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以电折水取水计量项目解决方案-以电折水计量

一、项目背景

取水计量是实行水资源刚性约束制度的核心基础，也是落实《节约用水条例》《地下水管理条例》的关键举措。农业作为我国用水大户，其灌溉取水点多面广量大，传统计量方式存在安装成本高、运行维护难、覆盖比例低等突出问题，尤其是小型机电井、偏远灌区等场景，计量设施缺失或失效现象普遍，难以满足从严从细管好水资源的要求。

“以电折水”凭借“低成本、广覆盖、易运维”的优势，成为破解农业灌溉取水计量难题的有效路径。水利部与国家电网联合发文明确要求，到2025年底基本建立完善的农业灌溉机井“以电折水”取水计量体系，覆盖比例达90%以上。为响应政策要求，补齐取水计量短板，亟需构建标准化、智能化的以电折水监测体系。本项目依托武汉水测家科技高精度监测设备与技术，通过“典型井校准+非典型井折算”的模式，实现取水量精准核算，为水资源监管、水价改革、地下水保护提供坚实数据支撑。

二、现状问题

（一）计量覆盖不足，监管存在盲区

大量农业灌溉机电井，尤其是管径20cm以下的小型机井，因安装空间有限、成本过高，未配备取水计量设施；偏远灌区、分散种植区域的机井计量覆盖率更低，导致取用水量无法精准统计，水资源监管存在明显盲区，难以落实总量控制与定额管理要求。

（二）折算系数不准，计量精度偏低

现有“以电折水”多采用固定系数法，未充分考虑扬程、水泵特性、水源水位、灌溉时段等动态因素对折算系数的影响，导致计量误差较大。部分地区未建立典型井监测站，系数测算缺乏科学依据，进一步降低了取水量核算的准确性。

（三）数据联动不足，管理效率低下

用电量数据分散在电力部门系统，取水量折算依赖人工核算，水电数据未实现自动关联与实时共享；缺乏一体化管理平台，数据汇总、分析、上报全流程耗时费力，无法为取用水监管、违规预警提供及时支撑，管理效率严重受限。

（四）设备适配性差，运维难度较大

部分监测设备防护等级不足，在田间高湿、暴晒、腐蚀等恶劣环境下故障率高；偏远区域设备依赖市电供电，存在断电停机风险；缺乏专业化运维团队，设备故障后维修响应慢，难以保障监测体系长期稳定运行。

（五）系数更新滞后，动态调整缺失

多数地区未建立折算系数动态调整机制，系数一旦确定长期不变，而实际运行中水泵老化、水文条件变化等因素会导致系数漂移，进一步扩大计量误差，无法满足精准计量的技术要求。

三、解决思路

本项目以“精准折算、广泛覆盖、智能高效、长效运行”为核心目标，遵循《取水计量技术导则》等规范要求，构建“典型井校准+非典型井测算+平台化管理”的一体化解决方案，具体思路如下：

1.  科学布设监测网络：按水文地质分区、机井类型等因素选取典型井，安装全套监测设备实现水量、电量、压力等多参数同步监测，为系数测算奠定基础；非典型井仅采集电量数据，依托典型井校准的系数完成水量折算。

2.  动态优化折算系数：基于典型井监测数据，构建“基础系数+动态修正”模型，结合扬程、水位等因素实时调整系数，将计量误差控制在3%以内；建立定期复核机制，确保系数精准性。

3.  构建智能管理平台：打通水利与电力部门数据接口，实现水电数据自动关联、实时上传；搭建一体化管理平台，完成数据核算、可视化展示、异常预警等功能，提升管理效率。

4.  强化设备与运维保障：选用武汉水测家科技耐恶劣环境、低功耗的专用设备，搭配太阳能供电方案适配田间场景；建立“远程监控+定期巡检”运维模式，保障体系稳定运行。

四、硬件感知体系

本体系以“精准采集、稳定传输、适配场景”为核心，分为典型井监测单元与非典型井监测单元，配套数据传输、供电保障、防护设施，形成“分层监测、数据互通”的感知网络，全面支撑以电折水计量工作。

（一）典型井监测单元

部署于代表性机井，同步采集取水量、用电量、水泵出口压力、水源水位等核心参数，为折算系数测算与动态修正提供原始数据，是整个体系的校准核心。

（二）非典型井监测单元

部署于普通灌溉机井，核心采集用电量数据，结合典型井校准的折算系数完成取水量核算，实现低成本、广覆盖的计量需求。

（三）数据传输单元

由遥测终端机（RTU）、通信网关组成，负责汇总各监测单元数据，通过多模通信技术上传至管理平台，解决偏远区域信号薄弱问题，确保数据实时稳定传输。

（四）供电保障单元

采用“太阳能供电+电池储能”方案，适配田间无市电场景；典型井监测单元搭配市电备份，确保连续阴雨天气下设备不间断运行。

（五）防护加固单元

配备高防护等级保护箱、防雷模块等设施，抵御田间高湿、腐蚀、雷击、机械撞击等恶劣环境影响，延长设备使用寿命。

五、产品选型

（一）典型井核心监测设备

 武汉水测家 电量采集模块：适配各类智能电表，支持RS485接口与Modbus协议，精准采集用电量数据（精度±0.1%），实现电量与水量数据同步匹配，为系数测算提供基础数据。

（二）非典型井监测设备

武汉水测家 简易电量采集终端：体积小巧、安装便捷，支持直接接入电表采集用电量数据，功耗低可电池供电。防护等级IP65，适配田间恶劣环境，部署于普通机井实现用电量精准采集，依托典型井系数完成水量折算，大幅降低覆盖成本。

（三）数据传输与供电设备

1.  武汉水测家 SCJ-RTU01低功耗测控终端（RTU）：数据传输核心，支持多路传感器接入，兼容Modbus、HJ 212、水文水资源等协议。支持4G通信，在偏远区域数据传输成功率超98%；内置存储器可存储3年以上数据，通信中断后自动补传，确保数据不丢失。

2.  武汉水测家太阳能供电系统：由50W-100W太阳能板、40Ah-100Ah电池、智能控制器组成，具备过充、过放、短路保护功能。连续阴雨天气可稳定供电15天以上，为典型井监测单元提供长效供电；非典型井可搭配小型太阳能板或锂电池供电，适配不同场景需求。在有市电条件条件下优先采用市电供电系统。

六、场景应用

（一）农业灌溉机井精准计量场景

在灌区按水文地质分区选取3%-5%的机井作为典型井，安装流量计、压力传感器、水位计及电量采集模块，同步监测多参数；其余非典型井仅安装简易电量采集终端。管理平台基于典型井数据测算基础折算系数，结合压力、水位数据动态修正，非典型井通过用电量与修正系数自动核算取水量。

（二）地下水超采治理监测场景

在地下水超采区，通过典型井与非典型井组合监测网络，实时掌握区域总取水量变化。平台设定取水量阈值，当某区域取水量接近限额时自动预警；结合水位监测数据，分析取用水对地下水水位的影响，为超采治理成效评估提供数据支撑。

（三）农业水价改革支撑场景

依托以电折水计量数据，精准核算农户灌溉用水量，为阶梯水价实施提供依据。农户通过手机APP可查询用电量、折算水量及应缴水费，实现在线缴费；平台自动统计各村、各片区用水数据，为水价调整、精准补贴发放提供数据支撑，既保障农户权益，又促进节水。

（四）小型泵站“以电折水”场景

针对平原河网地区小型灌溉泵站“扬程低、效率波动大”的特点，在泵站安装流量计、压力传感器及电量采集设备，构建基于插值法的水电转换模型。通过监测数据动态优化系数，实现泵站取水量精准核算。应用后泵站计量平均误差降至0.3%，大幅优于传统固定系数法。

（五）违规取水预警场景

平台建立用水异常分析模型，当监测到某机井用电量突增、取水时长超标，或无用电记录却有水位下降（典型井）等异常情况时，自动推送预警信息至管理人员手机。管理人员可远程核查或赶赴现场处置，及时发现未经批准擅自取水、超许可水量取水等问题，强化取用水监管。