武汉水测家灌区信息化量测水方案-智慧灌区监测

一、项目背景

灌区是农业生产的核心基础设施，承担着保障粮食安全、支撑乡村振兴的重要使命。我国现有大型灌区500多处、中型灌区7000多处，灌溉面积占全国耕地总面积的50%以上，生产了全国75%的粮食和90%的经济作物。随着农业现代化进程加快和水资源刚性约束趋紧，传统灌区量测水方式已难以满足“精准灌溉、高效用水、科学调度”的需求——部分灌区仍依赖人工估水、以电折水，量测水精度低、数据时效性差，导致水资源浪费严重（灌溉水利用系数仅0.56，远低于发达国家0.7-0.8的水平），同时也影响农业用水计量收费、节水考核等工作的推进。

为落实《国家水网建设规划纲要》中“推进灌区数字化改造”的要求，破解灌区量测水难题，开展灌区信息化量测水项目至关重要。本项目通过部署武汉水测家科技的智能量测水设备，构建“全渠道覆盖、全流程感知、全数据互联”的信息化量测水体系，实现灌溉用水的精准计量、实时监测和智能调度，助力灌区从“粗放式灌溉”向“精细化管理”转型，为农业节水增效和水资源可持续利用提供技术支撑。

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

量测水精度低，数据可信度差：多数灌区采用“皮尺量断面+秒表计时”的人工量测方式，或依赖老旧的机械式水表，量测误差可达10%-20%；部分渠道无专用量测设备，直接以灌溉时长或用电量估算用水量，数据无法反映真实用水情况，导致“多用水少缴费”“用水不计量”等问题突出。

监测覆盖不全，数据获取滞后：灌区干支渠量测水设备覆盖率不足30%，斗农渠基本无监测设施，难以掌握全灌区用水分布；数据采集依赖人工定期抄表（每月1-2次），无法实时捕捉灌溉高峰期用水波动，影响水资源调度的及时性。

设备兼容性差，数据孤岛严重：不同厂家的量测水设备接口协议不统一，数据分散存储于各管理站，无法汇总至灌区统一平台；部分设备无数据传输功能，需人工导出数据，效率低下且易出错，难以支撑全局化用水分析。

抗干扰能力弱，适应环境差：灌区渠道水体含沙量高、杂草多，传统量测设备易堵塞、磨损，如超声波流量计探头附着泥沙后测量精度骤降；野外站点供电不稳定，设备常因断电停止工作，数据连续性无法保障。

管理手段落后，节水效果有限：缺乏基于量测水数据的智能调度模型，灌溉用水“大水漫灌”现象普遍；无法精准统计农户、地块的实际用水量，节水考核和阶梯水价政策难以落地，农户节水积极性不足。

三、解决思路

分级布设量测设备，实现全渠道覆盖：按照“干渠精准计量、支渠分级监测、斗农渠到户计量”的原则，在灌区干渠布设高精度流量监测设备，支渠部署中型量测终端，斗农渠安装小型智能水表，构建“三级量测网络”，确保每处用水节点可计量、可追溯。

统一设备标准，打通数据链路：全部选用武汉水测家科技兼容Modbus、水文水资源协议的量测水设备，统一数据格式和接口规范；搭建灌区信息化管理平台，通过4G/5G、LoRa、以太网等通信方式，实现量测数据实时上传、集中存储和共享，打破数据孤岛。

强化设备环境适应性，保障稳定运行：优先选择防堵塞、抗泥沙、高防护等级的设备，搭配“太阳能+蓄电池+市电”三备份供电系统；对设备安装位置进行优化，避开水草密集区、弯道激流段，减少环境对量测精度的影响。

构建智能调度体系，提升用水效率：基于量测水数据和土壤墒情监测数据，开发灌溉用水智能调度模型，动态调整渠道配水方案；通过平台向农户推送用水数据和节水建议，结合阶梯水价政策，激发农户节水意识。

建立长效运维机制，确保数据质量：明确灌区管理部门、乡镇水管站、设备厂商的运维责任，定期对量测设备进行校准（每季度1次）、清洁；建立数据质量核查机制，对异常数据自动预警并派单处理，保障数据真实可靠。

四、硬件感知体系

干渠流量监测设备：在灌区干渠、大型支渠的平直段，布设武汉水测家科技的水平式声学多普勒流速仪（H-ADCP）或雷达流量计，实现大流量、宽断面的精准计量；配套安装雷达水位计，辅助校验流量数据，确保量测精度。

支渠量测终端：在支渠节制闸、分水口，部署武汉水测家科技的雷达流量计，兼顾测量精度和安装便捷性；搭配数据采集终端，实现流量数据的实时采集和远程传输，支持本地显示瞬时流量、累计水量。

斗农渠到户计量设备：在斗农渠进水口，为农户安装武汉水测家科技的多普勒超声波流量计，接触式测量精度高，适合小沟渠测量。

墒情与环境监测设备：在灌区代表性地块，布设武汉水测家科技的土壤墒情传感器，监测土壤含水量、温度等指标；在渠道沿线安装雨量计，实时掌握降雨对灌溉用水的影响，为智能调度提供数据支撑。

数据传输与供电设备：采用武汉水测家科技的工业级遥测终端机、LoRa网关，实现量测设备与平台的通信连接；野外站点配备太阳能供电系统（太阳能板+蓄电池+充电控制器），确保设备无市电情况下正常运行。

五、产品选型

水平式声学多普勒流速仪（H-ADCP）：选用武汉水测家科技H-ADCP系列产品，工作频率2MHz，测量流速范围0.05-5m/s，流量计算精度±2%，支持单波束/多波束切换，可适应宽10-80m、深1-10m的干渠断面；内置姿态传感器，自动修正±15°范围内的安装角度误差，无需严格水平安装；具备泥沙浓度监测功能，可同步采集水流含沙量数据，解决灌区高含沙水体对量测的干扰；支持RS485接口，搭配遥测终端机可直接接入灌区信息化平台，数据采样频率1-60秒可调，满足干渠大流量实时监测需求。

雷达流量计：选用武汉水测家科技雷达流量计，适用于干渠、河道等明渠场景，非接触式测量，不受水体含沙量、漂浮物影响；测量范围0-20m/s（流速）、精度±1%，分辨率0.001m/s；防护等级IP68，可在暴雨、高温（+85℃）、低温（-40℃）环境下稳定工作；支持RS485数字量输出，搭配武汉水测家科技的数据采集终端，可实现流量数据的实时上传和历史存储（≥3年）。

土壤墒情传感器：选用武汉水测家科技土壤墒情传感器，测量范围0-100%（体积含水量），精度±2%，分辨率0.1%；支持多层测量（可同时监测10cm、30cm、50cm深度），采用不锈钢探头，耐腐蚀、抗老化，适合长期埋入田间；支持SDI-12和RS485双协议，可接入武汉水测家科技的数据采集终端，每15-60分钟采集1次数据，为灌溉调度提供土壤水分依据。

遥测终端机：选用武汉水测家科技SCJ-RTU01遥测终端机，作为灌区量测数据的“中枢”，支持多路传感器接入（可同时连接流量计、水表、墒情传感器），内置512M存储芯片，具备断点续传功能；支持4G、LoRa、北斗短报文多模通信，在灌区偏远区域无公网信号时，自动切换北斗传输；具备数据加密功能，符合国家信息安全等级保护要求，可与灌区信息化平台双向通信，接收平台下发的参数配置、控制指令。