随着全球气候变暖,我国降水格局发生明显变化,极端降雨事件频繁发生,给生产生活带来严重影响。同时,我国是典型的南水北调的国家,区域之间水资源分配不均衡,北方出现较严重的水资源短缺。为提高水资源利用效率,保障水安全,迫切需要建立科学合理的水雨情监测预警体系,实现对降雨、河川流量、水质等水文要素的智能化监控。

基于自主知识产权的**RTU遥测终端**能够实现对雨情、水情的精确采集和远传。该终端可根据使用场景需求,通过标准接口采集雨量计、水位计、浊度计等传感器输出信号,进行数据预处理后以无线通信方式将监测数据传送至远端监控中心。终端支持GPRS、CDMA、3G/4G等多种通信方式,确保良好的连接可靠性。采用先进的网络技术,可实现对海量监测点的管理,并进行数据融合分析。

**雨量计**是测量降水量的专用传感器,国产雨量计测量原理采用翻斗法,输出脉冲信号。其可配合遥测终端使用,设置在重点区域,实现对雨情的自动监测。相比人工监测,其优点是提供连续的降雨记录,监测范围广,响应灵敏,有利于降雨过程特征的提取。收集的信息可用于洪水预警系统中,进行小时级的降雨预报。

**雷达水位计**是应用导波雷达技术监测水位的新设备,可实现大江大河等宽幅水体的精确水位测量。相比传统的导杆式和压力式水位计,此产品精度高、响应快,不受水质和气候影响,可实现全天候自动监测。设备可安装在河岸处,远距离监测对岸水位,用于防洪预警系统中。

**雷达流量计**利用多普勒雷达技术,对河道横截面平均流速进行测量,结合河道几何特性,计算河流流量。相比涡轮流量计,其优点是非接触式监测,避免水力损坏,计算结果直观可视化。该设备可设置在江河干流上,实现大范围流量监测,为水资源评价和调度提供科学依据。

而**GNSS接收机**可获取水体边界高程信息,用于监测湖泊、水库水位变化,与遥感结果相补充,评估水域面积扩张情况。该技术精度高达厘米级,可满足水位监测需求。

综合利用上述设备,可构建精细化的水雨情监测网络,具体架构如下:

1. 在重点城市、滨水区等降水监测点设置雨量计,监测降雨过程,获取降雨强度、累计量等参数。采用移动通信网络实现数据传输。

2. 在江河流域设置雷达水位计,监测水位变化情况。同时在河道关键断面设置雷达流量计,计算流量过程线。

3. 在江河中游、下游江面设置多参数水质在线监测设备,监测水温、pH、溶解氧、电导率等参数。

4. 在湖泊设置GNSS 接收机,采集周边水域高程数据。

5. 所有监测站点通过VPN专线或公网访问方式,实时传输数据至水情监测中心。中心服务器对海量监测数据进行汇总管理,并利用数据库、GIS 等技术进行关系分析。

6. 通过智能分析算法,预测洪水风险,进行汛情预警发布。资料可提供给水利水电调度及防洪部门,用于科学调度。

通过构建上述水雨情监测预警系统,可实现对重要河流、湖泊的全面监视,获取水文水质参数信息,为水资源管理和水旱灾害预防提供决策支持。相比传统人工统计方法,该方案可扩大监测范围,提高数据精度,实现对突发灾害事件的快速响应。本方案运用了自主研发的高精度水情遥感设备,可减少系统运维成本,提升监测质量。随着监测网络建设的不断完善,必将推动我国水资源科学管理能力整体提升,保障国家水安全。