一、方案背景
淤地坝是黄土高原地区人民群众长期同水土流失斗争实践中创造的一种行之有效的水土保持工程措施，在拦泥保土、减少入黄泥沙、防洪减灾、淤地造田、巩固退耕还林（草）、保障生态安全、促进粮食生产和水资源合理利用及经济社会稳定发展等方面发挥了重要作用，是黄土高原水土流失综合治理的关键措施之一。2020年10月6日，中共中央、国务院印发的《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》（以下简称《规划纲要》）提出，“建立跨区域淤地坝信息监测机制，实现对重要淤地坝的动态监控和安全风险预警。

为贯彻落实《规划纲要》和水利部有关要求，按照水利部智慧水土保持建设的总体要求，加快淤地坝信息管理系统建设十分必要，对建立淤地坝二三维基础时空数据服务，支撑淤地坝日常运行维护管理，落实淤地坝“四预”安全度汛管理与应用措施，实现数据资源跨地区、跨部门互通共享，提升淤地坝信息服务和决策管理能力具有重要意义。
二、系统组成
淤地坝安全监测预警系统项目包括：降雨、水位、渗压、变形、位移、应力、视频监控这7个参数。在每座淤地坝上独立布设雨量计、水位计、渗压计、应力计、地表位移站、视频站、太阳能等供电系统等监测设备；每座淤地坝的监测设备由该坝体安装的太阳能供电系统进行供电。各淤地坝监测设备通过传感器系统与全省监控调度中心进行系统集成，从而实现全省淤地坝监测数据的自动化实时监测。可以把淤地坝安全自动监测预警系统分为四层：感知层、网络层、平台层、应用层。

感知层：实时感应淤地坝监测参数传感器的状态，如雨量计、水位计、渗压计、变形、位计移、GNSS接收机、高速高清摄像机、孔隙水压计、拉线式位移计、表面应变计、埋入式应力计等前端感知设备；

网络层：支持数据通信，可上、下双向通讯，支持无线蜂窝网络、短信、北斗、PSTN、超短波等通信方式。感应设备M21F2可通过监测预警平台的通讯方式，上行发送至监测控制中心平台。

平台层：整合各层设备和系统功能，通过信号的连接，下发平台对前端感应器的命令，上传监测数据的采集、处理、存储和分析，实时联动前端各大监控设备。

应用层：监测中心通过实时数据接收汇集管理及监测预警平台可以实现各种监测数据的共享，对各种监测数据进行查询、分析、预警和管理。开启信息发布途径，实时展示信息数据和预警信息。

三、系统功能
数据实时监测：结合的24 h预报，形成等值面图，以GIS一张图作为展示方式进行展示实现在线监测的地图显示、查看，包括监测设备的快速查询显示、监测数据展示、报警情况显示及监测数据曲线图的实时展示，通过系统主界面的显示功能，可以查看设备的位置、运行状态，掌握其淤地坝体浸润线及坝体内孔隙水压力、库内水位、水库出入入流量、降雨量、坝体位移的实时监测。

及时报警：通过布设在淤地坝体内部和表面的各种类型的传感器，获取淤地坝变形、渗流、沉降、位移、水文、气象等相关数据。传输到相关软件系统，实现对整个坝体的全方位实时监测。等数据超过告警上限时系统自动根据该预警数据发布不同级别的报警信息。可设置多级报警，支持弹出软件窗口报警、邮件报警、短信报警及声光报警等功能多种方式传达至相关领导和责任人。
视频远程监控：包括对淤地坝上和周围的实时视频监控，用户可以从监控终端中实时的看到现场的视频图像，同时还可以通过软件控制现场摄像机镜头以及云台，根据需要调整光圈大小、焦距远近、变倍高低以及视频角度等，满足用户对现场多方位视频图像的监控需要，确保淤地坝运行安全。
数据分析预判：对大坝浸润线、坝水位、实时雨量、大坝渗流量及坝体位移历史数据等相关数据进行综合比较分析，推算出各类坝体运行数据的时间和空间的相关性，综合判断坝体健康状况。
GIS模拟建模：在适用前提下将水库大坝安全管理过程中的新思想、新方法融入到系统开发，做到数据和图形相融合、GIS与数学模型相结合，把科学计算的结果通过三维情景表现和动态的形式直观表现。

操作便捷：具备LCD液晶显示屏以及多功能输入键盘，用于现场参数设置、人工置数、安装调试、状态显示等功能，以及串口配置方式。 支持多种工作模式（包括自报式、查询式、兼容式等），最大限度降低功耗。

四、系统意义
淤地坝智能监测预警管理系统利用历史数据与实时监测信息、模型计算、数据分析等技术手段，能够第一时间反馈淤地坝的运行管理动态，加之与交换共享的气象信息、实时水文预报信息等的整合分析，以降雨预报作为业务的出发点，实现中型淤地坝的预报预警及重要淤地坝的预演预案，提高淤地坝安全度汛能力，满足国家、部位要求的淤地坝“四预”度汛能力，需要对不同地区的径流系数进行逐一核准，在预演预案模块仅针对重点淤地坝，覆盖面较窄，应用探索深度不够，淤地坝四预系统仍需进一步深化完善，以便提供更科学、更高效的信息化手段。为黄河流域淤地坝覆盖区域的公众提供更为有效的应急避险信息，有效保护人民生命与财产安全。