一种用于河流生态修复的流量实时监测系统的制作方法

本申请涉及流量监测，尤其涉及一种用于河流生态修复的流量实时监测系统。

背景技术：

1、河流生态流量是维持河流生态系统健康、保障水生生物栖息地完整性和生态过程正常运转的基本水文条件。随着河流生态修复工作的推进，对生态流量的精准监测与科学评估提出了更高要求。现有流量监测系统通常由水位/流量传感器、数据采集终端、通信模块和上位机软件组成，能够实现流量数据的实时采集、传输和展示，并可依据预设阈值进行超限报警。在生态流量评估方面，目前广泛采用的方法包括tennant法、7q10法、最小月平均流量法等。这些方法以长序列水文统计数据为基础，通过经验百分比或频率分析确定生态流量阈值。例如，tennant法以多年平均流量的某一百分比作为生态流量推荐值，7q10法以十年一遇的最枯7天平均流量作为低流量指标。上述方法计算简单、数据需求较低，在规划阶段和初步管理中得到了应用。

2、然而，现有计划中对生态流量阈值计算所依赖的数据源较为单一，传统方法仅使用历史流量序列，未融合实时水质参数、气象预报、河道地形及生物栖息地等多源信息，导致阈值无法反映环境胁迫和生态需求的动态变化；同时，生态流量阈值多为静态或仅按季节粗略分段，难以适应河流生态系统需水过程随物种生活史阶段、水温变化和气象条件动态波动的实际需求，容易造成生态需水评估不准确或频繁误报警，降低管理效率；此外，现有监测系统普遍缺乏将流量数据转化为生态学意义指标的能力，单纯比较实测流量与统计阈值不能直接反映目标物种可利用栖息地面积的变化，难以科学判断流量是否真正满足生态修复目标；而且现场监测设备在通信中断或恶劣环境下通常只能存储数据而无法进行本地生态流量判断，预警的实时性和可靠性不足，影响生态调度响应的及时性。

3、因此，亟需一种能够融合多源数据、动态计算生态流量阈值的流量实时监测系统，以克服上述缺陷，满足河流生态修复对精准监测和科学决策的实际需求。

技术实现思路

1、本发明提供了一种用于河流生态修复的流量实时监测系统，通过以多源数据融合为数据基础，实时分析河道流量，解决了现有技术中生态流量测量依赖的数据源单一、测量精确度低下的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

3、本发明提供一种用于河流生态修复的流量实时监测系统，包括：

4、数据采集计算模块，用于采集和处理河流断面的水位和流速数据，并进行本地异常检测；

5、通信传输模块，用于将处理后的数据传输至远程监控中心；

6、流量分析评估模块，用于根据接收到的数据计算生态流量指标，并评估当前流量是否满足预设生态流量阈值；

7、预警报警模块，用于根据评估结果生成分级预警信息并推送至相关人员；

8、可视化展示模块，用于展示实时监测状态、生态流量达标情况，并提供调度方案对比功能。

9、本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

10、本发明通过构建多源数据融合的动态生态流量阈值计算单元，将实时水文数据、水质数据、气象预报数据以及河道地理与生物栖息地数据纳入统一分析框架，突破了传统方法仅依赖历史流量序列的局限，使生态流量阈值能够随环境胁迫和生态需求变化而动态调整，通过将流量数据转化为目标物种的加权可利用栖息地面积，直接建立了流量与生物栖息地适宜性之间的定量关系，使生态流量评估从单纯的流量数值比较提升为基于生态响应的科学判断，更准确地反映河流生态修复的实际效果。

11、本发明通过以生态效益最大化和供水损失最小化为目标进行多目标优化求解，在保障河道防断流和防洪安全约束下，自动获取兼顾生态保护与供水需求的折中阈值，为生态调度提供了可量化的决策依据，提高了水资源管理的科学性和可操作性。

12、本发明通过在数据采集计算模块中集成边缘计算单元和本地异常检测功能，在通信中断等极端条件下仍能独立完成生态流量阈值判断和预警记录，待通信恢复后自动补传，并通过预警报警模块的动态阈值机制和三级分级预警，有效减少了固定阈值造成的误报和漏报，提高了预警的针对性和管理响应效率，并且通过自动报表生成和调度方案对比功能，降低了管理人员的数据分析难度，提升了日常监管和会商决策效率。

1.一种用于河流生态修复的流量实时监测系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的用于河流生态修复的流量实时监测系统，其特征在于，所述数据采集计算模块用于采集和处理河流断面的水位和流速数据，并进行本地异常检测，其中：

3.如权利要求2所述的用于河流生态修复的流量实时监测系统，其特征在于，所述本地异常检测用于对采集到的水位、流速及辅助参数进行合理性判断，识别数据突变、连续不变及水位与流量相关性异常，并将可疑数据标记后优先缓存，等待补传或人工确认。

4.如权利要求1所述的用于河流生态修复的流量实时监测系统，其特征在于，所述通信传输模块用于将处理后的数据传输至远程监控中心，其中：

5.如权利要求1所述的用于河流生态修复的流量实时监测系统，其特征在于，所述流量分析评估模块用于根据接收到的数据计算生态流量指标，并评估当前流量是否满足预设生态流量阈值，其中：

6.如权利要求5所述的用于河流生态修复的流量实时监测系统，其特征在于，所述生态模拟单元用于根据目标物种的流速适宜性函数、水深适宜性函数和底质适宜性函数，结合河道断面水力参数，离线生成不同流量级下的加权可利用栖息地面积关系表，并在实时计算时通过查表快速获取当前流量对应的加权可利用栖息地面积，其中：

7.如权利要求5所述的用于河流生态修复的流量实时监测系统，其特征在于，所述目标优化单元以生态效益最大化和供水损失最小化为目标，在防断流下限和防洪安全上限约束下，采用多目标优化算法求解最优生态流量阈值，其中：

8.如权利要求6所述的用于河流生态修复的流量实时监测系统，其特征在于，所述生态模拟单元配置有自适应反馈机制，定期根据实际生态监测数据校准所述流速适宜性函数、水深适宜性函数和底质适宜性函数，以持续提高阈值计算的准确性。

9.如权利要求1所述的用于河流生态修复的流量实时监测系统，其特征在于，所述预警报警模块用于根据评估结果生成分级预警信息并推送至相关人员，其中：

10.如权利要求1所述的用于河流生态修复的流量实时监测系统，其特征在于，所述可视化展示模块用于展示实时监测状态、生态流量达标情况，并提供调度方案对比功能，其中：