生态环境网络水雨情流量监测建设项目方案

生态环境保护区

一、建设背景

生态环境监测是生态文明建设的重要基础，随着我国经济社会的快速发展，生态环境问题日益复杂，对生态环境监测的全面性、准确性和时效性提出了更高要求。当前，我国生态环境面临着大气污染、水污染、土壤污染、生态破坏等多重压力，极端天气事件和生态环境突发事件频发，亟需构建覆盖全要素、全区域、全时段的生态环境网络监测体系，为生态环境管理、污染防治、生态保护和决策提供科学依据。

从行业层面看，《“十四五”生态环境监测规划》明确提出，要构建“天地一体、上下协同、信息共享”的生态环境监测网络，提升生态环境监测的自动化、智能化水平。《关于推进生态环境监测体系与监测能力现代化的若干意见》也强调，要完善生态环境监测网络，强化监测数据质量管理，提高监测信息服务水平。在此背景下，开展生态环境网络监测建设项目，是落实国家生态环境保护战略、提升生态环境治理能力的重要举措。

二、项目现状

监测网络覆盖不全：现有生态环境监测站点主要集中在城市和重点区域，农村、偏远地区和生态脆弱区的监测站点稀疏，存在大量监测盲区。例如，农村地区的土壤污染监测站点覆盖率不足30%，难以全面掌握农村土壤环境质量状况；生态脆弱区的生态监测站点缺乏，无法及时了解生态系统的变化趋势。

监测要素不完整：传统生态环境监测以常规污染物监测为主，对新型污染物、生态系统指标、气候变化因子等监测能力不足。例如，对微塑料等新型污染物的监测能力薄弱；对生物多样性、生态系统服务功能等生态指标的监测缺乏系统性，难以满足生态环境保护和修复的需求。

自动化和智能化水平低：多数监测站点仍依赖人工采样和实验室分析，自动化监测设备覆盖率低，数据采集频率低、时效性差。例如，手工采样的水质监测数据通常每月一次，无法及时反映水质的动态变化；大气监测设备的智能化水平不足，难以实现污染物来源解析和预警预报。

数据共享和协同不足：不同部门、不同地区的生态环境监测数据标准不统一，缺乏有效的数据共享平台和协同机制，形成“信息孤岛”。例如，生态环境部门、水利部门、农业农村部门的监测数据难以互通共享，影响了对生态环境问题的综合分析和治理。

运维保障能力薄弱：监测设备的运维管理缺乏规范化和专业化，设备故障率高、维护不及时，影响了监测数据的连续性和可靠性。例如，偏远地区的监测设备因交通不便、维护人员缺乏，故障处理时间长，导致数据缺失；监测设备的校准和质控措施不到位，数据准确性难以保证。

武汉水测家助力生态环境保护区水雨情流量监测

三、建设思路

完善监测网络布局：按照“全域覆盖、重点突出”的原则，加密农村、偏远地区和生态脆弱区的监测站点，拓展新型污染物、生态系统指标等监测要素，构建覆盖大气、水、土壤、生态、气候变化等全要素的生态环境监测网络。

提升自动化和智能化水平：推广应用先进的自动化监测设备和智能传感器，实现监测数据的实时采集、传输和分析。利用物联网、大数据、人工智能等技术，开发智能监测平台，实现污染物来源解析、预警预报和决策支持。

建立数据共享和协同机制：制定统一的监测数据标准和传输协议，搭建生态环境监测数据共享平台，实现跨部门、跨地区的数据互通共享。建立部门协同机制，加强生态环境监测与管理、执法的联动，提高生态环境治理的整体性和有效性。

强化运维保障体系：建立专业化的运维队伍，完善运维管理制度和技术规范，加强监测设备的定期校准和质控，提高设备的运行稳定性和数据可靠性。利用远程运维技术，实现设备的远程诊断和维护，降低运维成本。

加强人才队伍建设：通过引进专业人才、加强培训等方式，提高监测人员的专业素质和技术水平。建立健全监测人员考核评价机制，激发监测人员的工作积极性和创造性。

武汉水测家助力生态环境保护区水雨情流量监测

四、硬件感知体系

1、大气环境监测设备

常规污染物监测设备：在城市、工业园区、交通干线等区域安装多参数大气监测站，实时监测PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO等常规污染物浓度。设备采用高精度传感器和先进的分析技术，如β射线法、化学发光法、紫外吸收法等，确保监测数据的准确性和可靠性。

新型污染物监测设备：在重点区域部署PFAS、微塑料、VOCs（挥发性有机物）等新型污染物监测设备。例如，采用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）监测VOCs浓度，利用高分辨质谱仪监测PFAS含量，实现对新型污染物的精准监测。

气象参数监测设备：配置气象站，监测气温、气压、湿度、风速、风向、降雨量等气象参数，为大气污染扩散模型提供基础数据支持。气象站采用高精度传感器和无线通信技术，实现气象数据的实时采集和传输。

2、水环境监测设备

地表水监测设备：在河流、湖泊、水库等地表水水体安装多参数水质监测站，实时监测水温、pH、溶解氧、电导率、浊度、COD、氨氮、总磷、总氮等水质指标。设备采用模块化设计，可根据需求灵活配置监测参数，支持自动采样、自动校准和自动清洗功能。

地下水监测设备：在地下水重点区域部署地下水监测井和传感器，监测地下水水位、水质等指标。采用压力式水位计监测水位变化，利用多参数水质传感器监测水质参数，实现地下水的动态监测。

新型污染物监测设备：在重点流域和水源地安装微塑料、抗生素、内分泌干扰物等新型污染物监测设备。例如，利用流式细胞仪监测水体中的微塑料颗粒，采用液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）监测抗生素含量，为水环境风险评估提供数据支持。

3、土壤环境监测设备

土壤理化性质监测设备：在农田、建设用地、矿区等区域安装土壤监测站，监测土壤pH、有机质、重金属（如镉、汞、砷、铅、铬等）、养分（如氮、磷、钾）等理化性质指标。设备采用便携式土壤传感器和自动采样装置，实现土壤数据的实时采集和分析。

土壤生物指标监测设备：部署土壤生物传感器，监测土壤微生物群落、土壤酶活性等生物指标，评估土壤生态功能。例如，利用DNA测序技术分析土壤微生物多样性，通过酶活性测定仪监测土壤酶活性变化，为土壤生态修复提供依据。

4、生态系统监测设备

生物多样性监测设备：在森林、草原、湿地等生态系统安装红外相机、鸟类声波监测仪、动物追踪器等设备，监测生物物种数量、分布和活动规律。利用无人机搭载高分辨率成像设备，实现生态系统的宏观监测和动态评估。

生态系统服务功能监测设备：部署通量观测系统，监测生态系统的碳通量、水通量、能量通量等服务功能指标。例如，利用涡度相关法测量生态系统与大气之间的CO2交换通量，为碳汇核算和气候变化研究提供数据支持。

5、数据采集与传输设备

武汉水测家遥测终端机（RTU）：为每个监测站点配备高性能RTU，负责采集各类监测设备的数据，进行数据预处理、存储和加密。RTU支持多种通信协议，如Modbus、TCP/IP、MQTT等，可通过4G/5G、光纤、卫星通信等网络将数据传输至监测中心。

通信网络设备：构建“4G/5G+光纤+卫星通信”多网融合的通信网络。在信号良好区域采用4G/5G网络传输数据；在偏远地区和通信盲区使用卫星通信作为备份，确保数据传输的连续性和可靠性。配备通信天线、交换机、路由器等网络设备，保障通信网络的稳定运行。

保护区河道断面测量

6、辅助设备

视频监控设备：在重点监测站点安装高清智能摄像头，实时监控监测设备运行状态、周边环境和人为活动，为监测数据的真实性和可靠性提供佐证。摄像头支持AI识别功能，可自动识别异常行为并报警。

供电与防护设备：采用太阳能、风能等新能源与市电混合供电方式，为偏远地区的监测设备提供稳定电源。配备UPS不间断电源，防止断电导致数据丢失。对监测设备进行防水、防尘、防腐蚀处理，提高设备的环境适应能力。

数据测量

五、场景应用

环境质量监测与评估：通过覆盖全要素的生态环境监测网络，实时采集大气、水、土壤、生态等环境质量数据，为环境质量评价和污染源解析提供科学依据。例如，利用大气监测数据，分析PM2.5的浓度变化和来源构成，为大气污染防治措施的制定提供支持；通过水质监测数据，评估地表水和地下水的环境质量状况，为水环境保护和治理提供依据。

生态系统保护与修复：利用生态系统监测设备，实时监测生物多样性、生态系统服务功能等指标，为生态系统保护和修复提供数据支持。例如，通过红外相机和鸟类声波监测仪，监测野生动物的数量和分布变化，为自然保护区的管理和生物多样性保护提供依据；利用通量观测系统，测量生态系统的碳通量，为碳汇交易和生态补偿提供数据支撑。

环境污染预警与应急响应：利用智能监测平台和预警模型，对监测数据进行实时分析和预测，及时发现环境污染隐患，发出预警信息。例如，当大气污染物浓度超过预警阈值时，系统自动发出预警，通知相关部门采取应急措施；在水质突发污染事件中，通过实时监测数据，快速定位污染源，为应急处置提供决策支持。

环境管理与决策支持：通过生态环境监测数据共享平台，实现跨部门、跨地区的数据互通共享，为环境管理和决策提供全面的数据支持。例如，生态环境部门、水利部门、农业农村部门等共享监测数据，协同制定流域综合整治方案；利用大数据分析技术，对长期监测数据进行挖掘和分析，为环境政策的制定和评估提供科学依据。

气候变化应对：通过监测气候变化因子和生态系统的响应，为气候变化应对提供数据支持。例如，利用通量观测系统，测量生态系统的碳汇能力，为国家碳达峰、碳中和目标的实现提供数据支撑；通过监测冰川、冻土、海平面等变化，为气候变化影响评估和适应策略的制定提供依据。

公众参与和信息公开：通过生态环境监测数据的公开和共享，提高公众的环境意识和参与度。例如，将实时监测数据通过政府网站、手机APP等渠道向公众发布，让公众了解身边的环境质量状况；开展环境监测科普活动，邀请公众参与环境监测过程，增强公众的环境保护意识。