一、項(xiàng)目背景與目標(biāo)

小型水庫作為區(qū)域防洪減災(zāi)、農(nóng)業(yè)灌溉、水資源調(diào)配的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其安全運(yùn)行直接關(guān)系到下游群眾生命財(cái)產(chǎn)安全與區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)穩(wěn)定。當(dāng)前多數(shù)小型水庫存在監(jiān)測設(shè)施簡陋、數(shù)據(jù)采集滯后、人工依賴度高、報(bào)警響應(yīng)不及時(shí)等問題，難以應(yīng)對(duì)極端天氣引發(fā)的洪澇風(fēng)險(xiǎn)，亟需構(gòu)建自動(dòng)化、智能化的雨水情監(jiān)測系統(tǒng)，補(bǔ)齊運(yùn)維管理短板。

1. 實(shí)現(xiàn)降水量、庫水位等核心指標(biāo)的24小時(shí)自動(dòng)采集、實(shí)時(shí)傳輸與精準(zhǔn)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)采集精度與頻次符合行業(yè)規(guī)范。

2. 搭建多級(jí)報(bào)警機(jī)制，異常數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)告警，支撐防汛指揮快速響應(yīng)與科學(xué)調(diào)度。

3. 構(gòu)建一體化數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化展示、分析統(tǒng)計(jì)與信息共享，適配省、市、縣及水庫管理單位分級(jí)管控需求。

4. 系統(tǒng)具備高可靠性、低功耗、易維護(hù)特性，適應(yīng)小型水庫偏遠(yuǎn)、供電不穩(wěn)定等復(fù)雜現(xiàn)場環(huán)境。

二、系統(tǒng)架構(gòu)

小型水庫雨水情監(jiān)測系統(tǒng)采用分層部署、數(shù)據(jù)貫通、上下聯(lián)動(dòng)架構(gòu)，精準(zhǔn)適配點(diǎn)多面廣、運(yùn)維弱、網(wǎng)絡(luò)差的特點(diǎn)，構(gòu)建從數(shù)據(jù)采集到?jīng)Q策支持的完整閉環(huán)：

1. 感知層

作為數(shù)據(jù)源頭，通過多種設(shè)備實(shí)時(shí)捕捉水庫動(dòng)態(tài)，如水位計(jì)、雨量計(jì)、流量計(jì)監(jiān)測庫區(qū)水文數(shù)據(jù);滲壓計(jì)、土壤含水率傳感器盯防壩體安全。高清攝像頭聯(lián)動(dòng)傳感器，水位超標(biāo)即刻抓拍關(guān)鍵部位畫面。匯總數(shù)據(jù)并初步清洗，支持?jǐn)嗑W(wǎng)緩存與自動(dòng)補(bǔ)傳，遇水位驟升自動(dòng)加密采集。

2. 傳輸層

針對(duì)偏遠(yuǎn)庫區(qū)網(wǎng)絡(luò)差異，靈活選擇4G/5G、LORA、WIFI等通信方式。

3. 平臺(tái)層

基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)開發(fā)而來，具備數(shù)據(jù)接入、智能處理、歷史保存等功能，兼容各品牌設(shè)備協(xié)議，統(tǒng)一管理。

4. 應(yīng)用層

提供手機(jī)電腦端的管理端平臺(tái)，手機(jī)APP實(shí)時(shí)查數(shù)據(jù)，收?qǐng)?bào)警語音，上報(bào)險(xiǎn)情;PC平臺(tái)統(tǒng)管轄區(qū)水庫，遠(yuǎn)程調(diào)閾值，聯(lián)動(dòng)聲光報(bào)警。便于掌握區(qū)域防汛態(tài)勢，支撐調(diào)度決策，一鍵生成處置方案。

三、主要功能

1. 多源數(shù)據(jù)自動(dòng)采集

這是系統(tǒng)的基礎(chǔ)核心功能，通過部署在水庫及周邊的各類傳感器，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵雨水情數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、自動(dòng)采集，無需人工現(xiàn)場值守。

- 核心監(jiān)測數(shù)據(jù)：水庫水位(庫水位、汛限水位對(duì)比)、入庫/出庫流量、區(qū)域降雨量(時(shí)段雨量、累計(jì)雨量);

- 擴(kuò)展監(jiān)測數(shù)據(jù)：水庫壩體滲流滲壓、周邊土壤含水率、現(xiàn)場視頻圖像(高清攝像頭抓拍或?qū)崟r(shí)監(jiān)控)、水質(zhì)參數(shù)(如濁度、pH值，可選配)。

- 采集方式：支持定時(shí)采集(如5分鐘/10分鐘一次)和觸發(fā)式采集(雨量突變、水位驟升時(shí)自動(dòng)加密采集頻率)，同時(shí)預(yù)留人工補(bǔ)錄接口，用于特殊情況下的數(shù)據(jù)補(bǔ)充。

2. 數(shù)據(jù)可靠傳輸

解決小型水庫偏遠(yuǎn)地區(qū)信號(hào)不穩(wěn)定的問題，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)向監(jiān)測平臺(tái)的穩(wěn)定傳輸與備份。

- 傳輸方式：支持4G/5G無線傳輸(主流方式)、北斗衛(wèi)星傳輸(無公網(wǎng)信號(hào)的偏遠(yuǎn)山區(qū)備用方案)、LoRa短距離傳輸(傳感器到本地采集終端);

- 數(shù)據(jù)備份：本地采集終端自帶存儲(chǔ)模塊，斷網(wǎng)時(shí)自動(dòng)緩存數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后自動(dòng)補(bǔ)傳，避免數(shù)據(jù)丟失;

- 多端同步：數(shù)據(jù)同步至縣/鄉(xiāng)級(jí)水利管理平臺(tái)、水庫管理員移動(dòng)端，實(shí)現(xiàn)多級(jí)共享。

3. 數(shù)據(jù)處理與智能分析

對(duì)原始采集數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，轉(zhuǎn)化為可直接用于決策的有效信息。

- 數(shù)據(jù)清洗校驗(yàn)：自動(dòng)剔除傳感器故障、信號(hào)干擾導(dǎo)致的異常數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性;

- 趨勢分析：生成水位-時(shí)間曲線、雨量-時(shí)間曲線，自動(dòng)分析水位漲幅、雨量強(qiáng)度變化趨勢，預(yù)判水庫蓄水變化;

- 閾值對(duì)比分析：系統(tǒng)內(nèi)置汛限水位、警戒雨量等關(guān)鍵閾值，實(shí)時(shí)對(duì)比監(jiān)測數(shù)據(jù)與閾值，為報(bào)警提供依據(jù);

- 統(tǒng)計(jì)報(bào)表自動(dòng)生成：按日/周/月自動(dòng)統(tǒng)計(jì)雨量、水位極值、平均數(shù)據(jù)，輸出標(biāo)準(zhǔn)化水利報(bào)表。

4. 多級(jí)報(bào)警通知

這是系統(tǒng)的安全防控核心功能，實(shí)現(xiàn)險(xiǎn)情的早發(fā)現(xiàn)、早通知、早處置。

- 多級(jí)報(bào)警機(jī)制：支持按藍(lán)、黃、橙、紅四級(jí)報(bào)警劃分，觸發(fā)條件可自定義(如水位超汛限50cm為黃色報(bào)警、超100cm為橙色報(bào)警);

- 多渠道告警通知：報(bào)警觸發(fā)后，系統(tǒng)自動(dòng)通過平臺(tái)彈窗、短信、語音電話等方式，推送告警信息至水庫管理員、鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利員、縣級(jí)防汛指揮部門等相關(guān)責(zé)任人;

- 告警聯(lián)動(dòng)：可聯(lián)動(dòng)現(xiàn)場聲光報(bào)警器，提醒水庫周邊群眾注意避險(xiǎn);支持與上游雨量站聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)洪水提前預(yù)判。

5. 可視化監(jiān)控與遠(yuǎn)程管理

讓管理者直觀掌握水庫雨水情狀況，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)管。

- GIS地圖可視化：在電子地圖上標(biāo)注所有小型水庫位置，實(shí)時(shí)顯示各水庫水位、雨量、報(bào)警狀態(tài)，點(diǎn)擊水庫圖標(biāo)可查看詳細(xì)數(shù)據(jù)和視頻畫面;

- 視頻聯(lián)動(dòng)監(jiān)控：支持調(diào)取現(xiàn)場攝像頭實(shí)時(shí)畫面，查看水庫壩體、溢洪道、放水口等關(guān)鍵部位的實(shí)際情況，驗(yàn)證數(shù)據(jù)真實(shí)性;

- 遠(yuǎn)程參數(shù)配置：管理人員可通過平臺(tái)遠(yuǎn)程調(diào)整傳感器采集頻率、報(bào)警閾值等參數(shù)，無需現(xiàn)場操作。

6. 系統(tǒng)管理與數(shù)據(jù)共享

保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和數(shù)據(jù)合規(guī)使用。

- 用戶權(quán)限管理：按角色分配不同權(quán)限(如管理員可修改參數(shù)、查看人員僅可瀏覽數(shù)據(jù))，避免誤操作;

- 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控：實(shí)時(shí)監(jiān)測傳感器、傳輸終端的在線狀態(tài)，設(shè)備故障時(shí)自動(dòng)上報(bào)，方便運(yùn)維人員及時(shí)檢修;

- 上下級(jí)平臺(tái)對(duì)接：支持與市級(jí)、省級(jí)水利大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)向上匯聚，為區(qū)域防汛調(diào)度提供數(shù)據(jù)支撐。

7. 應(yīng)急輔助擴(kuò)展決策功能

部分高級(jí)系統(tǒng)可結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和水文模型，提供應(yīng)急處置建議，比如：水位超限時(shí)，自動(dòng)計(jì)算溢洪道開啟高度建議;根據(jù)上游雨量，預(yù)判入庫洪峰到達(dá)時(shí)間和峰值，輔助制定防汛調(diào)度方案。

四、應(yīng)用場景

1. 汛期防汛應(yīng)急管理

這是系統(tǒng)最關(guān)鍵的應(yīng)用場景，直接保障水庫汛期安全，避免潰壩、漫壩風(fēng)險(xiǎn)。

- 實(shí)時(shí)險(xiǎn)情監(jiān)測：汛期持續(xù)監(jiān)測庫水位、入庫流量、區(qū)域降雨量，當(dāng)水位接近汛限水位、雨量達(dá)到警戒值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)多級(jí)報(bào)警，通過短信、語音、平臺(tái)彈窗同步通知水庫管理員、鄉(xiāng)鎮(zhèn)防汛辦、縣級(jí)水利部門，實(shí)現(xiàn)險(xiǎn)情早發(fā)現(xiàn)、早通知。

- 洪峰預(yù)判與調(diào)度輔助：結(jié)合歷史水文數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可預(yù)判入庫洪峰到達(dá)時(shí)間、峰值水位，輔助防汛指揮部門制定溢洪道開啟、下游群眾轉(zhuǎn)移等應(yīng)急調(diào)度方案。

- 偏遠(yuǎn)水庫無人值守：針對(duì)深山、偏遠(yuǎn)地區(qū)無專人看管的小型水庫，系統(tǒng)通過太陽能供電+北斗/4G傳輸，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無人值守監(jiān)測，解決人少、點(diǎn)多、巡查難的問題。

2. 水庫日常運(yùn)行管理

支撐水庫常態(tài)化運(yùn)維，降低人工成本，提升管理效率。

- 水位與蓄水管控：實(shí)時(shí)監(jiān)測水庫水位變化，自動(dòng)生成水位-時(shí)間曲線，幫助管理員掌握蓄水動(dòng)態(tài)，合理控制出庫流量，避免因蓄水不足或過量影響水庫功能。

- 設(shè)備狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控：系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋傳感器、RTU、攝像頭等前端設(shè)備的在線狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障(如傳感器掉線、供電異常)時(shí)自動(dòng)告警，方便運(yùn)維人員精準(zhǔn)定位故障點(diǎn)，減少現(xiàn)場排查時(shí)間。

- 巡查與臺(tái)賬數(shù)字化：管理員可通過移動(dòng)端APP記錄日常巡查情況(如壩體裂縫、放水設(shè)施狀態(tài))，并與系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，自動(dòng)生成數(shù)字化運(yùn)維臺(tái)賬，替代傳統(tǒng)紙質(zhì)記錄，便于后續(xù)追溯和上級(jí)檢查。

3. 旱期抗旱供水調(diào)度

在枯水期或干旱時(shí)段，系統(tǒng)為農(nóng)業(yè)灌溉、人畜飲水供水調(diào)度提供數(shù)據(jù)支撐。

- 蓄水動(dòng)態(tài)監(jiān)測：持續(xù)跟蹤水庫蓄水量變化，結(jié)合區(qū)域降雨量預(yù)測，判斷水庫供水能力，為水利部門制定抗旱供水計(jì)劃提供依據(jù)。

- 按需放水調(diào)度：根據(jù)下游農(nóng)田灌溉、村鎮(zhèn)供水需求，管理員通過系統(tǒng)查看實(shí)時(shí)水位，遠(yuǎn)程下達(dá)放水指令(需聯(lián)動(dòng)閘門控制設(shè)備)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)供水，避免水資源浪費(fèi)。

4. 多級(jí)水利部門監(jiān)管

實(shí)現(xiàn)水庫-鄉(xiāng)鎮(zhèn)-縣-市四級(jí)數(shù)據(jù)互通，支撐區(qū)域水利統(tǒng)籌管理。

- 區(qū)域水庫態(tài)勢監(jiān)控：縣級(jí)/市級(jí)水利部門通過上級(jí)平臺(tái)，可查看轄區(qū)內(nèi)所有小型水庫的雨水情數(shù)據(jù)、報(bào)警狀態(tài)，在GIS地圖上實(shí)現(xiàn)一屏統(tǒng)覽，便于統(tǒng)籌調(diào)度防汛抗旱資源。

- 數(shù)據(jù)上報(bào)與考核：系統(tǒng)自動(dòng)生成標(biāo)準(zhǔn)化的雨量、水位統(tǒng)計(jì)報(bào)表，可直接對(duì)接省級(jí)水利大數(shù)據(jù)平臺(tái)，完成數(shù)據(jù)上報(bào)任務(wù)，同時(shí)為水庫管理工作考核提供客觀數(shù)據(jù)依據(jù)。

審核編輯 黃宇