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水测家灌区明渠流量在线测量项目解决方案-明渠流量计

一、项目背景

灌区作为农业水资源输送与利用的核心载体，其明渠流量精准监测是落实水资源刚性约束制度、推进农业水价改革、实现节水型灌区建设的关键基础。我国农业用水占总用水量比重超60%，但灌区明渠流量监测普遍存在精度不足、覆盖不全等问题，制约了水资源精细化管理水平的提升。

依据《农田水利条例》《“十四五”重大农业节水供水工程实施方案》等政策要求，水利部明确将灌区信息化、明渠精准测流作为重点建设任务，要求实现大中型灌区干支渠口门流量在线计量全覆盖。武汉水测家科技的雷达流量计与多普勒超声波流量计，凭借非接触式与接触式互补的技术优势，可适配灌区不同工况下的流量监测需求。本项目依托这两类核心设备，构建“精准感知-智能传输-数据应用”一体化在线监测体系，为灌区水量调配、水费核算、节水评估提供可靠数据支撑，助力现代灌区高质量发展。

二、问题现状

（一）监测覆盖不均，监管存在盲区

当前灌区流量监测多集中于大型渠首，中小型灌区干支渠、斗农渠分水口等关键节点计量设施缺失严重；部分灌区未按《灌溉渠道系统量水规范》要求选取典型断面布设设备，导致区域取用水总量、灌溉用水量无法精准核算，水资源总量控制与定额管理难以落地。

（二）设备适配性差，复杂工况难应对

灌区明渠普遍存在含沙量高、漂浮物多、水流形态复杂、断面不规则等问题。传统接触式设备易受泥沙磨损、水草缠绕影响，故障率高；非接触式设备单一部署时，在低流速、浅水深工况下精度不足，难以全面适配灌区多样化监测场景。

（三）监测精度不足，数据支撑薄弱

多数灌区仍依赖人工测流、堰槽法等传统方式，人工测量效率低、误差大（通常在5%-10%），且无法实时捕捉流量动态变化；部分设备未按标准定期校准，长期运行后精度衰减，难以满足农业水价改革、水量精准调配对数据精度的要求。

（四）数据联动不足，应用价值受限

监测数据多分散存储于局部终端，未接入一体化管理平台；与气象、作物需水、灌溉调度等数据缺乏联动分析，仅停留在数据采集层面，无法为精准灌溉、异常预警提供智能决策支撑，数据应用价值未充分发挥。

（五）运维成本偏高，长效运行无保障

灌区监测点位分散、地形复杂，传统设备安装复杂、维护难度大，需频繁拆解检修与校准；缺乏专业化运维团队，设备故障后响应滞后，部分监测设施长期闲置失效，难以保障监测体系长效稳定运行。

三、解决思路

本方案以“全断面覆盖、高精度监测、智能化适配、低成本运维”为核心目标，严格遵循《雷达法测流技术规范》《灌溉渠道系统量水规范》等标准，依托武汉水测家自研的雷达流量计与多普勒超声波流量计，构建“分类部署、互补监测、智能联动”的灌区明渠流量在线监测体系，具体思路如下：

1.  分类布设监测设备：根据灌区渠道层级（渠首、干支渠、斗农渠）、水流工况（流速、含沙量、水深）及断面类型，针对性部署武汉水测家雷达流量计（非接触式）与多普勒超声波流量计（接触式），实现不同场景精准适配。

2.  构建双技术互补体系：利用雷达流量计抗干扰强、安装便捷的优势，适配高含沙、多漂浮物及大流速渠道；依托多普勒超声波流量计精度高、适配低流速的特性，覆盖浅水深、低流速及断面规则的渠道，形成技术互补，提升全场景监测精度。

3.  搭建智能数据体系：采用“4G+本地存储”双模方案，确保数据实时上传与安全备份；搭建一体化管理平台，实现流量数据与辅助监测数据联动分析、自动报表生成及异常预警。

4.  建立低成本运维机制：依托武汉水测家设备高防护、低功耗、易校准的特性，减少设备维护频次；制定定期校准、远程巡检、快速检修流程，结合厂家技术支撑，保障系统长期稳定运行。

四、硬件感知体系

本体系以武汉水测家雷达流量计与多普勒超声波流量计为核心，构建“核心测流+辅助感知+数据传输+供电保障+防护加固”五大模块，形成适配灌区全场景、全工况的在线监测硬件闭环，确保流量数据精准、稳定、连续采集。

（一）核心测流模块

核心由武汉水测家雷达流量计（非接触式）与多普勒超声波流量计（接触式）组成，按工况分类部署：雷达流量计部署于含沙量高、漂浮物多、流速波动大的干支渠及渠首断面，通过24GHz高频雷达探测水流表面流速，结合水位数据计算流量；多普勒超声波流量计部署于浅水深、低流速、断面规则的斗农渠及分水口，基于多普勒效应精准测量断面流速，实现流量核算，两类设备形成互补监测网络。

（二）辅助感知模块

搭配武汉水测家雷达水位计、雨量传感器、水文视频监控系统。雷达水位计同步采集水位数据，为流量计算提供基础参数；雨量传感器实时捕捉降雨数据，支撑降雨-流量响应关系分析；视频监控系统全天候监测渠道水势、漂浮物及设备运行状态，为数据异常溯源提供视觉佐证。

（三）数据传输模块

以武汉水测家SCJ-RTU低功耗测控终端为核心，兼容Modbus、HJ 212、水文水资源等多种通信协议，可接入测流、水位、雨量等多类设备数据。采用“4G+本地存储”双模方案，偏远区域信号薄弱时，数据自动存储于本地（可缓存3年以上数据），通信恢复后自动补传，传输成功率超98%，保障数据实时同步至管理平台。

（四）供电保障模块

采用“太阳能供电+锂电池储能+市电备份”多元化方案：偏远无市电点位配备武汉水测家太阳能供电系统，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；核心渠首及干支渠点位搭配市电备份，确保极端天气下设备不间断运行。

五、产品选型

（一）核心测流设备

1.  武汉水测家SCJ-LL21雷达流量计：非接触式测流核心设备，采用高频雷达技术，基于多普勒效应测量水流表面流速，集成水位采集功能，实现“水位-流速-流量”一体化监测。测量范围：流速0.03-20m/s，精度±1%FS；水位0-12m，精度±3mm；支持矩形、梯形、U型等多种断面类型流量计算，内置标准算法模型。防护等级IP68，适应-40℃-80℃宽温环境，具备自动垂直角补偿功能，抗干扰能力强，不受泥沙、漂浮物影响。适配含沙量高、流速波动大的干支渠及渠首断面，安装于渠道岸边或桥梁支架，带水安装无需停水，不干扰水流工况。

2.  武汉水测家SCJ-LL01多普勒超声波流量计：接触式测流设备，基于超声波多普勒效应原理，通过水中颗粒物反射信号计算断面流速，测量精度高，适配低流速场景。测量范围：流速-6-6m/s，精度±1%；支持满管、非满管工况自动切换，可同步采集水温、流速、流量数据。设备防护等级IP68，采用耐腐材质，有效抵御泥沙磨损与水体腐蚀，适配浅水深、低流速、断面规则的斗农渠及分水口。安装方式灵活，可采用壁挂或立杆安装，施工便捷，维护成本低。

（二）辅助监测设备

1.  武汉水测家一体式雷达水位计：搭配核心测流设备采集水位数据，测量范围0.2-12m，精度±3mm，非接触式测量不受水体波动、漂浮物影响。防护等级IP68，低功耗设计适配太阳能供电，与测流设备联动实现流量自动换算。

2.  武汉水测家雨量传感器：翻斗式原理，具备抗干扰、防堵塞设计。实时采集降雨量数据，为灌溉调度、流量异常分析提供辅助支撑。

3.  水文视频监控系统：200万像素高清红外摄像头，防护等级IP66，支持白天彩色、夜间红外成像，具备视频抓拍、录像功能。安装于监测断面，实时监控水流状态与设备运行情况，实现“数据+图像”双重佐证。

六、场景应用

（一）渠首及干支渠大流量监测场景

在灌区渠首、主干渠及流量较大的支渠断面，部署武汉水测家SCJ-LL21雷达流量计。系统24小时自动采集流速、水位数据，实时核算流量，通过4G网络上传至管理平台，精准掌握总取水量与输水效率。某大型灌区应用后，渠首流量监测精度提升至±1~3%，可实时捕捉洪水期流量骤变，为防汛调度与水量调配提供精准数据支撑。

（二）斗农渠及分水口精准计量场景

在斗农渠、灌溉分水口等浅水深、低流速断面，部署武汉水测家多普勒超声波流量计，精准测量灌溉用水量。数据同步至管理平台，按农户、地块生成用水报表，为农业水价改革、水费精准收缴提供依据。某中型灌区应用后，斗农渠流量计量覆盖率达100%，水费收缴率从75%提升至95%，亩均灌溉用水减少12%。

（三）复杂工况断面监测场景

针对含沙量高、漂浮物多的山区灌区渠道，采用SCJ-LL21雷达流量计非接触式监测，规避泥沙磨损、水草缠绕问题；针对平原灌区浅水深、低流速渠道，采用多普勒超声波流量计，确保低流速工况下的测量精度。两类设备协同覆盖，解决灌区复杂工况监测难题。

（四）灌溉调度智能支撑场景

整合各级渠道流量数据、雨量数据及作物需水模型，通过管理平台智能分析灌溉供需关系。当某区域流量不足时，自动预警并推送调度建议；根据作物生长期需水规律，精准分配各片区用水量，实现节水与增产双赢。某灌区应用后，灌溉水利用效率提升15%，作物产量平均提升6%。

（五）设备异常预警与运维场景

平台实时监测设备运行状态与数据传输情况，当流量数据异常、设备故障或通信中断时，自动推送预警信息。运维人员携带武汉水测家便携式多普勒超声波流量计赶赴现场，快速校准数据、排查故障，大幅缩短处置周期。通过该模式，设备故障响应时间缩短70%，年运维成本降低50%以上。

七、项目实施保障

（一）组织保障

建立水利、农业农村、财政及武汉水测家科技四方联动机制，明确职责分工：水利部门负责需求对接、点位布设与数据应用；农业农村部门负责灌区协调配合；武汉水测家负责设备供应、安装调试与技术培训；财政部门负责资金保障与监管。成立技术指导小组，定期督导项目推进，确保符合相关标准。

（二）技术保障

武汉水测家组建专业技术团队，提供全流程服务：前期开展渠道断面勘查、工况分析与方案定制；施工阶段负责设备安装调试、系统集成及与现有平台对接；后期提供1年免费技术支持，包括设备校准、故障维修、系统升级，并开展分层培训，提升运维人员操作能力。

（三）资金保障

采用“中央专项补助+省级配套+县级自筹”多元投融资模式，积极争取灌区信息化、农业节水等专项资金。加强资金监管，确保专款专用，重点保障设备采购、安装施工、校准维护及平台建设。

（四）机制保障

建立设备定期校准机制，每年开展1次精准校准、每季度开展1次常规校验；制定运维细则，明确巡检周期与故障响应时限；建立数据质量审核机制，确保监测数据符合行业标准；搭建数据共享平台，实现多部门数据互通，最大化数据应用价值。