基于北斗的淮河堤防监测系统，在国内首次应用于安徽省阜阳市阜阳闸，阜阳闸为大（2）型水闸，已建成运行65年，受阜阳市地下水超采引起的地面沉降影响，水闸底板变形严重，开展阜阳闸自动化变形监测十分必要。

图1：安徽阜阳市阜阳闸

安徽省北斗综合示范项目基于北斗的淮河堤防监测系统，在每块底板四个角的闸墩上，分别安装北斗变形监测站，翼墙的两端也分别安装1套北斗监测站；主要解决的难点是，监测每块底板的不均匀沉降和不同底板间的不均匀沉降，北斗技术为水闸变形监测提供了新的监测手段和思路。

图2：阜阳闸安装变形监测站

图3：阜阳闸翼墙两端安装北斗监测站

在软件设计方面，结合2018版《水闸安全监测技术规范》的要求，并且融入了特色的功能，软件采用数字孪生技术，将阜阳闸、翼墙和监测设备进行独立建模，再将监测设备叠加到被测物上，支持现场监测数据的查看，软件依据底板情况将阜阳闸模型分为4个部分，可单独对每个部分的闸门、闸墩和底板进行独立的数据展示，判断其不均匀的沉降。系统软件具有形变分析模块，采用了自主研制的LSTM的水闸形变预测方法，通过形变量分析得到水压形变、温度形变和时效形变分量，并可预测出未来三天的形变总量，该预测算法准确率达到90%以上，另外综合评价模块综合了水闸形变的五大要素，采用雷达图的方式评价水闸整体安全状态。

图4：安徽阜阳市阜阳闸数字孪生建模

图5：阜阳闸独立建模

图6：软件系统形变分析模块

图7：LSTM形变预测方法

图8：雷达图显示水闸安全状态

主要创新点：

一、 将北斗高精度测量技术首次应用于水利工程大型水坝专业监测，特别是针对底板沉降观测提供了一种全新的监测手段。

二、 采用数字孪生技术对水利设施进行可视化和综合分析，符合我国水利工程发展“十四五”规划。

三、 将人工智能深度学习方法应用于水闸形变监测，实现了智能预警功能。

基于北斗的淮河堤防监测系统在安徽省北斗综合示范项目的首次应用，预示着安徽省北斗综合示范项目建设的高标准、高规格和高要求，树立标杆打造多项第一和首次。北方雷科是安徽省北斗综合示范项目的牵头承建单位，北方雷科在北斗应用推广工作中，坚持创新、狠抓落实，在现有模式上不断突破，努力创造产业生态环境，为助力我国水利工程发展建设提供北斗技术支撑，为安徽省打造数字地球产业和空天信息产业的高质量发展贡献北方雷科力量！