在水利信息化与智慧水务建设进程中，水情与气象要素的协同监测成为提升水文站综合效能的关键。水文监测领域专家指出，传统水文站普遍存在水情气象数据分离采集、监测精度不足、野外适应性弱等短板，故而构建一体化智能化监测系统使水文监测能力得到升级已成为行业共识。水文站智能化水情气象监测系统整合高精度水情监测设备、多要素气象传感单元、智能数据传输模块与云端管理平台，实现水流水位等水情数据和温湿度风速等气象数据的实时获取、稳定传输与统一管控，为防汛抗旱、水资源调度提供了坚实数据支撑。

一、系统整体架构设计

研究人员在系统架构设计阶段将兼容性与可靠性作为核心原则，搭建了 “监测感知层 — 数据采集传输层 — 云端应用层” 三级架构，使各层级设备无缝对接且可适应复杂野外环境。监测感知层作为数据源头，包含水情与气象两大监测单元，其传感器均经严苛工况测试，被赋予高精度、低功耗特性；数据采集传输层承担数据汇总与远程报送职能，核心设备可整合存储多元监测数据；云端应用层为用户提供数据可视化与预警终端入口，模块化设计大幅提升了后期设备调试与功能升级的便捷性。

二、水情监测单元核心特性

水情监测的核心为非接触式雷达测流装置，该装置采用多普勒原理探测水体表面流速，同时运用 FMCW 原理完成水位测量。技术人员为其配置进口平面微带雷达天线，使其起始测速阈值更低且量程更广，内部集成的增益调节功能使其可适应 0-40m 测流距离。该设备流速测量范围覆盖 0.1-40m/s 且精度达 ±1%，水位测量精度最高 ±5mm 且分辨率 1mm，铝合金外壳与 IP68 防护等级使其能在 - 30℃至 60℃、0-95% 相对湿度环境下稳定运行。设备被安装在水体上方 0.5m 以上平稳区域，气泡水平仪用于校准角度，天线与水面无遮挡的布设要求保障了数据准确性，非接触式设计使其不受泥沙、漂浮物影响，故而能在洪水高流速工况下保持数据稳定输出。

三、多要素气象监测模块

气象监测单元涵盖大气温湿度、风速、风向、雨量等传感设备，科研人员在选型阶段全面考量了各类设备的精度与适应性。大气温湿度传感器采用高精度热敏电阻与湿敏电容，温度量程 - 50～100℃且精度 ±0.5℃，湿度量程 0～100% RH 且精度 ±5%，可通过 ModBus 协议快速对接采集设备；风速传感器为三风杯碳纤维结构，启动风速≤0.5m/s 且量程 0-45m/s，能输出稳定脉冲信号；风向传感器采用磁电式非接触设计，测量范围 0-360° 且精度 ±3°，使用寿命大幅延长；雨量传感器遵循水文测报国标，承水口径 200mm 且分辨率 0.2mm，可精准遥测降水强度与起止时间。

四、数据传输与云端应用

数据采集传输层核心为多功能遥测终端，其 2 路 RS485 接口可同时接入水情与气象设备，USB 与以太网接口支持本地数据导出与有线传输。技术人员为其配置 GPRS 无线模块，支持多方式传输，默认 5 分钟的采集传输间隔可按需调整，内置存储可实现 3 年以上分钟级数据存储，且具备断线重连与 3 个月数据缓存补发功能。终端适配 9-24V 宽电压太阳能供电，<10mA 的工作电流使其可长期野外运行。云端应用层为 B/S 架构平台，行业学者优化了其兼容性与易用性，支持多终端登录，具备数据可视化、分级权限管理与安全防护功能，开放的 ModBus 协议也为二次开发提供了便利。

该系统的野外适应性已在多地实践中验证，一体化监测模式打破了传统数据孤岛，显著提升了水文站综合监测能力。随着技术迭代，研发团队正探索融入智能预警功能，未来将进一步推动水文监测向更智能高效的方向迈进。