一、方案背景
地下水作为我国水资源的重要组成部分，占全国水资源总量的三分之一。由于地表以下地层复杂，地下水流动缓慢，地下水污染具有过程缓慢、不易发现和难以治理的特点。因此，合理开发和保护地下水资源就必须及时掌握其动态变化。为了科学管理和保护地下水资源，近年来国家和地方政府出台了一系列相关政策和标准。例如，2021年国务院发布了《地下水管理条例》。这政策和标准的出台，为地下水监测工作的开展提供了有力的政策支持和指导。随着工业化和城市化的快速发展，地下水资源面临着日益严重的威胁，地下水监测的重要性也日益突显。传统的地下水人工监测方式存在监测站点密度不足、先进监测技术应用推广不足、监测信息时效性差等问题，已难以满足地下水科学管理和为社会经济发展提供信息支撑的迫切需要。因此，建立地下水长期监测网络，提高自动监测能力，加强信息服务，成为当前地下水监测工作的重要任务。目前，地下水监测工作已经逐渐从人工监测向自动监测转变，监测项目也逐渐从水位扩展到水位、水温和水质等多个方面。通过实时监测和分析地下水的水位、水质、水温等参数，可以及时发现地下水污染问题，为保障供水安全提供重要依据；同时，也有助于更加合理地开发和利用地下水资源，实现地下水资源的可持续利用。
二、系统组成
微功耗遥测终端机地下水监测解决方案，采用先进的物联网技术，结合各大运营商的无线网络，实现对地下水关键数据的实时采集和传输。该方案主要用于监测地下水的PH值、温度、总硬度、硫酸盐、亚硝酸盐等水质参数，以及地下水的水位信息，以防止过度开采，保障地下水资源的合理利用和安全。
数据采集部分：由水位传感器、水温传感器、PH传感器、电导率传感器等地下水监测传感器组成，负责采集地下水的水质和水位数据。
网络传输部分：微功耗遥测终端机作为核心设备，负责连接前端采集设备，将采集到的数据通过5G/4G/3G无线网络或NB-IoT、LoRa等低功耗无线通信技术传输至数据管理中心。
数据管理中心：数据管理中心包括水资源监测云平台、数据处理中心和数据库存储。云平台可通过大屏、PC端、移动端对图形化后的数据进行展示与处理，同时将数据存入数据库中，实现数据的永久化存储。
三、系统功能
实时数据监控：实现在线监测的地图显示、查看，包括监测设备的快速查询显示、监测数据展示、报警情况显示及监测数据曲线图的实时展示，通过系统主界面的显示功能，可以查看设备的位置、运行状态，掌握其在地下水监测系统能够实时、连续地监测地下水中的各项指标；设置报警阈值，一旦监测到某项指标超标，就会自动发出报警，提醒相关部门及时处理，有效预防环境污染事件的发生。
及时报警：通过布设在地下水内部各种类型的传感器，获取水位高度、温度、pH值、溶解氧含量等相关数据。传输到相关软件系统，实现对整个坝体的全方位实时监测。等数据超过告警上限时系统自动根据该预警数据发布不同级别的报警信息。可设置多级报警，支持弹出软件窗口报警、邮件报警、短信报警及声光报警等功能多种方式传达至相关领导和责任人。
数据分析预判：高精度传感器，能够准确测量地下水质的各项指标与适应复杂环境下长期稳定运行，历史数据等相关数据进行综合比较分析，推算出各类坝体运行数据的时间和空间的相关性，综合判断地下水健康状况。减少了传统人工取样监测中可能出现的误差和不确定性，提供了可靠的数据支持。
GIS模拟建模：在适用前提下将地下水在线监测管理过程中的新思想、新方法融入到系统开发，做到数据和图形相融合、GIS与数学模型相结合，把科学计算的结果通过三维情景表现和动态的形式直观表现。
操作便捷：用于现场参数设置、人工置数、安装调试、状态显示等功能，以及串口配置方式。 支持多种工作模式（包括自报式、查询式、兼容式等），最大限度降低功耗，管理者可以更加科学地制定地下水资源的开发、利用和保护计划，优化水资源管理策略。
四、微功耗遥测终端机特点
█超低功耗设计：采用超低功耗处理器和电源管理技术，休眠功耗极低，延长了设备的使用寿命和电池续航。
█丰富接口：提供多种标准传感器接口和通信接口，可满足不同水文/水资源监测需求。
█高防护等级：采用IP68防护等级的外壳设计，适用于野外恶劣环境，提高设备的可靠性和稳定性。
█远程管理：支持远程参数设置、远程维护和升级，降低了维护成本和难度。
█数据存储与补招功能：具备采集数据定时存储功能，存储周期可任意设置，当设备上报失败时，采集数据会自动保存，在下次上报时一起报到监控中心。
五、应用场景
该方案主要被广泛应用于地下水监测系统、供水管网监测系统以及窨井水位监测系统等多种实际应用场景中，旨在实现野外复杂且苛刻工况条件下的远程在线监测功能。尤其是在那些缺乏市电供应、数据实时性要求相对较低的特殊场景下，微功耗遥测终端机凭借其卓越的高性价比和便捷的安装特性，显著地展现出了其独特的优势，成为这些场景下理想的监测解决方案。
六、总结
地下水监测系统解决方案，凭借其先进的物联网技术和精巧的低功耗设计，成功实现了对地下水关键数据的实时采集与高效传输。这一方案不仅能够精准捕捉地下水位、水质等关键参数，还能将这些数据迅速传输至监控中心，确保信息的及时性和准确性。通过这一技术手段，相关部门能够全面掌握地下水资源的动态变化，从而为地下水资源的合理开发利用和有效保护提供坚实的技术支撑，有力推动了水资源管理工作的科学化和精细化。
