一、項目背景

河道作為生態(tài)系統(tǒng)的重要載體，承擔著水資源供給、防洪排澇、生態(tài)調(diào)節(jié)等多重功能。然而當前河道治理面臨水質(zhì)污染、岸線破壞、洪澇風險、生態(tài)退化等諸多挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)“人工巡檢+定點監(jiān)測”模式存在覆蓋范圍有限、數(shù)據(jù)滯后、應(yīng)急響應(yīng)緩慢、監(jiān)管效率低下等痛點，難以滿足“精準治理、科學管控”的現(xiàn)代化河道管理需求。

河道自動在線監(jiān)測系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生等技術(shù)，打造河道自動在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對河道全要素的實時感知、智能報警、精準溯源與科學決策，推動河道治理從被動應(yīng)對向主動預防轉(zhuǎn)型。

二、系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用“感知層-傳輸層-平臺層-應(yīng)用層”的四層架構(gòu)設(shè)計，各層協(xié)同聯(lián)動，構(gòu)建全流程、閉環(huán)式的河道監(jiān)測與管理體系。

1、感知層：全要素數(shù)據(jù)采集底座

作為系統(tǒng)的“眼睛”，感知層針對河道水域-岸線-周邊環(huán)境三大場景，布設(shè)多類型監(jiān)測設(shè)備，確保數(shù)據(jù)采集的全面性、實時性與準確性。

2、傳輸層：多網(wǎng)融合穩(wěn)定傳輸通道

針對河道多分布在偏遠區(qū)域、信號覆蓋不均的特點，傳輸層采用“多技術(shù)融合”方案，確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定、安全、高效傳輸。

3、平臺層：數(shù)字孿生核心中樞

平臺層作為系統(tǒng)的核心中樞，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、處理、建模與分析，構(gòu)建“物理河道”與“虛擬河道”的精準映射，為上層應(yīng)用提供支撐。

4、應(yīng)用層：精準管控應(yīng)用載體

應(yīng)用層面向河道管理部門的實際業(yè)務(wù)需求，提供可視化管控、智能報警、溯源分析等功能，實現(xiàn)監(jiān)測-報警-處置-評估的閉環(huán)管理。

三、核心功能

1、水質(zhì)監(jiān)測與污染溯源

實時監(jiān)測：將水質(zhì)傳感器采集的數(shù)據(jù)實時映射至數(shù)字孿生模型，以圖表、曲線等形式直觀展示pH、溶解氧、COD等指標的實時值與變化趨勢，支持歷史數(shù)據(jù)查詢與報表生成;

分級報警：預設(shè)指標閾值(如pH<6.5或>8.5)，當指標超標時，自動觸發(fā)藍色、黃色、紅色分級報警，通過平臺彈窗、短信、APP推送等方式通知相關(guān)責任人;

污染溯源：結(jié)合河道水文數(shù)據(jù)(流速、流量)、排污口分布，通過“逆向追蹤”算法模擬污染物擴散軌跡，定位污染源頭(如工業(yè)排污口、支流匯入處)，展示污染排放時段、排放量等信息，為污染整治提供精準靶向。

2、水文監(jiān)測與洪澇報警

水文實時監(jiān)控：實時展示河道水位、流量、流速等數(shù)據(jù)，對比歷史同期數(shù)據(jù)與警戒水位，直觀呈現(xiàn)水文態(tài)勢;

洪水仿真模擬：結(jié)合降雨量、地形數(shù)據(jù)、閘壩調(diào)度方案，模擬不同降雨強度下的洪水演進過程，預測淹沒范圍、淹沒時間，為人員轉(zhuǎn)移、物資調(diào)配提供決策支持;

閘壩智能調(diào)度：基于水文數(shù)據(jù)與洪水預測結(jié)果，自動生成閘壩啟閉方案，聯(lián)動水利工程設(shè)備，實現(xiàn)洪水錯峰調(diào)度，降低洪澇風險;適配平原河道內(nèi)澇防控、山區(qū)河道山洪防控等差異化需求。

3、岸線監(jiān)管與合規(guī)監(jiān)測

智能巡檢：通過岸線AI攝像頭自動識別垃圾傾倒、違章搭建、非法采砂、圍堤造地等違規(guī)行為，實時報警并記錄截圖、視頻等證據(jù)，支持違規(guī)事件追溯;

岸線變化追蹤：對比不同時期的河道岸線模型，分析岸線侵蝕、淤積、人為改造等變化情況，評估岸線治理效果;

生態(tài)修復跟蹤：針對河道清淤、植被種植、濕地修復等工程，監(jiān)測修復區(qū)域的植被覆蓋率、土壤質(zhì)量、生態(tài)環(huán)境改善情況，生成修復效果評估報告。

4、生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測

生物多樣性監(jiān)測：通過水下聲學設(shè)備、無人機航拍，監(jiān)測魚類種群數(shù)量、分布軌跡，結(jié)合植被光譜數(shù)據(jù)，評估河道生態(tài)系統(tǒng)健康狀況;

生態(tài)流量保障：基于河道生態(tài)需水量要求，監(jiān)測最小生態(tài)流量是否達標，當流量不足時，聯(lián)動水利工程調(diào)度補水;

生態(tài)風險報警：針對植被退化、魚類減少等生態(tài)問題，及時發(fā)出報警，為生態(tài)修復措施調(diào)整提供支撐。

5、運維管理

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控：實時展示監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)(在線/離線)、供電情況、傳感器精度，對設(shè)備故障自動報警;

智能運維調(diào)度：生成設(shè)備巡檢計劃，明確巡檢時間、范圍、任務(wù)，記錄巡檢結(jié)果;支持遠程診斷設(shè)備故障，指導運維人員現(xiàn)場處置;

系統(tǒng)管理：支持用戶權(quán)限分級管理、監(jiān)測點位配置、報警閾值設(shè)置、數(shù)據(jù)接口管理等功能，保障系統(tǒng)安全有序運行。

四、效益分析

替代傳統(tǒng)人工巡檢模式，減少人工采樣與監(jiān)測工作量60%以上;

智能化運維降低設(shè)備故障率與維修成本，單點建設(shè)成本降低30%;

通過精準污染溯源與科學調(diào)度，減少污染治理盲目投入與水利工程無效損耗，提升資源利用效率。

提升河道監(jiān)管效率，異常事件響應(yīng)時間縮短至10分鐘內(nèi)，有效遏制污染排放、非法采砂等違規(guī)行為;

保障飲用水源安全與防洪安全，減少水災(zāi)害損失，提升公眾生活環(huán)境質(zhì)量;

通過信息公開平臺展示監(jiān)測數(shù)據(jù)，拓展公眾參與渠道，營造全社會共同保護河道的良好氛圍。

實現(xiàn)河道生態(tài)全要素實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并處置生態(tài)風險，推動河道生態(tài)系統(tǒng)修復與改善;

減少水污染對水生生物的影響，提升生物多樣性;

助力落實嚴格水資源管理制度，守護水生態(tài)空間，推動生態(tài)文明建設(shè)。

本河道自動在線監(jiān)測系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)解決方案依托先進的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能與數(shù)字孿生技術(shù)，構(gòu)建了“感知-傳輸-平臺-應(yīng)用”全鏈條的智能化監(jiān)測與管理體系，可有效破解傳統(tǒng)河道治理的痛點難題。通過系統(tǒng)建設(shè)，能夠?qū)崿F(xiàn)河道治理的精準化、科學化與智能化，為河長制落地實施提供有力技術(shù)支撐，助力維護河湖健康生命、實現(xiàn)河湖功能永續(xù)利用。