杆上，该立杆一般安装在中小水库大坝的选定位置，立杆上的主要模块有：

1）一体化水库监测终端

该终端是产品的核心，该终端主要包括：

各类要素传感器接口：水位计、翻斗式雨量计、串口摄像头、LoRa接口，该接口用于接入渗流监测模块以及特定数量的渗压监测模块。

数据采集和处理：各要素传感器的数据采集，以及相应的预处理，分析计算，数据存储。

数据传输：将采集处理后的数据打包，通过各类无线通信方式发送至特定的数据中心，产品支持的无线通信方式有：GPRS、4G、5G、NB-IoT，在有需要的时候可接入北斗通信。

产品管理：产品本身的参数读取和设置，产品运行工况的管理，提供的人机界面有LCD屏幕和键盘，或者通过蓝牙与手机通信，通过微信小程序进行管理。

电源管理：对太阳能和蓄电池进行充放电管理，以及产品的低功耗管理。

2）太阳能发电系统

微型太阳能发电系统为产品提供能源。

3）雨量计

翻斗式雨量计用于监测坝区的降雨量。

4）摄像头

串口摄像头用于定时拍摄图像。

2、 渗流监测模块

外置的渗流监测模块一般采用一体化物联网智能雷达水位计，安装于坝底量水堰处，一体化雷达水位计通过小量程的雷达水位传感器采集量水堰水位，内置的渗流计算分析功能实时计算水库大坝的渗流量，定时将实时数据通过LoRa传输到一体化水库监测终端。

3、 渗压监测模块

外置渗压模块采用一体化安全监测（振弦）云终端，默认集成了振弦传感器、采集分析数据存储、LoRa数据传输和电池，安装于渗压管管顶部，每根渗压管配置一台。

三、系统界面：

四、应用场合：

1、新建水库信息化系统，可选配水位、雨量、图像、大坝渗压、大坝渗流五要素监测；

2、已建水库信息化系统升级改造，增加渗压、渗流监测要素。