一、项目背景与目标

1.1项目背景

为贯彻《中华人民共和国长江保护法》、《水污染防治法》等法律法规，落实水利部、生态环境部关于水电站生态流量泄放的管理要求，保障河道生态健康，防止河道脱水、断流，需对水电站下泄的生态流量进行持续性、准确性的在线监测。

1.2系统目标

实时监测：24h不间断监测生态流量泄放点的瞬时流量、累计水量、水位、现场图像/视频等数据。

超标预警：当生态流量泄放值低于核定阈值时，系统自动触发多级报警机制。

数据管理：实现监测数据的自动采集、存储、统计、分析和报表生成。

远程监管：为水电站运营方、水利、环保等监管部门提供统一的远程监管平台，实现信息共享与协同管理。

证据留存：通过图像/视频方式，为监管执法提供。

二、系统设计原则

可靠性：选用高精度、高稳定性的监测设备，适应野外恶劣环境。

准确性：采用国家认可的流量计量方法，确保数据真实有效。

实时性：数据采集与传输频率可调，确保监管部门能掌握最新动态。

安全性：系统具备数据加密、防篡改、故障自诊断等功能。

扩展性：预留接口，便于未来系统扩容或与其它平台（如河长制平台）对接。

易维护性：系统结构简洁，设备维护方便，降低长期运营成本。

三、系统组成

本系统由现场监测层、数据传输层、平台应用层三部分组成。

3.1现场监测层（监测站点）

核心设备：流量/水位监测仪表

方案一：雷达流速流量计

原理：非接触式测量，通过雷达波测量水面流速，结合断面参数计算流量。

适用场景：明渠、标准堰槽、不受水质、泥沙影响。

优点：安装简便，不破坏水流结构，维护量小。

方案二：超声波明渠流量计

原理：在特定堰槽（如巴歇尔槽、三角堰）上，通过测量水位，根据水位-流量关系曲线计算出流量。

适用场景：需建设标准计量堰槽，精度高。

优点：测量精度高，是法定的流量计量方式之一。

方案三：多普勒超声波流量计

原理：接触式测量，通过测量水中颗粒物的运动速度来计算流速和流量。

适用场景：满管或非满管管道、渠道，适用于含一定泥沙的水体。

优点：可同时测量流速、水位，直接输出流量。

辅助设备：

视频监控系统：安装防水防尘摄像头，对泄放口进行实时视频监控和定时图片抓拍，实现“视”与“数”的联动印证。

数据采集传输终端（RTU）：负责采集流量计、水位计、摄像头的数据，并进行初步处理和打包，通过通信网络上传。

供电系统：根据现场条件，可选择市电、太阳能+蓄电池等方式。

立杆与防护箱：为设备提供安装基础和物理保护。

3.2数据传输层

通信方式：

4G/5G无线网络：主流选择，覆盖广，部署灵活，传输速率高。

有线光纤：适用于距离机房较近、有条件的站点，稳定性极高。

北斗/卫星通信：作为极端偏远、无信号地区的备用方案。

通信协议：采用标准的环保协议（如HJ212）、Modbus、HTTP等，确保与各级监管平台顺利对接。

3.3平台应用层（软件平台）

平台采用B/S架构，用户通过浏览器即可访问，分为水电站子站和监管中心平台。

核心功能模块：

①实时监控大屏：GIS地图总览所有站点位置和状态，动态显示各站点的实时流量、水位、设备状态、视频画面。

②数据查询与分析：

历史数据查询（流量、水位、图像/视频）。

数据曲线分析（日、月、年流量过程线）。

数据统计报表（生成日报、月报、年报，计算达标率）。

③预警报警管理：

设置生态流量阈值。当实测流量低于阈值时，系统通过平台告警、声音、短信、APP推送等方式通知相关负责人。

报警记录查询与处理跟踪。

④视频监控模块：支持实时调阅、云台控制、历史录像回放和图片抓拍查询。

⑤设备运维管理：远程配置设备参数，监测设备运行状态（如电量、信号强度），故障告警。

⑥权限管理：为水电站用户、区县、市级等不同层级的管理人员分配不同的数据查看和操作权限。

四、系统实施关键点

监测断面选址：必须选择在生态泄放设施下游水流平稳、断面规整的河段，确保测量准确性。

设备选型与校准：根据现场具体水力条件（如流速范围、含沙量、有无堰槽）选择最合适的流量计，并定期进行现场校准。

通信保障：确保监测点有稳定、不间断的通信信号。

防雷与接地：野外设备必须做好防雷措施，保证系统安全。

核定阈值设定：以主管部门核定的生态流量值为准，在平台中精确设置。

五、实施步骤

1.现场勘察：确定监测点位、通信条件、供电方式。

2.方案设计：出具详细的设备清单、施工图纸和技术方案。

3.设备安装与调试：土建施工、设备安装、系统联调、数据比对。

4.平台部署与培训：部署软件平台，对用户进行操作培训。

5.试运行与验收：进行不少于30天的试运行，稳定后申请主管部门验收。

6.运维服务：提供长期的设备维护、数据支持和技术服务。

六、方案优势总结

一体化集成：将流量监测、视频监控、数据远传、平台管理融为一体。

证据链完整：“数据+图像”双重记录，形成完整的监管证据链，有效避免争议。

智能高效：自动预警、自动报表，极大提升监管效率和精准度。

合规性强：完全符合当前国家对于水电站生态流量下泄的在线监管要求。