界河航道水文监测系统的感知方案,智慧航道
大河水文站
一、项目背景
界河航道是跨省或跨区域的重要水上通道，其水文状况不仅影响航运安全，还涉及防洪、水资源调配等多方面。准确监测掌握界河航道的水位、流速、流量、降雨量等水文信息，对于保障船舶航行安全、开展航道养护、进行防洪减灾以及促进区域间合作与交流至关重要。同时，随着智慧交通、智慧航道、智慧水利建设的推进，对界河航道水文监测的智能化、精准化、实时化、网格化提出了更高要求。
二、现状问题
1.监测能力不足：部分界河航道区域的水文监测站点分布稀疏，难以全面覆盖航道范围，导致无法准确获取完整的水文数据。
2.设备陈旧落后：现有的一些监测设备老化，测量精度低，数据传输稳定性差，不能满足实时监测和快速响应的需求。
3.数据共享困难：由于涉及不同区域或国家的管理，数据标准不统一，信息共享机制不完善，阻碍了对界河航道水文状况的综合分析和协同管理。
某省市交界河道流量在线监测案例图
三、解决思路
1.完善监测网络：合理规划并增设监测站点，丰富监测要素，构建全面、立体的监测网络，提升对界河航道水文信息的感知能力。
2.升级监测设备：采用先进的传感器和监测技术，提高设备的测量精度、可靠性和数据传输能力。
3.建立共享平台：制定统一的数据标准和规范，搭建数据共享平台，促进不同管理主体间的数据交流与合作，实现信息资源整合。
四、硬件感知体系
1. 流量监测：采用雷达流量计SCJ-LL21在线监测水位、流速和流量，非接触式测量河道流量。也可以多个流速仪配合流量计构成阵列式雷达波测流系统。
2. 水位监测：部署武汉水测家雷达水位计SCJ-LD40，利用雷达波反射原理，非接触式测量水位。不受水质、漂浮物等因素影响，测量精度高，适合界河航道复杂的水环境。
3. 雨量监测：使用翻斗式雨量计，通过收集降雨使翻斗翻动的次数来计量降雨量，结构简单、测量准确。
4.数据传输与控制：配置遥测终端（RTU），将各类传感器采集的数据进行计算、编码、存储，并通过通信网络（如4G/5G、北斗卫星通信等）传输至中心平台。同时，可接收中心平台的指令，实现对前端设备的远程控制。选择经过水利部检测认证的产品，如武汉水测家SCJ-RTU01遥测终端机，支持多种通信协议，具备低功耗、高可靠性的特点
5.供电系统：对于具备市电条件的站点，采用市电供电；对于偏远、无市电的站点，配备太阳能板及支架、太阳能充电控制器等，利用太阳能供电，确保设备持续稳定运行。
6.防雷设施：为各监测站点安装防雷装置，防止雷击对设备造成损坏，保障设备和人员安全。
五、场景应用
1.航运安全保障：实时监测航道的水位和流速，为船舶提供准确的航行信息，帮助船舶合理规划航线、调整航速，避免搁浅、触礁等事故发生。例如，在水位较低时，及时通知船舶注意吃水深度；在流速较大时，提醒船舶注意航行安全。
2.航道养护管理：通过监测水位、流速、流量等数据，分析航道的冲淤变化情况，为航道疏浚、整治等养护工作提供科学依据。比如，根据流速和流量数据判断泥沙的输移情况，确定需要重点疏浚的区域。
3.防洪减灾预警：结合降雨量、水位等数据，建立洪水预警模型。当监测到降雨量达到一定阈值或水位超过警戒水位时，及时发出预警信息，通知相关部门和沿岸居民采取防洪措施，如提前做好物资储备、组织人员疏散等。
4.水资源管理：监测界河航道的水量变化，为水资源的合理调配提供数据支持。在干旱季节，合理分配水资源，保障沿岸生产生活用水需求；在汛期，科学调度，确保行洪安全。
5.生态环境保护：通过监测水文数据，结合水质监测信息（若有相关扩展监测需求），评估界河航道的生态环境状况，为生态流量保障、水生态修复等提供决策依据，维护界河生态系统平衡。
六、中心平台建设
“一张图”展示模块：将界河航道的地理信息与各类水文监测数据进行融合展示，通过直观的地图界面，实时呈现各监测站点的位置、状态以及水文数据的空间分布情况。
业务管理模块：对监测站点信息、设备档案、维护计划等进行管理，实现对整个监测系统的日常运营维护管理。
水文数据监测模块：实时接收、存储和显示各前端设备采集的水位、流速、流量、降雨量等水文数据，并支持历史数据查询。
水文数据质量控制模块：对采集的数据进行质量检查、异常值判断和修正，确保数据的准确性和可靠性。
预警管理模块：设置各类水文要素的预警阈值，当监测数据超过阈值时，自动发出预警信号，并可通过短信、邮件、平台弹窗等多种方式通知相关人员。
报表统计模块：根据用户需求，对水文数据进行统计分析，生成各类报表和图表，如日报表、月报表、年报表，以及水位变化曲线、流量过程线等。
气象数据集成模块：接入气象部门的相关数据，如气温、风速、风向等，结合水文数据进行综合分析，提高对界河航道水文状况变化的预测能力。
系统管理模块：负责用户权限管理、系统参数设置、数据备份与恢复等系统运维工作。
