一、引言：小型水库管理的科技化转型刚需
小型水库作为防洪、灌溉、供水的核心水利单元，其安全运行直接关系民生福祉与区域经济。传统人工巡检受限于 “数据滞后、覆盖盲区、响应迟缓” 三大痛点，难以应对极端天气频发与设施老化带来的风险。依据 “统筹协调、因库制宜、实用有效、信息共享” 原则，依托物联网、传感技术与数字孪生构建智能监测系统，整合雨水情测报与大坝安全监测设施，实现从 “人工经验判断” 到 “数据精准驱动” 的管理范式变革，筑牢水利安全数字防线。系统建设运行严格遵循《水文自动测报系统技术规范》（S61）、《水利水电工程安全监测设计规范》（SL725）等相关标准，确保监测数据符合规范要求。
二、雨水情监测系统：多维度水情感知与智能预警体系
（一）立体化感知网络架构与核心设备配置
系统以降水量、库水位、视频图像为核心监测要素，结合工程规模与流域特点合理布设监测站点。
降水量监测：小型水库至少设置 1 个监测点，流域面积超 20 平方千米的增设具有流域代表性的监测点；站点选在平坦空旷处，规避地形与建筑物干扰，选用翻斗式、声波式或称重式雨量计，分辨率≤0.5mm，适配当地降水特点与面雨量计算精度需求。
库水位监测：设置 1 个自动监测点、2 组人工观测水尺与 1 组水准点，自动监测点优先选在水面平稳的上游坝面或稳固岸坡，可与降水量监测点合并建站；自动监测采用浮子式（有水位井条件优先）、雷达式等水位计，水尺按坝型选用直立式、矮柱式或斜坡式，监测分辨率≤1cm，水准点采用 1985 国家高程或珠基高程，与水库运行坐标系统保持一致。
视频图像监视：具备通信条件的小型水库必设，小（1）型不少于 2 个监视点，小（2）型不少于 1 个，坝长 500m 以上按需增加；覆盖大坝迎背水坡面、溢洪道等关键部位，采用网络摄像机（适宜视频传输）或可拍照摄像机（仅移动互联网），具备夜视功能且视距≥50m，输出画质统一为 1080P。
（二）高频次数据采集与多信道传输机制
采集频率：降水量、库水位数据采集与定时发信间隔≤5 分钟；视频图像汛期采集间隔≤1 小时，非汛期≤3 小时，24 小时在线模式存储时间≥15 天，支持实时查看与定时推送。
传输方式：各类监测数据汇集至一台物联网终端统一通信，优先采用有线互联网、移动互联网、北斗卫星或 NB-IoT 等公共信道，未覆盖区域采用超短波或人工报送；通信规约符合《水利数据交换规约》（SL/T783）、《水文监测数据通信规约》（SL651），具备一站多发功能。
供电保障：采用太阳能板浮充蓄电池为主的双路供电，雨水情测报设备可耐受连续 30 天阴雨天气，视频设备可耐受 7 天；蓄电池推荐 12V 电压，供电电流能力达设备最大工作电流的 1.5 倍，具备过充保护与过放报警功能，市电供电需满足 220V±20% 电压、50Hz±2% 频率要求。
（三）动态建模与多模态预警决策系统
监测平台集成水文模型，结合水库水位流量关系曲线（需提前通过溢洪道泄流能力分析推算），实时分析水情变化。预设三级水位阈值，当监测数据触发预警条件时，通过短信、APP 弹窗等多模态通知管理人员。平台预留人工采集数据填报渠道，支持降水量、库水位等数据的自动与人工报送互补，确保数据连续性。
三、大坝安全监测系统：全生命周期结构健康诊断体系
（一）渗流渗压监测：分级布设的三维感知网络
渗流量监测：存在渗漏明流的大坝必设监测点，小（1）型水库至少 1 个，小（2）型坝高 15m 以上或影响较大的至少 1 个，有分区需求的按需增加；采用水位仪结合量水堰监测，自动监测选用振弦式、激光式等设备，分辨率≤1mm，仪器安装前需经检验测试，符合《大坝安全监测仪器检验测试规程》（SL530）。
渗流压力监测：
土石坝：小（1）型、坝高 15m 以上小（2）型设置 1-2 个监测横断面（最大坝高或渗流隐患段），坝长超 500m 按需增加；每个横断面设 2-3 个监测点，分布于坝顶下游侧、坝脚等关键部位，存在绕坝渗漏的增设对应监测点。
重力坝及拱坝：根据廊道、帷幕与渗流情况设置扬压力监测点，下游水位或近坝地下水位监测点按需布设。监测采用渗压计（测压管安装），分辨率≤1cm，安装埋设符合《大坝安全监测仪器安装标准》（SL531），同步开展渗流计算工作。
（二）位移变形监测：人工与自动结合的立体方案
布设原则：小（1）型水库、坝高 15m 以上或重点小（2）型水库必设，其他按需配置；土石坝以垂直位移监测为主，重力坝、拱坝以水平位移为主，坝顶下游侧设置 1 个变形监测纵断面，土石坝可按需增设横断面；在基础稳固的坝端或近坝区域设置工作基点与校核基点。
监测方式：人工观测采用全站仪、水准仪，每季度不少于 1 次；有条件地区采用 GNSS、全自动全站仪实现自动监测，每天不少于 1 次，监测标准参照《土石坝安全监测技术规范》（SL551）、《混凝土坝安全监测技术规范》（SL601）。
（三）多参数耦合分析与安全评估模型
系统整合渗流量、渗流压力、表面变形数据，通过耦合分析评估坝体结构安全。渗流量、渗流压力自动采集与发信间隔≤1 小时，自动监测失灵时人工观测每周不少于 1 次；当数据超出正常阈值（如渗流量突增、浸润线超设计高程）时，触发分级预警，为维修加固提供量化依据。
四、系统集成与应用实践
（一）省市级一体化监测平台架构
平台采用省、市、县、水库管理单位四级共用模式，以省级平台为核心汇集各类监测信息，与水文、防汛指挥系统共享，实现与部级平台互联互通。平台具备数据统一存储、实时查看、历史查询、设备运维等功能，支持视频图像与监测数据融合展示，可远程配置监测频率与预警阈值。
（二）标准化建设与运维保障
防雷保护：立杆安装的监测设备顶部设避雷针，杆体防雷接地阻值≤10Ω；雨水情遥测终端、数据采集装置等配置避雷器，避免雷击损坏设备。
设备要求：选用具备自动测报、断电存储、网络安全防护功能的成熟产品，与现有除险加固、安全运行标准化项目衔接，避免重复建设。
运维体系：建立设备全生命周期管理，通过平台实时监控设备状态，记录测点标识、安装位置、仪器参数等信息，确保监测设施长期稳定运行。
五、未来展望：构建智慧水利生态体系
随着 5G、边缘计算技术的深度融合，系统将向 “全域感知、智能决策、自主调控” 升级。探索无人机巡检、水下机器人等移动监测终端的应用，完善空 - 天 - 地 - 水一体化网络；深化机器学习算法应用，优化洪水演进与溃坝风险预测模型；推动与闸门控制系统、灌区管理平台联动，形成 “监测 - 分析 - 调度 - 反馈” 闭环，提升水资源高效利用与安全保障能力。