水庫大壩是國家水資源利用和調度的關鍵設施，對于防洪、供水、發電等方面具有重要作用。然而，隨著社會的發展和氣候的變化，水庫大壩的安全性和穩定性日益受到關注。大壩可能會發生變形、沉降等問題，威脅到附近居民的生命財産安全。因此，對水庫大壩進行實時、准確的監測顯得尤爲緊迫，爲了及時掌握大壩的狀態變化，科學有效的監測體系變得尤爲關鍵。

水庫大壩的安全問題直接關系到人民的生命財産安全，因此對水庫大壩的監測要求極高。然而，傳統的水庫大壩監測方法往往受到一些困難和難點的制約。傳感器的布設和維護成本高昂，而且受到地理位置限制。定期巡檢方式效率低，無法及時發現問題。

人力不足：傳統監測需要人員定期巡查，但人力資源有限，無法實現全天候監測。

監測數據傳輸不及時：傳感器采集的數據傳輸受限于通信網絡，無法實時反映水庫大壩的狀態。

監測範圍受限：傳統監測手段難以覆蓋大壩的每一個角落，導致監測範圍有限。

爲強化形變檢測，利用北鬥三號短報文衛星不受地理環境、氣候條件限制的通信服務及短報文覆蓋範圍廣、無信號盲區等優勢爲水庫大壩監測信息傳遞提供了穩定、可靠、安全的通信手段，構建一種高效、成本低、實時性強的水庫大壩監測方案。

實現全天候監測：利用北鬥三號短報文技術，實現對水庫大壩變形、沉降等重要信息的實時監測，提高監測系統的實時性，解決人力不足的問題。

實現實時數據傳輸：利用北鬥短報文的實時性，確保監測數據在第一時間傳輸至雲端，提高反應速度。

實現高精度定位：利用GNSS技術實現對水庫大壩位置的高精度定位，確保監測數據的准確性。

提高監測範圍： 利用北鬥覆蓋廣泛的特點，擴大監測範圍，實現對大壩各個角落的監測。

提高系統穩定性： 通過科學合理的系統設計和備份措施，確保監測系統在各種環境條件下穩定運行。

提高安全性：通過實時監測系統，及時發現大壩的異常情況，提高水庫大壩的安全性。

降低成本： 通過北鬥短報文服務，降低監測系統的建設和運維成本，提高可持續性。

技術基礎：北鬥短報文+GNSS

（1）北鬥三號短報文技術的應用

利用北鬥三號短報文技術，建立水庫大壩監測系統，通過在大壩關鍵位置布設北鬥終端，可以實現對水庫大壩的實時監測和數據傳輸。北鬥系統提供了全球範圍內的高精度導航和通信服務，具有高可靠性、廣覆蓋、實時性強的特點，爲監測系統提供了強大的技術支持。

（2）GNSS（全球導航衛星系統）的應用

引入GNSS（全球導航衛星系統），對水庫大壩進行高精度的定位和變形監測。這種全球定位技術能夠提供厘米級的精度，爲監測系統的准確性奠定基礎。

2.系統構建

（1）傳感器網絡

在水庫大壩關鍵位置部署GNSS接收器，實現對大壩變形、沉降等信息的實時采集。

（2）北鬥短報文終端

部署在水庫大壩及周邊地區，用于接收傳感器數據、實現數據傳輸。

（3）數據處理中心

負責接收、存儲、處理傳感器數據，並通過北鬥短報文服務實現實時監測。

3.數據傳輸與應用

（1）北鬥短報文服務

利用北鬥衛星系統提供的短報文服務，將實時監測數據傳輸至數據處理中心。

（2）實時監測系統

在數據處理中心建設實時監測系統，通過數據分析、模型預測等手段實現對水庫大壩狀態的實時監測。

（3）數據雲端存儲與分析

將監測數據上傳至雲端存儲，利用大數據分析技術，對數據進行實時監測和分析。通過建立預警模型，及時發現大壩潛在問題，爲安全管理提供科學依據。

1.踏勘選點

（1）選點原則

距易産生多路徑效應的地物（如高大建築、樹木、水體、海灘和易積水地帶等）距離不小于200m；

應有10°以上地平高度角的衛星通視條件，以免GPS信號被吸收或遮擋；對于某些應用，甚至還可能需要跟蹤地平線（即0°高度角）上的衛星；

站址與周圍大功率無線電發射源（如電視台、電台、微波站、通訊基站、變電所、泵房等）的距離應大于200m；與高壓輸電線、微波通道的距離應大于100m；

站址應選在基礎堅實穩定的地方，避開地質構造不穩定區域（除特殊應用外），如：斷層破碎帶，易于發生滑坡、沉陷等局部變形的地點（如采礦區、油氣開采區、地下水漏鬥沉降區等），易受水淹或地下水位變化較大的地點；

將參考站設立在建築物上有顯著的優勢，因爲通常具有電話和電力連接，設備也相對安全。具有一個相對大的基礎的中等高度的評定建築物一般非常穩定，適于設立參考站，可設立屋頂觀測墩；

交通便利，便于人員往來和車輛運輸，方便到達進行檢查和維護；

（2）GNSS基站選點

水庫大壩變形監測GNSS基站一般選在壩兩岸穩固、開闊的地方，可以參考大壩變形監測校核基點和工作基點的選點位置。

（3）GNSS測站選點

水庫大壩變形監測的GNSS測站選在大壩背水面一側。

（4）選點方式

踏勘選點可以選用無人機航拍標注點位，或者手機拍照標注點位的方式進行，配合奧維地圖記錄定點位置和水庫軌迹。

2.設備安裝

基礎澆築完成後需要等待3-7天，待混凝土達到一定的強度後開始安裝設備。

設備、配件運抵現場後首先辨別朝南的方向， 設備箱和電池箱的安裝位置是固定的，以太陽能板朝南的原則先確定太陽能板在立杆上的固定方向，再確定避雷針的安裝方向，依次安裝好太陽能板、GNSS天線、避雷針，將線纜穿至指定的位置後豎起立杆，固定好立杆後再安裝設備箱、電池箱，最後是接線、檢查、通電測試。

設備安裝步驟如下：

辨別方向，確定太陽能板和避雷針在立杆上的固定方向

將太陽能板和避雷針固定在立杆上，並將線纜引至相應的穿線孔

安裝GNSS天線，調整天線方向，將線纜引至設備箱穿線孔

豎起立杆，用水平尺配合調整立杆，使立杆垂直，如因基礎澆築原因導致立杆垂直後底板下面有空隙，需用混凝土填滿壓實

安裝電池箱和設備箱

接線，接線時需要辨別太陽能板、電池正負極，嚴禁反接短接

檢查、通電測試

信息記錄，記錄GNSS設備的SN、IMEI碼

清理現場，拍攝安裝完工照片

水庫大壩的安全問題事關社會的整體安全和發展，基于北鬥短報文+GNSS的水庫大壩監測方案，以其實時性、高精度和成本效益等特點，爲解決傳統監測方法的問題提供了一種創新性的解決方案。

通過整合高可靠性的北鬥三號短報文技術和高精度的GNSS技術，我們不僅實現了對水庫大壩形變的精准監測，更爲全面地提升了對大壩結構安全的實時感知。這一方案不僅有望提高水庫大壩的安全性，也爲未來類似監測系統的推廣提供了有益的經驗。在科技不斷進步的時代，這種整合高新技術的解決方案將推動水利工程領域的智能化和安全化發展。