幸福河湖监测感知体系建设方案

一、项目背景

（一）政策驱动与时代需求

党的二十大报告明确提出"建设宜居宜业和美乡村""推动绿色发展，促进人与自然和谐共生"，水利部《"十四五"幸福河湖建设行动方案》要求构建"安全流畅、生态健康、水清景美、人文彰显、管护高效、人水和谐"的幸福河湖体系。传统河湖监测以水质、水量为主，缺乏对生态景观、人文服务、公众体验等"幸福指数"的量化评估，亟需建立覆盖"水安全、水环境、水生态、水文化、水管理"的多维监测感知体系，为幸福河湖建设提供数据支撑。

（二）河湖治理核心痛点

1. 监测维度单一：现有系统侧重水质（如COD、氨氮）和水文（如水位、流量）监测，对水生动植物、底质环境、亲水设施等生态人文要素覆盖率不足30%；

2. 数据孤岛突出：水利、环保、文旅等部门数据独立采集，缺乏统一共享平台，难以支撑"人水和谐"综合评估；

3. 公众参与缺失：河湖管护依赖政府主导，缺乏面向居民的水质反馈、污染举报、亲水活动评价等互动渠道；

4. 预警能力滞后：蓝藻水华、河道断流等风险事件发现延迟常达数小时，生态修复效果评估依赖人工巡检，周期长达月级。

二、现状问题

（一）监测要素不完整

• 生态维度：水生植物覆盖率、底栖动物密度等关键指标监测空白，难以评估河湖自净能力；

• 人文维度：亲水步道破损、照明设施故障等公众服务设施状态缺乏实时感知，游客承载量超限预警缺失；

• 管理维度：河长履职记录、保洁作业轨迹等管理数据未数字化，事件处置效率依赖人工调度。

（二）技术手段落后

• 60%的监测点仍使用人工采样+实验室分析模式，数据更新周期＞24小时；

• 传统摄像头仅用于安防监控，缺乏AI视频分析（如水面漂浮物识别、违规垂钓检测）能力。

（三）评估体系缺失

• 缺乏"幸福指数"量化模型，无法科学评估河湖在生态、景观、文化、安全等维度的综合表现；

• 公众满意度调查依赖线下问卷，覆盖率＜10%，结果滞后性强。

三、建设思路

（一）构建"五位一体"监测体系

围绕"安全、生态、景观、人文、管理"五大维度，部署水质、水文、生物、设施、舆情等多类型传感器，实现从水体到岸线、从生态到人文的全要素感知。

（二）打造"智能+共享"平台

基于物联网（IoT）、数字孪生（DigitalTwin）技术，建设幸福河湖大数据平台，整合政府监测数据、公众反馈数据、遥感影像数据，支撑智能评估、精准预警、协同管理。

（三）创新"公众参与"模式

开发河湖互动APP，提供水质实时查询、问题上报、亲水活动预约等功能，构建"政府监管+社会监督+公众参与"的共治体系。

（四）建立动态评估机制

制定《幸福河湖监测评估指标体系》，设置生态健康指数（40%）、景观舒适度（30%）、人文服务度（20%）、管理效能（10%）等核心指标，实现季度评估、年度排名。

四、硬件感知体系设计

（一）水安全监测子系统

1、雷达水位计SCJ-LD40

SCJ-LD40 雷达水位计是一款使用微波雷达技术的设备，可实现水位的精确的非接触式测量,设备小巧轻便，便于安装，可用于河流、明渠、水库、排污管网、水箱等液位非接触测量。

雷达水位计采用24G微带平面阵列天线，调频连续波（FMCW）技术。产品测量精度高、功耗低、体积小、重量轻、抗环境干扰能力强，具备良好的可靠性和可维护性。全天候工作，适用于在野外或者山区无人监测的情况，能够自动测量计算数据，稳定性高，使用寿命长，免维护；采用微波反射原理，抗干扰能力强，测量数据可达到毫米级别，不受天气、空气压力、地区，等因素影响，能在各种复杂的现场运行，更换场景后也能随时适应不同的环境。

2、多普勒超声波流量计

SCJ-LL01多普勒超声波流量计是一款利用超声波的多普勒效应测量水体流速流量的设备,内部集成信号处理器,专有的流速计算算法,可以快速准确的计算出水体流速,而且无需校准,无漂移。

同时内部集成了水温传感器,压力传感器,可以同时采集输出水位数据,是一款高精度的接触式测流设备,广泛应用于灌区渠道,自然河道,城市排水管网,工厂计量,泵站等各种场合。

3、多参数水质传感器

在线多参数自清洗数字数传感器，采用一体化设计，产品可靠易用。最多可同时测量8个参数，可选择传感器类型有溶解氧、COD、pH、ORP、电导率/盐度、氨氮、浊度等。采用RS-485总线，Modbus/RTU通讯协议，数据可直接传输至采集平台。

在线多参数水质传感器上配备自动清洗装置，可以设定自动清洗间隔时间和自动清洗圈数，以适应不同清洁程度的水质。自动清洗装置可以有效地清洁传感器表面，防止微生物附着，极大的减少维护成本。每支传感器配备快速插拔防水接头，拆装方便。

前端的传感器保护罩用来保护内部传感器不受损坏，保护罩四周开有槽孔，可以有效防止大的悬浮颗粒和生物对传感器探头的破坏，同时不会影响测量的准确性。

4、雷达流量计SCJ-LL21

SCJ-LL21雷达流量计是一款集成雷达测速，雷达测量水位的一体化测流产品，利用电磁波的多普勒效应测量水体流速，利用调频连续波（FMCW）技术测量水位；内部集成信号处理器,专有的流速计算算法,可以快速准确的计算出水体流速，水位,而且无需校准,无漂移。

5、遥测终端机SCJ-RTU01

SCJ-RTU01遥测终端机是一款集成4GDTU的低功耗物联网数据采集终端，配备2.8寸TFTLCD显示屏，支持流量,水位,水质,气象数据采集传输,内置大容量SD卡,可以满足3年的数据存储需要,同时支持远程配置升级功能,降低客户安装使用难度。

（二）水生态监测子系统

（三）水景观与人居监测子系统

（四）管理与舆情子系统

五、多场景应用

（一）生态健康监测场景

1. 蓝藻水华预警：当藻密度传感器检测值＞200μg/L且溶解氧＜5mg/L时，系统自动触发黄色预警，同步调度无人机对周边3km水域进行多光谱扫描，识别藻华扩散范围，生成应急处置方案（如投撒除藻剂、启动曝气装置）。

2. 生物多样性评估：通过水下摄像头和鸟类监测雷达，自动统计鱼类种群数量、水鸟栖息频次，结合底质传感器数据，每季度生成《河湖生态健康报告》，指导生态修复工程（如增殖放流、湿地补种）。

（二）景观与人居服务场景

1. 亲水空间智能管理：客流计数器实时监测观景平台人流量，当超过承载阈值（如500人/㎡）时，自动点亮LED屏提示"客流饱和"，并通过小程序向游客推送周边备选景点；设施状态传感器发现路灯故障后，10分钟内生成维修工单并派发给管护单位。

2. 网红打卡点优化：全景摄像头结合AI分析，识别热门拍照区域（如某座景观桥）的人流聚集时段，联动环境传感器（负氧离子、温湿度），在小程序推荐"最佳游览时间"，并自动调整该区域的喷雾降温、灯光布景等设施运行模式。

（三）公众参与与社会共治场景

1. 水质"随手测"：市民通过小程序上传手机拍摄的水体照片，AI自动识别浑浊度、漂浮物等级，同步对比官方传感器数据，生成"水质健康小贴士"；发现排污行为时，一键上报定位及现场视频，系统自动分派至属地河长处理，处理结果24小时内反馈。

2. 幸福指数全民评价：每年开展"河湖幸福度"线上投票，设置"水质满意度""景观舒适度""亲水设施便利性"等10个评价维度，结合监测数据计算综合得分，结果纳入地方政府绩效考核，推动"为民建湖"向"为民管湖"转变。

（四）管理决策支持场景

1. 数字孪生调度：在暴雨橙色预警时，数字孪生系统自动模拟洪水演进过程，标注淹没风险区域（精度至50m×50m），评估亲水设施安全等级，生成《应急管控方案》（如关闭涉水景区、启动排水泵站），决策时间从4小时缩短至20分钟。

2. 河长履职数字化：智能巡检终端自动记录河长巡查轨迹、问题处理进度，结合舆情监测平台的公众投诉响应率，生成"河长履职评分"，作为考核评优依据，解决"巡河走过场""问题整改慢"等痛点。