中小河流作为区域水资源循环的重要载体，其水文状况直接关系到防洪安全、水资源利用及生态保护。每年 4 至 10 月汛期，中小河流水位暴涨、水质突变等情况频发，传统依赖人工巡查的监测方式不仅效率低下，还难以应对复杂水文环境。为此，构建集流量、气象、水质监测于一体的综合水文监测系统，对提升中小河流管理水平具有重要意义。

一、系统总体设计

（一）设计目标

技术人员指出，系统需实现中小河流关键水文要素的实时感知、数据高效传输与智能分析，为防汛决策、水资源调配及生态保护提供科学依据。系统应满足全天候无人值守、数据准确率不低于 98%、异常情况响应时间不超过 5 分钟的要求。

（二）总体架构

系统采用 “前端感知 - 数据传输 - 数据平台” 三层架构。前端感知层部署流量、气象、水质监测设备，实现多要素同步采集；数据传输层通过无线通信网络（辅以备用信道）完成数据上传；平台对数据进行存储、分析与展示，形成闭环管理。

展开剩余81%

二、主要监测模块

（一）流量监测

流量监测以非接触式雷达技术为核心，技术团队建议选用高频脉冲雷达水位计，其测量范围可达 40m，精度 ±3mm，分辨率 1mm，能有效规避泥沙、漂浮物对监测的干扰。设备通过 RS485 接口与遥测终端机（RTU）连接，RTU 负责数据暂存与上传。

供电系统根据现场条件配置：野外无市电区域采用 40W 太阳能电池板搭配 38AH 免维护蓄电池，确保连续阴雨天气下正常工作；近城镇区域可接入市电，并配备电源避雷器以防雷击。安装时，支架采用热镀锌钢管，主柱高 3-5m，水平悬臂 3-5m，确保雷达波发射方向与水流平行，与水面夹角小于 60°，基础采用 C30 混凝土以应对复杂地质。

（二）水质监测

水质监测覆盖常规五参数（pH、溶解氧、电导率、浊度、温度）及 COD、氨氮等指标，采用投入式传感器、浮标站、岸边站等多种部署形式。

投入式传感器直接浸入水体，适用于浅滩、沟渠，安装时需做好线缆防护，避免淤泥磨损；浮标站适用于开阔水域，搭载多参数传感器，通过太阳能供电，锚定系统确保位置稳定；岸边站为半永久性站点，采用彩钢箱体，集成采水、预处理、分析单元，可实现连续采样分析，其采水单元通过浮筒式设计随水位变化，保证水样代表性。

传感器参数需满足：pH 量程 0-14，精度 ±0.1；溶解氧 0-20mg/L，精度 ±2% F.S.；COD 0-100mg/L，精度 ±5% F.S.，所有传感器防护等级不低于 IP68，适应恶劣水环境。

（三）气象监测

气象监测模块包含大气温湿度、风速、风向、雨量等要素。温湿度传感器采用热敏电阻与湿敏电容组合，量程 - 50~100℃（温度）、0~100% RH（湿度），精度分别为 ±0.5℃、±5%；风速传感器为三风杯结构，量程 0~45m/s，启动风速≤0.5m/s；风向传感器采用尾翼式设计，测量范围 0~360°，精度 ±3°；雨量传感器为翻斗式，分辨率 0.2mm，降雨强度≤4mm/min。

数据采集仪具备多接口扩展能力，支持 RS485、USB 等有线通信及 GPRS 无线传输，内置 16M FLASH 存储，可扩展至 256G TF 卡，确保数据存储不少于 3 年。供电采用太阳能与市电互补，配备防雷接地装置以保障设备安全。

三、数据传输与中心平台

（一）数据传输

数据传输优先采用 4G 网络，偏远区域辅以北斗卫星作为备用信道，确保信号中断时数据不丢失。RTU 终端定时（可设）上传数据，支持指令召测，传输协议符合水文行业标准，数据加密后发送至中心平台。

（二）中心监测平台

平台采用 B/S 架构，基于 SQL Server 数据库，具备以下功能：

实时监控：通过 GIS 地图展示各站点位置与实时数据，异常指标以异色标注并触发短信报警； 数据管理：存储实时、历史数据，支持单站 / 多站、时段 / 参数查询，生成趋势图、对比分析报告； 运维管理：远程配置设备参数、升级固件，记录设备运行状态（电压、信号强度），提示维护周期。

平台设计遵循规范先进性原则，兼容多种传感器协议；安全可靠性方面，采用三级权限管理与数据加密；易用性上，简化操作流程，适配 PC 与移动端。

四、安装与维护

安装前需进行现场勘察，确定点位选址、供电方案与通信覆盖；安装时严格遵循防雷规范，金属部件等电位连接并接地；调试阶段通过 PC 端软件配置设备参数，校验传感器精度。

维护采用定期巡检与远程诊断结合：每季度清理传感器探头、检查电池容量；通过平台监测设备电压、信号，预判故障并及时处置，确保系统全年运行稳定。

五、实施意义

该系统的建成，使中小河流水文监测从传统人工模式向智能化转变，实现数据实时获取、异常提前预警，为防汛指挥提供精准数据支撑，同时为水资源保护与生态修复提供科学依据，推动水文管理效率显著提升。

发布于：湖北省