智慧水文在线监测技术及标准化示范项目方案

一、建设背景

随着信息技术的飞速发展和智慧水利建设的不断推进，水文监测作为水利工作的基础，正朝着智能化、自动化、网络化的方向转型。传统水文监测方式存在效率低、数据时效性差、覆盖范围有限等问题，已难以满足现代水资源管理、水旱灾害防御、生态环境保护等工作的需求。

当前，我国水文监测技术应用水平参差不齐，缺乏统一的标准规范，导致不同地区、不同设备之间的数据难以共享，监测网络协同性差，影响了水文信息的综合利用和决策支撑能力。为打破这一局面，推动水文监测技术的创新与应用，开展智慧水文在线监测技术及标准化示范项目建设十分必要。该项目通过引入先进的物联网、大数据、人工智能等技术，构建统一、规范、高效的智慧水文在线监测体系，形成可复制、可推广的标准化示范模式，为全国水文监测现代化建设提供引领和支撑。

武汉水测家科技作为一家专注于水文水利、气象环保及物联网等领域监测设备的研发生产商，公司通过了质量管理体系认证，自主研发的产品有多普勒超声波流量计、便携式多普勒超声波流量计、雷达流速仪、雷达水位计、雷达流量计、遥测终端机、自动雷达波测流系统和阵列式雷达波测流系统等设备，公司积极参数现代化水文水利项目，助力水利事业建设！

二、现状问题

监测技术碎片化：各地水文监测设备品牌、型号多样，技术标准不统一，导致设备兼容性差，数据格式各异，难以实现互联互通和数据共享。部分地区仍采用传统监测技术，自动化、智能化水平低，依赖人工采集数据，效率低下且易出现误差。

数据质量与管理不足：在线监测数据存在准确性不高、完整性欠缺、更新不及时等问题，缺乏有效的数据校验和质量控制机制。数据存储和管理方式落后，未形成统一的数据库和管理平台，数据挖掘和分析能力薄弱，难以充分发挥数据的价值。

标准规范缺失：智慧水文在线监测涉及的设备选型、安装调试、数据采集、传输、处理等环节缺乏统一的标准规范，导致项目建设质量参差不齐，运维管理难度大，影响了监测系统的稳定性和可靠性。

技术应用深度不够：虽然部分地区引入了物联网、大数据等技术，但应用层面较浅，多停留在数据采集和简单展示阶段，未实现与水文预报模型、水资源调度模型等的深度融合，智能化决策支持能力不足。

示范引领作用不强：缺乏具有代表性的智慧水文在线监测标准化示范项目，各地在技术应用和管理模式上缺乏参考和借鉴，导致智慧水文建设推进缓慢。

三、解决思路

统一技术标准与规范：制定智慧水文在线监测设备选型、数据采集、传输、存储、处理、共享等环节的标准规范，统一数据格式和接口协议，确保不同设备和系统之间的兼容性和互联互通，为数据共享和综合利用奠定基础。

构建智慧监测网络：整合现有水文监测资源，优化监测站网布局，采用先进的物联网技术，部署智能化监测设备，实现对水位、流量、雨量、水质、墒情等水文要素的实时在线监测。建立覆盖全面、布局合理、功能完善的智慧水文监测网络。

强化数据质量管理与应用：建立健全数据采集、校验、存储、分析的全流程质量控制机制，确保数据的准确性、完整性和时效性。构建统一的智慧水文数据管理平台，运用大数据、人工智能等技术，对监测数据进行深度挖掘和分析，为水文预报、水资源管理、水旱灾害防御等提供数据支持和决策服务。

推动技术融合与创新：促进物联网、大数据、人工智能、5G 等新技术与水文监测业务的深度融合，开发智能化水文预报模型、水资源调度模型等，提升水文监测的智能化水平和决策支持能力。鼓励技术创新，开展新型监测设备和技术的研发与应用试点。

打造标准化示范工程：选择具有代表性的流域或区域，建设智慧水文在线监测技术及标准化示范项目，形成可复制、可推广的技术方案、建设模式和管理经验，发挥示范引领作用，推动全国智慧水文监测体系建设。

水文站在桥梁侧边安装阵列式雷达波测流系统

四、硬件感知体系

水文要素监测设备：

水位监测：部署雷达水位计、超声波水位计等，实现对河道、水库、湖泊等水体水位的实时监测。设备具备高精度测量能力，支持数据自动采集和无线传输，适应复杂水文环境。

流量监测：采用声学多普勒流速仪（ADCP）、雷达流量计等设备，对河流、渠道等的流量进行在线监测。ADCP 可同时测量流速、水深等参数，计算流量；雷达流量计采用非接触式测量，适用于复杂水流条件。

雨量监测：安装翻斗式遥测雨量计、超声波雨量计等，实时监测降雨量。设备具备高灵敏度和测量精度，能准确记录降雨过程，数据通过无线方式传输至数据中心。

水质监测：配备多参数水质在线监测仪，对水体中的 pH 值、溶解氧、浊度、氨氮、总磷等水质指标进行实时监测。设备具有自动采样、分析和数据传输功能，可及时掌握水质变化情况。

墒情监测：在农业区、流域周边等区域布设土壤墒情传感器，监测土壤含水量、温度等参数，为水资源管理和农业灌溉提供依据。

数据采集与传输设备：在各监测站点部署数据采集终端，负责收集各类监测设备的数据，进行初步处理和存储。采用 5G、北斗卫星、光纤等多种通信方式，构建稳定、高效的数据传输网络，确保监测数据实时、准确地传输至数据管理平台。

视频监控设备：在重要水文监测站点安装高清视频监控摄像头，实时监控监测设备运行状态、周边环境及水体情况，辅助判断水文要素变化和设备故障，提高应急响应能力。

供电与保障设备：为监测设备和数据传输设备配备稳定的供电系统，采用太阳能供电、市电供电相结合的方式，确保设备持续稳定运行。配备防雷、防盗、防腐蚀等保护设施，提高设备的安全性和可靠性。

武汉水测家雷达流速仪

五、产品选型

水位监测设备：选用武汉水测家科技的雷达水位计，该设备采用高频雷达技术，测量范围 0-50 米，测量精度≤±3mm，分辨率 0.001m，不受天气、光线、水体浑浊度等因素影响，稳定性强。具备 RS485通信接口，支持无线传输，可直接接入数据采集终端。设备防护等级达 IP68，适应野外恶劣环境，安装维护简便。

流量监测设备：流量监测选用武汉水测家科技的 H-ADCP（水平式声学多普勒流速剖面仪），该设备基于声学多普勒原理，可精确测量河流断面不同深度的流速分布，进而准确计算流量，测量精度高，适用于各种河道条件。支持实时数据传输和存储，具备自动诊断和故障报警功能，运行稳定可靠。对于中小河道或渠道，可选用该公司的雷达流量计，非接触式测量，安装方便，测量范围广，能适应复杂水流环境。

雨量监测设备：雨量监测采用武汉水测家科技的翻斗式遥测雨量计，分辨率 0.5mm，测量误差≤±3%，具备数据存储功能，可记录多年降雨数据。设备配备高精度翻斗和传感器，响应速度快，能准确捕捉降雨过程。支持无线通信，可与数据采集终端无缝对接，适应野外长期工作。

水质监测设备：选用武汉水测家科技的多参数水质在线监测仪，可同时监测 pH 值、溶解氧、浊度、氨氮、总磷、总氮等多项指标，测量精度高，如溶解氧测量精度 ±0.1mg/L，pH 值 ±0.01。设备具备自动校准、自动清洗功能，维护量小，数据通过无线或有线方式传输至数据平台，适用于河流、湖泊、水库等水质监测场景。

数据采集与传输设备：数据采集终端选用工业级产品，支持多种通信协议，可接入水位、流量、雨量、水质等多种监测设备数据，具备数据处理、存储和传输功能，存储容量大，可在通信中断时保存数据。通信模块采用 4G/5G + 北斗卫星双模通信，确保在复杂环境下数据传输的稳定性和可靠性，实现监测数据的实时上传。

视频监控设备：选用高清网络摄像机，具备夜视功能和防水、防尘、防腐蚀性能，分辨率不低于 200 万像素，可实现远程控制和视频录制。支持与数据管理平台对接，实时传输监控画面，便于远程监控和管理。

武汉水测家与水文站进行数据比测

六、场景应用

水文预报与水旱灾害防御：通过智慧水文在线监测网络，实时获取水位、流量、雨量等数据，结合智能化水文预报模型，精准预测洪水过程、洪峰流量和水位，提前发布洪水预警信息，为水旱灾害防御决策提供科学依据。在干旱时期，实时监测墒情和水资源状况，预测干旱发展趋势，为抗旱调度提供支持。

水资源管理与调度：智慧水文数据管理平台整合水位、流量、水质、墒情等监测数据，实现对水资源总量、分布、质量和开发利用状况的动态监控。运用大数据分析技术，评估水资源承载能力，优化水资源配置方案，为流域水资源调度、取水许可管理、节水措施制定等提供数据支持。

水环境监测与保护：多参数水质在线监测仪实时监测水体水质指标，当发现水质超标时，系统自动报警并定位污染区域，辅助环保部门及时排查污染源，采取治理措施。通过长期监测数据的分析，掌握水质变化趋势，评估水环境治理效果，为水生态环境保护和修复提供依据。例如，在某河流发现氨氮含量超标，系统快速定位污染河段，环保部门及时介入调查，查处违法排污行为，保护水体环境。

智慧水利工程管理：将智慧水文在线监测技术应用于水利工程管理，实时监测水库、水闸、堤防等工程的运行状态和周边水文环境。通过视频监控和传感器数据，掌握工程结构安全、渗流、变形等情况，及时发现安全隐患并预警，提高工程运维管理的智能化水平。例如，对水库大坝进行实时监测，当监测到坝体渗流量异常时，及时通知管理人员进行检查和处理，确保工程安全运行。