生态清洁小流域建设工程水环境信息化建设项目
感知仪器设备建设方案
一、建设背景
1. 水资源紧缺与水环境问题突出
我国水资源人均占有量低，仅为世界平均水平的1/4。而且水资源在时间和空间上的分布极不均匀，导致许多地区水资源严重短缺，一些河流甚至终年断流，水环境恶化。
随着经济快速发展和人口持续增长，人类对水资源的需求不断增加，对水环境的破坏也日益加剧，河流水质污染、水体黑臭等问题频发，严重影响了生态系统平衡和人民群众的身体健康。
2. 经济社会发展对水环境提出更高要求
人们生活水平的提高和环保意识的增强，对优质水资源和良好水环境的需求也越来越迫切。
良好的水环境已成为区域经济社会可持续发展的重要支撑，是吸引投资、促进产业升级、推动绿色发展的重要因素。
3. 传统水环境管理模式难以满足需求
传统水环境监测主要依赖人工现场采样和实验室分析，存在监测点少、频次低、时间滞后等问题，难以及时准确地反映水环境质量现状和变化趋势。
水环境管理涉及多个部门，数据分散、不共享，导致管理效率低下、决策科学性不足。
4. 提升水环境治理能力的迫切需要
传统的经验判断和粗放式管理方式，难以实现对水环境的精准治理和有效保护。
面对复杂的水环境问题，需要借助先进的信息化技术和科学的管理手段，提高水环境治理的效率和效果。
5. 政策法规的支持与引导
国家和地方政府出台了多项政策法规，要求加强水环境监测和信息化建设，提高水环境管理水平。
《水污染防治行动计划》等一系列文件明确提出要利用信息化手段加强水环境监管，建立监测数据共享机制，为水环境信息化建设提供了政策依据。
二、现状问题
1.水环境监测体系不健全：许多小流域存在监测点位布局不合理、监测指标不全面等问题，难以准确、及时地反映水环境质量现状和变化趋势。
2.数据管理与应用水平低：监测数据分散在不同部门，缺乏统一的管理和共享平台，数据的整合分析和深度应用不足，无法充分发挥其在决策支持和环境管理中的作用。
3.污染溯源困难：在面对复杂多变的水污染问题时，难以快速、准确地确定污染来源，导致污染治理措施的针对性和时效性不强。
4.应急响应能力不足：对突发水污染事件的预警和响应机制不够完善，缺乏有效的应急监测手段和快速反应能力，难以及时控制污染扩散和降低损失。
三、建设思路
1.完善监测网络布局：依据小流域的地理特点、土地利用类型和污染来源分布，合理增密和优化监测点位，实现对流域内主要水系、重点区域和敏感水域的全方位、多层次监测覆盖。
2.构建数据管理平台：搭建统一的水环境信息化管理平台，整合各类监测数据资源，实现数据的集中存储、高效传输和共享共用，为水环境质量分析、污染溯源和决策支持提供数据基础。
3.强化污染溯源与预警：运用先进的监测技术和数据分析模型，构建污染溯源体系，快速锁定污染源位置和类型；同时，建立水环境质量预警机制，对水质变化趋势进行实时评估和预警，为环境管理和应急响应提供及时依据。
4.提升应急响应能力：配备应急监测设备和物资，建立专业的应急监测队伍，制定完善的应急预案，加强应急演练，提高对突发水污染事件的快速响应和处置能力。
四、硬件感知体系
1.水质监测设备：
多参数水质分析仪：可同时监测水温、pH、溶解氧、电导率、浊度、氨氮、总磷、总氮等多项水质指标，实时反映水体理化性质和污染程度，数据精度高、稳定性好。
重金属离子分析仪：针对流域内可能存在的重金属污染风险，采用阳极溶出伏安法等高精度检测技术，能够快速、准确地测定水中多种重金属离子的含量，为重金属污染防控提供数据支持。
水质采样系统：配备自动水质采样器，具备定时采样、流量触发采样、远程控制采样等多种功能，可按照预设程序自动采集水样，确保获取具有代表性的水样，为实验室分析提供可靠样本。
2.水文监测设备：
水位计：安装投入式水位计或雷达水位计，实时测量河流、水库等水体的水位变化，结合水位流量关系曲线，可推算出流量数据，为水资源管理和防洪调度提供依据。
流量计：在渠道、管道等水流通道上安装电磁流量计、雷达流量计等，直接测量水流的流量、流速等参数，精确掌握水资源的动态变化情况，实现对水资源的合理调配和有效利用。
3.气象监测设备：
小型气象站：建设包含风速、风向、气温、湿度、气压、雨量等传感器的小型气象站，实时监测流域内的气象要素，为水环境模型模拟和水质预测提供气象数据支持，同时也为农业灌溉、防洪减灾等工作提供气象信息。
太阳辐射传感器：安装太阳辐射传感器，监测太阳辐射强度和日照时数，了解流域内的光照资源分布情况，为研究水体光合作用、水温变化规律以及水生生态系统能量平衡等提供数据基础。
4.视频监控设备：
高清网络摄像机：在流域内的关键位置，如河流交汇处、水源地保护区、重点排污口、桥梁等处安装高清网络摄像机，实现对水域环境、水质状况、排污行为等的实时可视化监控，及时发现异常情况并进行预警和处置。
智能分析摄像机：具备视频图像智能分析功能的摄像机，能够对监控画面中的特定目标（如漂浮物、非法排污行为等）进行自动识别和报警，提高监控效率和智能化水平。
五、产品选型
1.多参数水质分析仪：在线多参数自清洗数字数传感器SCJ-M400，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。
2.水位计：投入式水位计可选用武汉水测家科技的投入式压力传感器SCJ-YL10，其采用高精度的压阻式传感器，具有良好的线性度和稳定性，测量精度可达0.1%级，耐腐蚀性强，适用于长期浸泡在水中的水位测量；雷达水位计可选用武汉水测家SCJ-LD07，其采用非接触式测量原理，不受水质污染和水温变化的影响，测量范围广，精度高，可靠性好。
3.流量计：电磁流量计具有高精度的电磁感应测量技术，能够精确测量导电液体的流量，不受流体的温度、压力、密度等因素影响，广泛应用于各种水处理和水资源监测领域；武汉水测家雷达流量计SCJ-LL21，采用电磁波的多普勒测量原理，具有非接触式测量、抗干扰、安装方便等特点，适用于渠道的流量测量。
4.小型气象站：集成多种高精度气象传感器，具有体积小、功耗低、安装方便、数据传输稳定等特点，能够实时监测风速、风向、气温、湿度、气压、雨量等气象要素，为水环境监测提供全面的气象数据支持。
5.高清网络摄像机：可选用海康威视或大华等品牌的高清网络摄像机，其具备百万像素以上的高清晰度图像传感器，支持多种视频编码格式和网络传输协议，具备良好的低照度性能和宽动态范围，能够在各种复杂光照条件下获取清晰、稳定的视频图像，同时具备丰富的智能分析功能，如移动侦测、区域入侵检测等，满足小流域水环境监控的需求。
六、场景应用
1.日常水环境监测：通过水质监测设备和水文监测设备，实时获取小流域内各监测点的水质和水文数据，及时掌握水环境质量现状和变化趋势，为流域水环境管理提供科学依据。利用气象监测设备，了解流域内的气象条件对水环境的影响，为水质预测和水资源调度提供气象数据支持。
2.污染溯源与预警：当监测到水质异常时，利用水质监测设备和水文监测设备的数据，结合地理信息系统（GIS）和水质模型，快速分析污染来源和扩散路径，为污染治理提供针对性措施。同时，根据水质变化趋势和预警模型，及时发布水环境质量预警信息，提醒相关部门和公众采取相应措施，预防和减少水污染事件对生态环境和人体健康的影响。
3.应急响应与处置：在发生突发水污染事件时，迅速启动应急监测预案，利用应急监测设备和视频监控设备，对污染水域进行快速监测和实时监控，及时掌握污染范围和扩散趋势。根据监测结果和应急预案，迅速采取有效的应急处置措施，如截污、引流、投放药剂等，最大限度地降低污染损失，保障流域水环境安全。
4.水环境管理与决策支持：通过对海量监测数据的整合、分析和挖掘，为流域水环境管理提供全面、准确、及时的信息支持。利用数据可视化技术，直观展示水环境质量状况、污染源分布、水质变化趋势等信息，为政府部门制定水环境保护政策、规划和措施提供科学依据，为流域水环境的综合整治和生态修复提供决策支持。
