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水情自动测报系统技术方案

一、项目概况与建设目标

（一）项目概况

本项目针对XX流域（或区域）水情监测需求，建设覆盖河道、水库、灌区、水文站等关键监测点的自动测报系统。项目覆盖范围XX平方公里，涉及XX个监测站点（含河道水位站XX个、水库雨量水位站XX个、流量监测站XX个、墒情监测站XX个），需实现水情数据实时采集、远程传输、集中管理与智能预警，为防汛抗旱、水资源优化配置、水利工程调度提供数据支撑。

（二）建设目标

数据精准目标：水位监测误差≤±2cm，雨量监测误差≤±4%，流量监测误差≤±5%，数据采集准确率≥99.8%；

传输高效目标：数据采集周期可配置（1-60分钟可调），紧急情况下实时传输，数据传输成功率≥99.5%；

预警及时目标：超阈值水情自动触发预警，预警信息10分钟内推送至相关责任人；

管理智能目标：实现数据可视化展示、历史数据查询、趋势分析、报表自动生成，支持多终端访问；

稳定可靠目标：系统平均无故障运行时间（MTBF）≥8000小时，恶劣天气（暴雨、台风、低温）下正常工作。

二、系统总体架构

采用“分层分布式”架构，分为感知层、传输层、平台层、应用层四层，确保系统扩展性强、维护便捷：

（一）感知层

作为数据采集终端，部署于各监测站点，负责采集水位、雨量、流量、墒情、水质（可选）等核心数据，核心设备包括：

水位传感器：采用超声波/雷达/压力式传感器（根据监测场景选型），支持RS485接口，测量范围0-20m；

雨量传感器：翻斗式雨量计，分辨率0.1mm，具备防堵、防冻功能；

流量传感器：多普勒超声波流量计/电磁流量计，支持流速、流量同步测量；

墒情传感器：土壤温湿度传感器，测量深度0-50cm，精度±1%；

数据采集终端（RTU）：工业级设计，支持多传感器接入，具备数据存储、协议转换、远程控制功能，防护等级IP68。

（二）传输层

负责数据从感知层到平台层的稳定传输，采用“主备链路”设计，确保传输不中断：

主链路：4G/5G无线网络，支持全网通，适应偏远地区信号覆盖；

备用链路：北斗短报文通信（无公网信号区域）+光纤通信（近城区站点）；

传输协议：采用SL651-2014《水文监测数据通信规约》、MQTT协议，支持数据加密传输，防止篡改。

（三）平台层

作为系统核心枢纽，部署于云服务器或本地机房，实现数据接收、存储、处理与调度：

数据接收服务器：接收各站点传输数据，进行格式解析与校验；

数据库服务器：采用MySQL+Redis架构，存储实时数据、历史数据、设备状态数据，支持海量数据高效检索；

应用服务器：部署系统核心业务逻辑，包括数据处理、预警计算、报表生成等；

安全防护设备：防火墙、入侵检测系统（IDS）、数据加密模块，保障平台安全。

（四）应用层

面向用户提供多样化服务，支持PC端、移动端（APP/小程序）、大屏展示等多终端访问：

数据可视化模块：以地图、图表形式展示实时水情、设备状态，支持监测点定位与详情查询；

数据管理模块：历史数据查询、数据导出、异常数据标注与修正；

预警预报模块：自定义预警阈值，支持短信、APP推送、语音电话等多渠道预警；

报表统计模块：自动生成日报、周报、月报，支持自定义报表模板；

设备管理模块：远程监控设备运行状态，支持远程配置、固件升级、故障报警。

三、核心功能设计

（一）数据采集功能

自动采集：按预设周期（1-60分钟）自动采集水位、雨量、流量等数据，支持定时采集与触发采集（如雨量超阈值时）；

手动采集：支持远程手动发起数据采集，用于设备调试或紧急数据补充；

数据存储：RTU本地存储容量≥16GB，可缓存3个月以上数据，网络恢复后自动补传，避免数据丢失。

（二）数据传输功能

多链路切换：主链路（4G/5G）故障时，自动切换至备用链路（北斗/光纤），切换时间≤30秒；

数据加密：采用AES-256加密算法对传输数据进行加密，确保数据安全；

断点续传：网络中断后，数据缓存于RTU，网络恢复后继续传输未发送数据。

（三）数据处理与分析功能

数据校验：采用逻辑校验（如水位突变检测）、阈值校验（如雨量超量程检测），自动识别异常数据并标注；

数据计算：自动计算日雨量、月雨量、平均水位、最大流量等统计指标；

趋势分析：基于历史数据生成水位、流量变化趋势曲线，支持同比、环比分析。

（四）预警功能

多级预警：支持蓝色、黄色、橙色、红色四级预警，可按监测点、指标自定义预警阈值；

多渠道推送：预警信息通过短信、APP推送、语音电话、微信小程序通知等方式推送至预设联系人；

预警反馈：接收预警人员确认反馈，形成预警处置闭环。

（五）设备远程管理功能

状态监控：实时查看设备供电状态、信号强