厦门海川润泽水雨情自动测报系统在小型病险水库的应用

2026年04月02日 11:55

　　一、引言

　　小型水库作为区域水资源调配与防洪减灾的关键基础设施，其安全运行直接关系到下游居民生命财产安全及生态环境稳定。然而，受限于建设年代久远、设计标准偏低及维护资金短缺等因素，大量小型水库存在坝体渗漏、结构老化等病险问题，在极端降雨事件中易引发溃坝风险。传统人工巡检与经验调度模式难以满足动态监测需求，亟需构建智能化监测体系以提升风险预警能力。厦门海川润泽物联网科技有限公司依托自主研发的水雨情自动测报系统，通过集成多类型传感器、智能传输终端与数据分析平台，为小型病险水库提供全链条安全保障方案。

　　二、系统架构与核心技术

　　厦门海川润泽水雨情自动测报系统采用“感知-传输-平台-应用”四层架构设计，涵盖数据采集、实时传输、智能分析及预警响应全流程，其核心技术优势体现在以下方面：

　　(一)高精度感知层设备

　　雨量监测设备

　　采用HC-YL9072翻斗式雨量筒与HC-YL9000称重式雨量计，分辨率达0.2毫米，可精准捕捉短时强降雨过程。翻斗式雨量筒通过机械翻斗触发脉冲信号，实现降雨量实时计量;称重式雨量计则通过压力传感器直接测量集水桶重量变化，消除翻斗卡滞等机械故障风险，适用于高黏度降水或固态降水监测。

　　水位监测设备

　　部署HCRZ-LD100平板雷达水位计与HC-DMJS100地埋式水位监测仪。雷达水位计采用24GHz调频连续波技术，通过阵列式天线发射雷达波并接收回波，可穿透雨雾、水汽等干扰，实现非接触式水位测量，精度达±1毫米;地埋式水位监测仪专为城市内涝、隧道积水等场景设计，集成超声波液位传感器与LoRa无线通信模块，支持毫米级分辨率与5年免维护运行，适用于水库溢洪道、排水口等关键节点监测。

　　渗流监测设备

　　配置HC-SP100振弦式渗压计，通过测量钢弦振动频率变化反映孔隙水压力，量程覆盖0-3MPa，分辨率0.01%FS。设备采用全不锈钢结构与防雷设计，可长期埋设于坝体内部，实时监测渗流压力变化，为坝体稳定性评估提供数据支撑。

　　(二)智能传输层终端

　　HC-TX90S遥测终端机

　　作为系统核心数据枢纽，支持4G/5G、LoRa、北斗短报文等多模通信，可同时接入雨量计、水位计、渗压计等16路传感器信号。终端集成边缘计算模块，具备数据预处理、异常值过滤及本地存储功能，支持断网续传与远程参数配置，确保在偏远山区或通信盲区数据传输稳定性。

　　HC-GW100物联网网关

　　针对多设备协同监测场景，网关提供RS485、以太网、Wi-Fi等多元接口，支持Modbus、OPC UA等工业协议转换，可无缝对接第三方监测设备。设备采用工业级设计，工作温度范围-40℃至+85℃，具备IP68防护等级与电磁兼容认证，适应水库恶劣环境长期运行。

　　(三)云端分析平台

　　数据治理与存储

　　平台基于SQL数据库构建分布式存储架构，支持历史数据长期保存与快速检索。通过数据清洗、校验与补全算法，消除传感器漂移、通信丢包等噪声干扰，确保数据质量。

　　智能分析与预警

　　集成LSTM神经网络模型，结合历史降雨-水位数据训练，可提前6-12小时预测水库水位变化趋势。系统预设多级预警阈值，当监测数据超过警戒水位、最大渗流压力或降雨强度阈值时，自动触发声光报警、短信推送及APP通知，并联动应急指挥模块生成抢险资源调度方案。

　　可视化决策支持

　　提供GIS电子地图与三维数字孪生界面，实时展示水库水位、降雨量、渗流压力等参数空间分布。通过热力图、趋势曲线等可视化工具，辅助管理人员快速定位风险点，制定预泄洪、加固抢险等决策。

　　三、系统在小型病险水库的关键应用场景

　　(一)坝体结构安全监测

　　小型病险水库坝体多存在裂缝、渗漏等隐患，传统人工巡检难以覆盖全坝段。海川润泽系统通过部署渗压计与分布式光纤传感网络，可实时监测坝体渗流场变化。当渗流压力突增或出现异常渗透路径时，系统自动标记风险区域并推送预警，指导管理人员采取灌浆堵漏或导渗减压措施，防止渗漏通道扩展引发溃坝。

　　(二)极端降雨响应

　　在短时强降雨过程中，系统通过高精度雨量计与水位计联动监测，实时计算入库流量与水库调蓄能力。当预测水位将超过溢洪道启闭水位时，系统自动生成预泄洪方案，包括闸门开启高度、泄流时长及下游河道安全流量控制，避免洪水漫顶风险。同时，通过北斗短报文通信保障极端天气下数据传输可靠性，防止因公网中断导致调度滞后。

　　(三)多源数据融合分析

　　系统整合气象部门降雨预报、水库历史运行数据及周边地形信息，构建洪水演进模型。通过模拟不同降雨情景下水库水位变化，优化防洪库容分配策略。例如，在连续降雨过程中，系统可结合土壤含水率监测数据，动态调整预泄洪时机，平衡防洪安全与水资源利用需求。

　　(四)应急指挥与公众教育

　　系统支持多级用户权限管理，水利部门、应急管理局及乡镇管理人员可通过PC端或移动APP实时查看监测数据与预警信息。在突发险情时，系统自动生成应急预案，包括人员撤离路线、物资调配方案及媒体发布话术。同时，通过现场LED屏与无线广播向周边居民播报险情等级与避险指引，提升公众防灾意识。

　　四、系统技术优势与适应性设计

　　(一)环境适应性强化

　　针对小型水库分布偏远、供电困难的特点，系统采用太阳能+锂电池双供电模式，设备功耗低于0.5W，支持连续7天阴雨天气正常运行。传感器外壳采用IP68防护等级与三防漆处理，可抵御盐雾、腐蚀及机械冲击，适应水库潮湿、多尘环境。

　　(二)通信冗余保障

　　构建“4G/5G+LoRa+北斗”混合通信网络，优先使用公网传输数据，当公网信号中断时自动切换至LoRa低功耗广域网或北斗短报文，确保关键数据不丢失。传输协议采用MQTT与CoAP双通道设计，兼顾实时性与可靠性需求。

　　(三)模块化扩展能力

　　系统采用开放式架构，支持根据水库规模与监测需求灵活增减设备。例如，在需监测水质时，可快速接入pH值、溶解氧等传感器;在需监测大坝变形时，可集成GNSS接收机与倾角传感器，构建“水雨情+结构安全”综合监测体系。

　　(四)全生命周期服务