方案介绍
水渠流量水位在线监测方案采用超声波水位计、电磁或超声波流量计、数据采集与无线通信终端，结合太阳能供电与物联网平台，实现对水渠输水过程中的水位、流量进行实时、远程、自动化监测。系统适用于农田灌溉、水利调度、节水工程等场景，可显著提高水资源管理效率。

监测目标

• 实时监测水渠内水位变化

• 实时测量水渠流量变化

• 实现流量-水位-时间序列分析

• 为灌溉调度、供水计划提供依据

需求分析
传统渠道水位与流量测量主要依赖人工抄表或间歇性观测，存在精度低、时效性差、成本高等问题，难以满足现代农业节水和科学调水的需要。迫切需要构建在线、自动化的水渠水位流量监测系统，实现“看得见、管得好、调得准”。

监测方法

• 采用超声波/雷达水位传感器监测水面高度

• 结合渠道几何断面，采用电磁式或超声波流量计直接测量瞬时流速并计算流量

• 数据采集后通过4G/NB-IoT网络实时上传平台

• 支持多参数融合建模，自动生成流量曲线

应用原理

• 水位监测：超声波或雷达信号从传感器发出后遇水面反射，传感器接收回波计算时间差得出水面距传感器的距离，从而换算水位

• 流量监测：通过流速仪器（电磁或超声波）测量单位截面的平均流速，结合渠宽与水深自动计算流量

• 平台进行数据拟合建模，输出流量-水位关系曲线

功能特点

• 水位、流量双参数实时监测

• 数据自动采集与4G上传，支持断点续传

• 多通道接入，兼容水质/气象/水泵启停信号

• 云平台支持数据可视化、异常告警、远程配置

• 可与灌溉控制系统联动，实现智能放水

硬件清单

• 超声波/雷达水位计

• 电磁/超声波流量计（明渠式）

• 数据采集控制终端（带4G通信）

• 太阳能供电系统（含电池）

• 户外防护箱、传感器支架

• 水渠断面参数设定模块

• 远程数据监控云平台

硬件参数（量程、精度）

• 水位传感器：量程0~5m，精度±1cm

• 流量传感器：量程0.01~5m/s，精度±2%FS

• 通信方式：4G/NB-IoT/RS485

• 电源系统：太阳能板≥80W，蓄电池≥20Ah

• 工作环境温度：-30+70，防护等级IP66IP68

方案实现
选取典型渠道断面，在渠岸布设水位与流量传感器，安装防护设备并布线连接至数据采集终端。通过太阳能系统供电，配置远程通信功能。设置采集周期、上传间隔与报警阈值，实现系统上线。平台端提供流量日报、月报、年报与突发事件预警功能。

数据分析

• 提供水位与流量时间序列图

• 支持潮汐性波动或突变识别

• 自动生成流量统计报表

• 提供用水效率分析和节水评价报告

• 支持导出Excel报表、接入大屏平台展示

预警决策

• 水位过高/过低报警（溢渠、干渠预警）

• 流速突变报警（设备故障或突发泄洪）

• 长时间无流报警（输水中断识别）

• 可设阈值远程短信/微信报警推送

方案优点

• 高精度、低功耗、低维护，适应野外环境

• 实现水资源动态掌握，支持科学调配

• 提高灌区运行效率，降低人力成本

• 易于扩展与其他水利监测系统联动

• 平台功能完善，支持远程管理与数据共享

应用领域

• 农田灌溉渠道流量水位监测

• 灌区输水调度与节水管理

• 城市景观水系、明渠输水监管

• 工矿企业废水排放明渠监管

• 水利工程渠道流量评估与运行优化

效益分析
通过实施本方案，灌区水务管理部门可实现对输水系统的动态掌控，提升调水效率与公平性，避免“跑冒滴漏”，降低非计划性水损，促进农业节水增效。对调度决策更科学，极端天气下更能快速响应，具有明显的社会效益与生态价值。

国标规范

• GB/T 11845-2019《水流速度的测量方法》

• SL 651-2014《水文自动测报系统技术规范》

• GB 50014-2021《室外排水设计规范》

• GB/T 21271-2007《渠道流量的测定方法》

参考文献
《渠道流速与流量自动测量原理与工程实践》
《农田灌区现代化改造技术指南》
《物联网在水资源管理中的应用研究》

案例分享
在内蒙古某大型灌区部署50套水位流量在线监测站，形成从主干渠到支渠的分层流量监测网络，实现灌溉定额分配与智能调度，每年节约灌溉水量约12%，并建立用水责任区评价机制。该系统已纳入当地数字灌区管理平台。