安全监测是保障水利水电工程安全稳定运行的重要技术措施，随着自动化与信息化技术的快速发展，水利水电工程自动化安全监测得到了越来越广泛的应用。水利水电工程安全监测因具有测点类型多、分布范围广、工作场景多样化等特点，对自动化采集设备的通信速度、多场景适应性及运行稳定性和可靠性等方面提出更高的技术要求。另外，水利水电工程安全监测平台系统往往被视为专业应用系统，采用定制开发和独立部署的模式，导致系统投资较大且升级与运维困难，这给基于不断更新的监测数据的工程智能安全监控实时预警造成技术阻碍。本书创造性地运用物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术，围绕“数据通信更高效、场景适用更广泛、监测预警更智能”的总体技术目标，研发具有自主知识产权的CK系列智能化安全监测成套采集及传感设备，构建实时、精准、高效的安全监测物联网络，并建立融合智慧管理、专业分析、监控预警的智能云服务平台系统。
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1982.9-1986.7，武汉水利电力学院，水利水电建筑工程，本科；
1988.9-1991.7，武汉水利电力学院，水工结构工程，硕士。1995.5—1998.8，长江科学院大坝安全监测研究所副总工；
1998.9—2003.7，长江科学院大坝安全监测研究所总工；
2003.9—2004.10，长江科学院工程安全研究所副所长；
2004.11—至今，长江科学院工程安全研究所所长。水工结构工程李端有，1965年生，男，正高级工程师。现任长江水利委员会长江科学院工程安全与灾害防治研究所所长、湖北省第政协委员，中国水利学会水工结构专业委员会副主任委员，中国水利发电工程学会大坝安全监测专业委员会副主任委员，电力行业标准化技术委员会大坝安全监测标准化技术委员会委员，大坝安全监测信息网单位负责人，《长江科学院院报》编委。主要从事分布式光纤热渗流监测技术、水库大坝反恐安全防护技术、大坝安全诊断与风险评估、大坝安全监测自动化与智能化等研究，主持国家重点研发计划项目等多项。主持的“三峡永久船闸高边坡岩体分级、宏观力学参数和施工期监测反馈分析”，获湖北省科技进步三等奖；主持的“岩体承压板法变形试验分层弹模计算的研究与应用”，湖北省技术发明奖二等奖；主持的“水电工程滑坡灾害评价、预测及关键技术研究”，获湖北省科技进步一等奖。湖北省第政协委员，中国水利学会水工结构专业委员会副主任委员，中国水利发电工程学会大坝安全监测专业委员会副主任委员，电力行业标准化技术委员会大坝安全监测标准化技术委员会委员，大坝安全监测信息网副网长单位负责人，《长江科学院院报》编委。
目录
第1章 绪论 1
1.1 技术背景 1
1.2 安全监测技术发展现状与存在的问题 2
1.2.1 安全监测变形感知技术 2
1.2.2 安全监测采集及通信技术 3
1.2.3 云服务平台技术 4
1.2.4 安全监测预警技术 4
1.3 本书主要成果 5
第2章 工程安全智能监测关键技术 7
2.1 安全监测变形感知技术 7
2.1.1 加速度-三维坐标-姿态耦合的变形算法 7
2.1.2 基于线阵CCD 的反馈式自适应调光及边缘侧分析技术 9
2.2 安全监测采集及通信技术 13
2.2.1 基于谱分析的智能采集和工作状态鉴定技术 13
2.2.2 基于LoRa 技术的无线通信低功耗技术 21
2.2.3 安全监测物联网平台技术 23
2.3 云服务平台技术 29
2.3.1 SaaS云服务模式 29
2.3.2 微服务技术架构 30
2.3.3 基础部署架构技术 31
2.3.4 多终端应用开发模式 33
2.3.5 数据传输加密技术 35
2.3.6 数据资源平台技术 36
2.4 安全监测预警技术 37
2.4.1 监测数据智能粗差识别 37
2.4.2 监测物理量智能预测 41
2.4.3 工程安全评价 44
第3章 安全监测智能感知设备研制与工程化验证 54
3.1 基于微机电系统的新型感知技术及设备研制 54
3.1.1 阵列式位移计研制及工程化验证 54
3.1.2 固定式测斜仪研制及工程化验证 62
3.1.3 无线倾角仪研制及工程化验证 72
3.2 基于线阵CCD传感器的新型感知技术及设备研制 78
3.2.1 垂线坐标仪的研制及工程化验证 79
3.2.2 引张线仪的研制及工程化验证 94
第4章 安全监测智能采集成套设备研制及工程化验证 100
4.1 自动化数据采集单元研发 100
4.1.1 高精度自动采集 100
4.1.2 通道扩展 104
4.1.3 电源优化管理 105
4.1.4 人工实时在线比测功能 105
4.1.5 固件在线升级功能 107
4.1.6 仪器配置及数据交互优化设计 109
4.1.7 工程化验证 111
4.2 无线低功耗采集单元研发 111
4.2.1 硬件功能设计 112
4.2.2 仪器配置及数据交互优化设计 115
4.2.3 工程化验证 116
4.3 手持式振弦差阻读数仪研发 117
4.3.1 硬件功能设计 118
4.3.2 仪器配置及数据交互设计 120
4.3.3 工程化验证 120
第5章 智能监控预警云平台研发 124
5.1 平台研发需求 124
5.2 平台总体架构 125
5.3 智能分析与监控预警技术 126
5.3.1 专项监测分析计算功能 126
5.3.2 大坝安全监测分析预测模型 131
5.3.3 大坝安全监控预警模型 133
5.3.4 大坝安全综合诊断模型 133
5.3.5 监测数据智能粗差识别与预测系统 134
5.3.6 工程安全评价 137
5.4 平台功能结构 140
5.4.1 物联采集 140
5.4.2 测点管理 145
5.4.3 数据管理 147
5.4.4 整编分析 149
5.4.5 监控预警 152
5.4.6 报表报告 154
5.4.7 巡视检查 155
5.4.8 综合展示 158
5.4.9 工程管理 159
5.4.10 系统管理 160
5.4.11 移动应用 161
5.4.12 系统集成162
5.5 平台应用模式 162
第6章 工程应用 164
6.1 丹江口水利枢纽工程 164
6.2 金沙江溪洛渡水电站 166
6.3 金沙江向家坝水电站 168
6.4 金沙江白鹤滩水电站 169
6.5 大藤峡水利枢纽工程 171
6.6 小浪底水利枢纽工程 173
6.7 珠江三角洲水资源配置工程 175
6.8 江垭和皂市水利枢纽 177
6.9 兴隆水利枢纽工程 180
参考文献 182
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