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基层水文站监测能力提升改造项目解决方案

一、项目背景

基层水文站是水文监测体系的“神经末梢”，承担着流域水位、流量、降水、泥沙等核心水文要素的采集任务，是防汛抗旱、水资源管理、水生态保护、流域治理的重要数据支撑。随着《水文现代化建设规划（2021-2035年）》等政策的深入推进，对基层水文站监测的精准度、实时性、智能化水平提出了更高要求。当前，我国基层水文站普遍存在建设年代久远、设备老化、技术落后等问题，难以适应新形势下水文工作的需求。

尤其是在极端天气事件频发的背景下，传统监测手段难以快速捕捉水文要素突变，数据传输滞后、监测范围有限等问题凸显，制约了流域防汛抗旱决策的科学性与时效性。为补齐基层水文监测短板，强化水文支撑保障能力，亟需开展基层水文站监测能力提升改造项目。本项目依托武汉水测家科技先进的监测设备与技术，通过硬件升级、系统集成、机制优化，构建“精准感知、稳定传输、智能分析、高效管护”的现代化水文监测体系，推动基层水文站从“传统驻测”向“智慧测报”转型，为流域高质量发展提供坚实水文保障。

武汉水测家科技有限公司作为行业内领先的设备研发生产商和解决方案提供商，研发人员十余年来始终专注于水文水利监测技术的创新与应用。公司以“合作共赢 团结进取 以人为本 精益求精”的经营宗旨，致力于通过自主研发的多普勒超声波流量计、雷达流量计、雷达水位计等高性能设备，为客户提供精准、可靠的水文水利数据支持。

二、现状问题

水文站水文缆道测流系统

（一）监测设备老化，数据精度与稳定性不足

多数基层水文站仍沿用传统机械型、模拟型监测设备，如浮子式水位计、旋桨式流速仪等，设备运行年限长、磨损严重，导致水位测量误差超5cm、流量测算偏差达10%以上。部分设备受河流泥沙淤积、漂浮物撞击等影响，频繁出现卡阻、故障，无法实现24小时连续稳定监测，难以满足水文数据精准化要求。

（二）监测手段传统，自动化与智能化水平低

核心水文要素监测仍依赖人工操作，如人工测流、人工取沙、人工记录数据，不仅耗时耗力，且在暴雨、洪水等极端天气下，人工监测存在极大安全风险。部分站点虽配备简易自动化设备，但仅能实现单一要素采集，未形成多要素协同监测体系，缺乏无人机、视频监控等立体化监测手段，监测范围与效率受限。

（三）数据传输滞后，“信息孤岛”现象突出

现有数据传输多采用传统有线通信或单一无线通信模式，在偏远山区、信号薄弱区域常出现传输中断问题，数据上传延迟可达数小时甚至数天。各监测设备数据分散存储，缺乏一体化数据管理平台，无法实现水位、流量、降水等多要素数据的融合分析，数据共享与应用价值难以发挥。

（四）站点环境恶劣，设备适配性与防护不足

基层水文站多地处偏远流域，存在高温、严寒、高湿、雷电频发等恶劣环境，部分设备防护等级低，易受雷击、暴雨、腐蚀影响而损坏。同时，偏远站点普遍缺乏稳定市电供应，现有供电设备续航能力差，连续阴雨天气下易出现断电停机，影响监测连续性。

（五）管护机制不完善，运维能力有待提升

基层水文站普遍存在人员不足、专业技术薄弱等问题，缺乏专业化运维团队，设备故障后维修响应慢、处置周期长。部分站点采用传统驻测模式，人力资源浪费严重，且偏远站点工作生活条件艰苦，难以吸引和留住专业人才，制约了监测工作的长效开展。

三、解决思路

本项目以“补短板、提效能、促转型”为核心目标，按照“技术先进、实用可靠、经济合理、便于管护”的原则，构建现代化基层水文监测体系，具体思路如下：

1.  硬件升级赋能：选用武汉水测家科技高精度、高稳定性、耐恶劣环境的自动化监测设备，替换老旧设备，实现水位、流量、降水等核心要素的自动化、精准化监测；配套无人机、视频监控等设备，构建立体化监测网络。

2.  传输体系优化：采用“4G+北斗”双模通信技术，搭配应急通信备份方案，解决偏远站点信号薄弱问题；搭建一体化数据管理平台，打破“信息孤岛”，实现多源数据实时汇聚、融合分析。

3.  供电防护强化：采用“太阳能供电+锂电池储能+市电备份”的多保障供电方案，适配偏远站点无稳定市电场景；配备高防护等级的防雷、防水、防腐设备，提升设备在恶劣环境下的生存能力。

4.  管理模式创新：推行“巡驻结合”的测报管理模式，结合远程监测与智能预警，优化人力资源配置；建立专业化运维机制，明确管护责任，提升设备运维效率与水平。

四、硬件感知体系

本体系以“全要素精准监测、全场景稳定运行”为核心，涵盖水文核心要素监测、辅助监测、数据传输、供电保障、防护加固五大模块，形成“天空地”一体化感知网络，全面提升基层水文站监测能力。

（一）核心水文要素监测模块

部署于水文断面、测验河段等关键位置，精准采集水位、流量、降水等核心水文数据，是水文监测的核心支撑。

（二）辅助监测模块

包括泥沙监测、水质简易监测、视频监控及无人机航拍设备，拓展监测维度，实现对流域水情、水环境、河道地形的全方位监测。

（三）数据传输模块

由遥测终端机（RTU）、通信网关等设备组成，负责汇总各监测模块数据，通过多模通信技术实时上传至管理平台，保障数据传输稳定可靠。

（四）供电保障模块

采用太阳能供电系统搭配锂电池储能，结合市电备份，为所有监测设备与传输设备提供持续稳定供电，适配不同站点供电条件。

（五）防护加固模块

配备防雷装置、保护箱、设备固定支架等，抵御雷击、暴雨、腐蚀、机械撞击等恶劣环境影响，保障设备安全长效运行。

五、产品选型

（一）核心水文要素监测设备

1.  武汉水测家SCJ-LL21系列雷达流量计：核心测流设备，采用高频雷达技术，非接触式测量，集成流速、水位监测功能，适配江河、渠道等不同断面类型。测量范围：流速0.01-20m/s，精度±1%；水位0.2-50m，精度±3mm；可精准捕捉洪水期大流量与枯水期小流量。防护等级IP68，抗泥沙、漂浮物、雨雪干扰能力强，适应-40℃-75℃宽温环境，部署于水文测验断面，实现流量、水位自动化监测，替代传统人工测流与机械水位计。

2.  武汉水测家SCJ-LD40雷达水位计：独立水位监测设备，测量范围0.2-50m，精度±3mm，采用调频连续波技术，不受水体浑浊、水草缠绕、波浪冲击影响。防护等级IP68，安装便捷，可直接安装于闸墙、测桥或专用支架，部署于水位观测断面，为流量推算、防汛预警提供精准水位数据。

3.  武汉水测家翻斗式雨量传感器：采用翻斗式原理，测量范围0-4mm/min，具备抗干扰、防堵塞设计。可精准采集降水量数据，配套数据采集模块实现雨量实时监测，部署于水文站站区及流域内关键雨量监测点。

（二）辅助监测设备

1.  在线泥沙监测仪：采用激光散射原理，测量范围0-100kg/m³，精度±2%，可实时监测水体含沙量变化。防护等级IP68，抗腐蚀、抗污染能力强，部署于泥沙含量较高的河流断面，为水资源评价、河道治理提供泥沙数据支撑。

2.  水文视频监控系统：配备高清红外摄像头，支持全天候实时监控，具备视频抓拍、录像、远程控制功能。防护等级IP66，可抵御暴雨、狂风、高温等恶劣环境，安装于测桥、断面周边，实时监控河道水势、流态及设备运行状态，配合无人机实现“地空联动”监测。

3.  水文专用无人机：搭载高清航拍相机与激光雷达模块，可实现河道断面测绘、河床地形扫描、流域巡查等任务，数据精度达毫米级。具备自动起降、自主航线规划、电池自动充电功能，部署于具备条件的水文站，解决偏远河段、复杂地形的监测难题，提升监测覆盖面与效率。

（三）数据传输与供电设备

1.  武汉水测家低功耗测控终端（RTU）：数据采集传输核心，支持多路传感器接入，兼容Modbus、HJ 212、水文、水资源等行业标准协议。支持4G通信，在偏远区域可自动切换至稳定通信模式，数据传输成功率超98%；内置大容量存储器，可缓存3年以上历史数据，通信中断后自动补传，部署于各监测点位，实现数据汇总与稳定传输。

3.  武汉水测家太阳能供电系统：由100W太阳能板、100Ah电池、智能充电控制器组成，具备过充、过放、短路、防雷保护功能。可适配无市电供应的偏远站点，连续阴雨天气下可稳定供电7-15天，搭配市电切换模块，实现太阳能与市电双备份供电，保障设备24小时不间断运行。

六、场景应用

（一）汛期水文应急监测场景

汛期来临前，通过雷达流量计、雷达水位计、雨量传感器构建全天候监测网络，实时采集水位、流量、雨量数据，数据通过SCJ-RTU01实时上传至管理平台。当监测到水位、流量超警戒阈值时，平台立即触发短信、声光预警，同时联动视频监控系统与无人机，快速拍摄河道水势、岸坡状况，精准评估洪水风险。工作人员通过平台远程掌控流域水文动态，无需现场值守，既保障了人员安全，又为防汛指挥提供了实时、精准的数据支撑，应急响应效率提升60%以上。

（二）水资源精准计量场景

在流域取水口、水库出库口等关键节点部署雷达流量计，实时监测取水流量与下泄流量，结合雨量传感器数据，精准核算流域水资源总量与利用量。数据通过一体化平台实现与水资源管理部门共享，为水资源配置、用水总量控制、水权交易提供客观计量依据。某基层水文站应用后，水资源计量准确率提升至98%以上，有效支撑了区域水资源精细化管理。

（三）河道地形测绘与演变分析场景

利用水文专用无人机搭载激光雷达模块，定期对监测河段进行航拍测绘，获取高精度河床地形数据与河道断面信息。平台结合历史监测数据，分析河道冲淤变化趋势，预判泥沙淤积风险，为河道清淤、堤防加固等工程规划提供科学依据。相较于传统人工测绘，测绘效率提升80%以上，数据精度与覆盖面显著提升。

（四）偏远站点“巡驻结合”管护场景

针对偏远基层水文站，采用“自动化监测+定期巡测”的管理模式。通过SCJ-RTU01与一体化平台远程监测设备运行状态，当设备出现供电异常、通信中断、测量故障时，自动发出运维预警。工作人员根据预警信息开展精准巡修，无需长期驻站值守，既解决了偏远站点人员不足、条件艰苦的问题，又降低了运维成本，运维效率提升70%。

七、项目预期效益

（一）社会效益

显著提升基层水文监测的精准度与实时性，为防汛抗旱决策提供科学依据，降低洪涝干旱灾害损失，保障人民群众生命财产安全；强化水资源监测与管理，支撑水资源优化配置，助力节水型社会建设；为流域治理、水生态保护提供数据支撑，推动流域高质量发展。

（二）经济效益

通过自动化监测设备替代人工操作，减少驻站人员数量，降低人工监测与管护成本，运维成本降低40%以上；提升洪水预警时效性，为防洪工程调度争取时间，减少工程抢险与灾后重建费用；精准的水资源计量数据为水价改革、水权交易提供支撑，提升水资源利用效益。

（三）生态效益

完善水生态环境监测指标，实时掌握流域水生态变化动态，为水污染防治、水生态修复提供精准数据；支撑水资源科学调度，保障生态流量，维系流域水生态平衡；减少人工监测带来的人为干扰，保护监测区域生态环境。