中小河流雨水情监测的自动化测雨技术安全应用

一、引言

十堰市地处秦巴山区腹地，中小河流“源短流急、暴涨暴落”，区域强降水雨量大、强度强、地域集中，易引发次生灾害。作为丹江口库区核心水源区，其中小河流雨水情监测关乎“一泓清水永续北上”使命与群众安全。自动化测雨技术是山区雨水情监测核心支撑，但在十堰山区面临设备易损、数据中断、运维困难等隐患。本文结合十堰山区河流特性，探讨自动化测雨技术安全应用路径，为防汛提供技术参考。

二、十堰市山区中小河流自动化测雨技术应用现状

（一）技术应用基础

近年来，十堰市构建雨水情监测预报“三道防线”，建成含250 个雨量站的监测网络，推进三处测雨雷达站点建设，形成“雷达 + 雨量站”监测体系。当前应用的自动化测雨设备包括翻斗式雨量计、超声波雨量传感器及相控阵测雨雷达，覆盖主要中小河流流域。这些设备通过通信技术实时上传数据，为洪水预报提供分钟级降水数据，延长洪水预见期。

（二）安全应用面临的突出挑战

设备运行环境恶劣致故障率高：十堰山区地形复杂，测雨站点多在高海拔区域，受极端天气考验。翻斗式雨量计易卡滞，超声波传感器冬季易结霜结冰，偏远站点雷击损坏率高，影响监测连续性。

通信与供电保障薄弱：山区部分站点在信号盲区，传统 GPRS 通信常中断，汛期数据传输易停滞。供电上，偏远站点多靠太阳能，冬季日照不足致电池亏电，曾有雨量站因供电中断错失监测。

运维管理适配性不足：十堰山区站点分散，部分需徒步超2 小时到达，传统运维难及时巡检。汛期山路损毁阻碍运维人员，曾有站点故障因交通中断延误修复。且基层运维人员专业技能缺乏，加剧设备运行风险。

数据安全与质量管控不到位：部分站点缺防干扰设计，数据易受电磁影响跳变；数据传输无加密协议，有被篡改风险。此外，缺自动化数据质控机制，暴雨虚假数据难甄别，曾致洪水预报偏差。

三、适配十堰山区的自动化测雨技术安全应用策略

（一）设备防护的地形适配改造

（一）设备防护改造

针对山区恶劣环境，对设备实施 “定制化防护” 改造。雨量传感器外部加装防风防溅罩，倾斜安装减少暴雨冲击，内部增设加热模块解决冬季结冰问题。雷达站及关键雨量站点，借鉴宝鸡气象站经验，构建 “物理障碍 + 电子围栏” 双重防护体系，配备语音警告与智能安防监控，防人为破坏与动物侵扰。雷击高发区为设备加装三级防雷装置，控制接地电阻在 4欧姆以下，降低雷击损坏率。

（二）通信与供电的冗余保障设计

建立 “主备双链路” 通信系统，优先用 4G 网络传输，同步搭载北斗短报文模块备份，确保极端情况数据可通过卫星通道上传。借鉴茅箭区应急通讯保障经验，为偏远站点配卫星电话与 “气象盒子”，实现 “三断” 场景应急数据报送。供电采用 “太阳能 + 锂电池 + 应急发电机” 混合供电模式，锂电池按 7 天无日照标准配置，发电机加装远程自启停系统，可通过 APP 在电网中断时自动启动切换。

（三）运维管理的标准化与智能化升级

制定山区站点运维标准流程，实行 “汛前全面检、汛中高频巡、汛后系统修” 的分级管理模式，汛期对山洪危险区周边站点加密至每周巡检 1次，非汛期每月巡检 1 次，重点开展遮挡物清除、电池更换与接口紧固等工作。搭建智能化运维平台，通过设备运行状态远程监测功能，实现电池电压、信号强度等参数实时预警，变 “被动抢修” 为 “主动预防”。开展 “以赛代训” 的技能培训，每年组织基层运维人员开展设备校准、故障排查等实战演练，提升应急处置能力。

（四）数据安全与质量的全流程管控

构建 “采集 - 传输 - 质控” 全链条安全体系。采集端采用传感器数据加密存储，传输环节启用 VPN 专用通道与数据签名技术，防止数据被截取篡改。在数据质控方面，开发适配山区降水特点的算法模型，通过 “邻站对比、历史同期比对、逻辑校验” 三重机制，自动识别暴雨期间的异常数据，并采用线性插值法进行补正。建立数据质量溯源制度，每笔数据均标注采集设备、传输通道等元信息，确保问题可追溯。

四、实践案例与效果评估

（一）犟河流域安全应用实践

以犟河流域为试点，对12 处关键雨量站进行安全升级改造，为站点加装防雷装置与加热模块，3 处偏远站点增设北斗通信与混合供电系统，并接入智能化运维平台。2024 年汛期，该流域历经3 场暴雨，改造后站点零故障运行，数据传输成功率从 82% 提至 99.5‰ 。7 月 12 日暴雨时，通过数据融合分析提前 6 小时发布洪水预警，成功转移 12 户 36 人，避免人员伤亡。

（二）综合效果评估

经一年实践监测，十堰市自动化测雨技术安全应用成效显著。设备平均故障率从 18% 降至 4.2% ，雷击损坏率降至 2% 以下；“三断”场景下数据可用率达 92% ，提升 75 个百分点；数据传输时延控制在 30 秒内，准确率达98.3‰ 。运维效率上，智能化平台实现故障主动预警，平均修复时间从 48小时缩至 6 小时，运维成本降低 30‰ 。问卷调查显示，基层防汛人员对测雨数据满意度从 65% 提至 91% ，认为技术安全保障提升增强了防汛决策信心。

五、结论与反思

十堰市山区中小河流自动化测雨技术的安全应用，需立足 “地形复杂、气候特殊、使命重大” 的核心实际，从设备防护、通信供电、运维管理、数据管控四个维度构建适配性安全体系。实践证明，通过定制化防护改造、冗余保障设计、智能化运维与全链条质控，能够有效破解山区测雨技术的安全瓶颈，为洪水预报预警提供可靠数据支撑。部分高海拔站点冬季供电保障仍有不足，极端暴雨下的雷达数据反演精度有待提升。未来需进一步优化太阳能供电配置，联合科研单位开发适用于秦巴山区的雷达反演算法，并扩大测雨雷达覆盖范围，实现中小河流流域监测全覆盖，为十堰市水源区保护与防汛安全提供更坚实的技术保障。

参考文献

[1]丁启，王宗志，杜慧华，等. 基于“三道防线”的洪水预报及其在中小河流中的应用[J/OL].水利水运工程学报，1-17[2025-09-21].https：//link.cnki.net/urlid/32.1613.TV.20250908.1550.002.

[2]黎春蕾，邱鹏，刘娇，等. 重庆市雨水情监测预报“三道防线”建设与应 用[J].水利水电快报，2024，45（10）：44-49.DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.10.00 8.

[3]陈广，赵莉容，陈超君，等.基于雨水情监测预报“三道防线”的实践探索[C]//水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心，《中国防汛抗旱》杂志社，中国水利学会减灾专业委员会.第十四届防汛抗旱信息化论坛论文集.重庆市水文监测总站;石柱县水利局;山脉科技股份有限公司;，2024：236-246.DOI：10.26914/c.cnkihy.2024.003888.