甘肃云德智能科技有限公司

智慧水务河湖巡检一体化解决方案

前言

水是生命之源、生产之要、生态之基。河湖管理保护是生态文明建设的重要组成部分。甘肃省境内河流众多，黄河、渭河、泾河、疏勒河等主要河流及其支流纵横交错，水库、湖泊、湿地星罗棋布，水资源管理保护任务繁重。

然而，传统的人工河湖巡检模式面临巡检范围广、人员不足、效率低下、隐患发现不及时等突出问题，难以满足"河长制""湖长制"全面推行背景下对河湖精细化、动态化、智能化管理的迫切需求。

甘肃云德智能科技有限公司依托先进的无人机技术平台与丰富的水务行业服务经验，推出智慧水务河湖巡检一体化解决方案。该方案以"天空地水"四维感知为基础，以大数据与人工智能为驱动，以无人机为核心巡检工具，构建覆盖河道巡查、水库大坝安全监测、水质监测、防汛抗旱、水政执法、水利工程巡检等全业务场景的智慧化河湖管理体系，助力水务主管部门实现"看得见、测得准、管得住"的现代化河湖治理目标。

第一章 行业现状与需求分析

1.1 河湖管理面临的主要挑战

1.2 政策背景与需求驱动

河长制、湖长制全面推行
自2017年全面推行河长制、湖长制以来，各级河长承担的巡河任务显著增加，迫切需要技术手段支撑巡检工作的提质增效。

水利部"数字孪生流域"建设要求
水利部明确提出构建数字孪生流域的战略目标，要求对河湖实施全要素、全过程的数字化感知与管理。

生态环境保护要求
河湖"四乱"（乱占、乱采、乱堆、乱建）整治、水质达标等生态环境保护要求，对河湖巡检的频次与精度提出了更高要求。

1.3 核心业务需求

第二章 解决方案总体架构

2.1 "天空地水"四维感知体系

┌─────────────────────────────────────────────────────┐ │                    天  层                             │ │          卫星遥感（高分、资源、哨兵系列）                │ │          大范围宏观监测 · 岸线变化分析                  │ └───────────────────┬─────────────────────────────────┘                    │ ┌───────────────────▼─────────────────────────────────┐ │                    空  层                             │ │       无人机（固定翼 + 多旋翼 + 垂直起降固定翼）          │ │       中观精细巡检 · 快速响应 · 精准取证                 │ └───────────────────┬─────────────────────────────────┘                    │ ┌───────────────────▼─────────────────────────────────┐ │                    地  层                             │ │       地面监控摄像头 · 传感器网络 · 巡检人员终端           │ │       微观实时感知 · 人机协同 · 现场核验                  │ └───────────────────┬─────────────────────────────────┘                    │ ┌───────────────────▼─────────────────────────────────┐ │                    水  层                             │ │       水质传感器 · 水位计 · 流量计 · 无人船              │ │       水体实时监测 · 水文数据采集                        │ └───────────────────┬─────────────────────────────────┘                    │ ┌───────────────────▼─────────────────────────────────┐ │               智慧水务管理平台                          │ │       数据融合 · AI分析 · 指挥调度 · 决策支持            │ └─────────────────────────────────────────────────────┘
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2.2 方案核心组成

2.3 方案技术路线

数据采集 （无人机+传感器+卫星）        ↓ 数据传输 （4G/5G+北斗+专网）        ↓ 数据处理 （云计算+边缘计算）        ↓ AI智能分析 （目标识别+异常检测+趋势预测）        ↓ 业务应用 （巡检管理+预警响应+执法取证+决策支持）        ↓ 成果输出 （巡检报告+预警通知+执法证据+管理报表）

第三章 核心场景解决方案

3.1 河道日常巡查解决方案

3.1.1 场景需求

河长制要求各级河长定期开展河道巡查，及时发现并处置"四乱"问题。传统人工巡查效率低、覆盖盲区多，迫切需要无人机技术支撑。

3.1.2 解决方案

A. 常态化无人机巡河

• 固定翼无人机大范围巡查：沿河道航线飞行，单架次可巡查数十公里河段，搭载高清相机与热成像相机，全面记录河道现状。
• 多旋翼无人机精细巡查：对发现异常的区域进行悬停精查，近距离拍摄取证。
• 自动航线规划：根据河道走向自动生成最优巡查航线，确保全河段无盲区覆盖。
• 巡查频次管理：根据河道重要程度设置差异化巡查频次，重要河段每日巡查，一般河段每周巡查。

B. AI智能识别

C. 巡查数据管理

无人机采集影像数据        ↓ AI自动识别异常问题        ↓ 问题自动标注位置坐标        ↓ 推送至河长管理平台        ↓ 河长确认并派发处置任务        ↓ 处置完成后复查验收        ↓ 问题闭环销号

D. 河长巡河支撑

• 河长通过手持终端实时查看无人机回传画面
• 一键调取历史巡查影像，对比河道变化
• 发现问题一键上报，自动生成问题记录
• 生成符合河长制要求的电子巡河记录

3.1.3 巡查成效

3.2 水库大坝安全监测解决方案

3.2.1 场景需求

甘肃省内水库众多，大坝安全直接关系到下游人民群众的生命财产安全。传统人工检查存在覆盖不全、效率低、高危部位无法检查等问题。

3.2.2 解决方案

A. 坝体精细化检测

• 正射影像检测：无人机对坝体表面进行高分辨率正射影像采集，AI算法自动识别裂缝、渗漏迹象、表面破损等缺陷。
• 三维模型建立：倾斜摄影技术建立坝体三维实景模型，实现坝体形态的精准测量与变形分析。
• 热成像渗漏检测：热成像相机检测坝体温度异常区域，精准定位渗漏点位。
• 激光雷达扫描：高精度激光雷达扫描坝体，生成毫米级精度点云，用于坝体变形监测。

B. 关键部位检测

C. 变形监测

• 建立坝体三维基准模型
• 定期复飞采集数据，与基准模型对比
• 精准计算坝体变形量与变形趋势
• 超过预警阈值自动触发告警

D. 汛期重点监测

• 汛期提高巡检频次，重要水库每日巡检
• 高水位期间重点监测坝后渗漏情况
• 实时回传库区水位与坝体状态画面
• 发现险情立即触发应急响应程序

3.2.3 检测成果

3.3 水质动态监测解决方案

3.3.1 场景需求

水质监测是河湖管理的核心工作之一。传统固定监测站点覆盖有限，人工采样效率低，难以实现对重点河段、突发污染事件的快速响应。

3.3.2 解决方案

A. 无人机搭载水质检测

• 快速水质筛查：无人机搭载多光谱相机，通过水体光谱特征快速识别水质异常区域（水华、污染带等）。
• 定点采样检测：无人机搭载水质采样器，对指定点位进行自动采样，配合便携式水质分析仪快速出具检测结果。
• 水质参数监测：可快速检测pH值、溶解氧、浊度、叶绿素、蓝藻等关键水质参数。
• 污染溯源：沿河道逐段检测，快速锁定污染源位置。

B. 监测指标体系

C. 突发污染应急响应

发现水质异常（传感器预警/群众举报/巡检发现）        ↓ 无人机紧急升空，沿河道快速排查        ↓ 多光谱影像识别污染带范围与走向        ↓ 定点采样，快速检测污染物类型        ↓ AI算法溯源，锁定疑似排污口        ↓ 推送执法部门，开展现场执法        ↓ 持续监测污染扩散动态        ↓ 污染消除后出具水质恢复报告

D. 饮用水水源地保护

• 对集中式饮用水水源地保护区进行高频次巡查
• 实时监测水源地水质状况
• 对保护区内违规行为进行即时取证
• 建立水源地环境风险预警机制

3.4 防汛抗旱应急解决方案

3.4.1 场景需求

甘肃省地处黄河上游，每年汛期面临严峻的防洪压力。洪涝灾害发生时，道路损毁、通信中断，传统救援力量难以快速响应，无人机成为防汛抗旱的重要技术支撑。

3.4.2 解决方案

A. 汛前风险排查

• 汛前对重点堤防、水库、险工险段进行全面航拍检查
• 识别堤防薄弱点、水库溢洪道淤积、险工险段隐患
• 生成汛前风险评估报告，为防汛部署提供依据
• 建立险情台账，重点区域重点防守

B. 汛期实时监测

• 对重点堤防进行每日巡查，监测水位变化与堤防状态
• 热成像相机检测堤防渗漏迹象，早期发现管涌隐患
• 对洪水演进过程进行全程跟踪记录
• 实时回传汛情画面至防汛指挥中心

C. 险情快速侦察

D. 被困人员搜救

• 热成像无人机对受灾区域进行大范围搜索
• 精准定位被困在屋顶、高地的受灾群众
• 向被困人员投送食品、饮水、救生圈等紧急物资
• 引导救援船只精准抵达被困人员位置

E. 物资应急投送

• 重载无人机向受灾区域投送应急物资
• 突破洪水阻隔，实现人员无法到达区域的物资保障
• 单次最大投送重量100公斤
• 精准投放，误差≤2米

F. 灾情评估

• 洪水退去后，对受灾区域进行全面航拍测绘
• 生成受灾范围分布图与损失评估报告
• 为灾后重建提供精准数据支撑

3.5 水政执法解决方案

3.5.1 场景需求

非法采砂、违规排污、违规建设等水事违法行为屡禁不止，传统执法手段存在发现难、取证难、处置难的"三难"问题。

3.5.2 解决方案

A. 非法采砂执法

• 动态监控：无人机定期对采砂重点河段进行巡查，发现采砂船只立即拍照取证。
• 夜间执法：热成像无人机夜间巡查，打击夜间非法采砂行为。
• 证据固定：高清变焦相机对采砂行为进行全程录像，固定完整证据链。
• 空地协同：无人机引导地面执法人员精准抵达违法现场，提高执法效率。

非法采砂执法流程：

无人机发现采砂船只        ↓ 高清相机拍摄船只特征（船名、船号、人员）        ↓ 记录采砂位置坐标与时间        ↓ 实时推送至执法人员终端        ↓ 执法人员乘船前往现场        ↓ 无人机持续跟踪，防止逃跑        ↓ 现场执法取证，依法处置        ↓ 生成执法记录文书

B. 违规排污执法

• 多光谱相机识别异常水色，定位疑似排污口
• 无人机搭载水质采样器，对排污口水样进行快速采集检测
• 全程录像记录排污行为，固定证据
• 配合生态环境部门开展联合执法

C. 河湖"四乱"整治

D. 执法记录管理

• 所有执法影像自动上传执法管理平台
• 影像数据加盖时间戳与GPS坐标水印，确保证据效力
• 建立违规行为台账，跟踪整改进度
• 生成符合执法规范的电子执法记录

3.6 水利工程设施巡检解决方案

3.6.1 场景需求

堤防、水闸、泵站、渠道等水利工程设施是防洪减灾的重要基础设施，需要定期开展安全检查。传统人工检查效率低，高危部位检查存在安全隐患。

3.6.2 解决方案

A. 堤防巡检

• 沿堤防飞行，对堤身、堤坡、堤顶进行全面检查
• AI识别堤防裂缝、塌陷、滑坡、植被破坏等病害
• 热成像检测堤身渗漏迹象
• 生成堤防病害分布图，辅助维修养护决策

B. 水闸与泵站巡检

• 对水闸闸门、启闭机、闸墩等关键部位进行近距离检查
• 识别金属结构锈蚀、混凝土裂缝、设备损坏等问题
• 热成像检测电气设备运行温度，预防设备故障
• 生成设备健康状况评估报告

C. 灌渠与输水管道巡检

• 沿渠道飞行，检查渠道衬砌破损、渗漏、淤积情况
• 识别违规占用渠道、向渠道倾倒垃圾等行为
• 对渠系建筑物（渡槽、涵洞、倒虹吸）进行重点检查

D. 巡检成果管理

3.7 河湖岸线管理解决方案

3.7.1 场景需求

河湖岸线是重要的自然资源，违规占用岸线、侵占河道等行为对河湖生态造成严重破坏，需要建立动态监测预警机制。

3.7.2 解决方案

A. 岸线基础测绘

• 对河湖岸线进行精准测绘，建立岸线基础数据库
• 生成岸线分类图（生态岸线、生活岸线、生产岸线）
• 确定岸线保护红线范围，建立空间管控基准

B. 岸线动态监测

定期航飞获取最新正射影像        ↓ 与历史影像AI自动对比分析        ↓ 识别岸线变化区域        ↓ 分类判断（自然变化/人为侵占）        ↓ 人为侵占自动预警推送        ↓ 执法部门核查处置

C. 违规行为识别

• 违规建筑（房屋、构筑物）识别
• 非法码头与停靠点识别
• 违规围垦与填湖行为识别
• 非法养殖设施识别

3.8 水文测量与地形测绘解决方案

3.8.1 场景需求

水文测量与河道地形测绘是水利规划、防洪设计的基础工作，传统人工测量方法效率低、危险性高，尤其在洪水期间或峡谷河段，人工测量几乎无法实现。

3.8.2 解决方案

A. 河道地形测绘

• 正射影像测绘：无人机搭载高分辨率相机与RTK定位系统，对河道及两岸进行系统性航飞，生成厘米级精度正射影像图与数字高程模型（DEM）。
• 三维实景建模：倾斜摄影技术对重点河段、水利工程进行三维实景建模，为防洪规划与工程设计提供精准基础数据。
• 激光雷达扫描：对植被茂密、地形复杂的河段进行激光雷达扫描，穿透植被获取真实地面高程数据。
• 断面测量：精准测量河道横断面形态，为水文计算提供基础数据。

B. 洪水淹没分析

• 基于高精度DEM，构建河道水动力学模型
• 模拟不同洪水量级下的淹没范围与水深分布
• 生成洪水风险图，为防洪预案制定提供依据
• 洪水退去后，对比前后DEM，评估河道冲淤变化

C. 水文调查

• 无人机搭载流速仪，对河道流速进行非接触式测量
• 对水面宽度、水深等水文要素进行精准测量
• 对河道内洲滩、沙洲等地貌要素进行精细测绘
• 生成水文调查报告，支撑水资源管理决策

D. 测绘成果

3.9 水源地保护与生态监测解决方案

3.9.1 场景需求

饮用水水源地安全直接关系到人民群众的生命健康，水源地保护区内的违规行为与生态状况需要实施严密监控。同时，河湖湿地生态系统的健康状况也需要定期评估。

3.9.2 解决方案

A. 水源地保护区巡查

• 对一级、二级保护区及准保护区进行高频次航空巡查
• AI识别保护区内违规建设、农业种植、养殖等违规行为
• 对保护区内排污口进行重点监控
• 发现违规行为立即推送至主管部门处置

保护区巡查频次：

B. 水源地水质监测

• 无人机定期对水源地水质进行快速检测
• 重点监测藻类（蓝藻、绿藻）爆发风险
• 对水源地上游来水水质进行实时监控
• 建立水质预警模型，提前预判水质风险

C. 河湖湿地生态监测

• 多光谱相机监测湿地植被覆盖度与健康状况
• 热成像相机监测湿地水鸟等野生动物种群动态
• 定期评估湿地面积变化与生态系统健康状况
• 对湿地退化区域进行重点监测与预警

D. 生态流量监测

• 对河道关键断面进行流量监测
• 评估生态基流保障情况
• 对生态流量不足河段进行预警
• 为水资源调度提供数据支撑

3.10 跨部门协同联动解决方案

3.10.1 场景需求

河湖管理涉及水务、生态环境、自然资源、农业农村、公安等多个部门，各部门数据孤岛问题突出，协同联动机制不健全，影响河湖综合治理效果。

3.10.2 解决方案

A. 数据共享机制

B. 联合执法机制

• 建立水务、生态环境、公安等部门联合执法工作机制
• 无人机发现违规行为后，自动推送至相关执法部门
• 各部门在统一平台上协同处置，避免推诿扯皮
• 建立执法结果反馈机制，实现问题闭环管理

C. 应急联动机制

险情/灾情发生        ↓ 智慧水务平台自动预警        ↓ 同步推送至防汛、应急、消防、公安等部门        ↓ 各部门在统一平台上协同指挥        ↓ 无人机提供实时空中侦察支撑        ↓ 应急处置完成后，各部门提交处置报告        ↓ 平台自动汇总生成综合处置报告

第四章 智慧水务管理平台

4.1 平台总体架构

┌────────────────────────────────────────────────────────┐ │                    展示层（用户界面）                      │ │  指挥中心大屏 | 管理PC端 | 河长手持终端 | 执法人员终端       │ └───────────────────┬────────────────────────────────────┘                    │ ┌───────────────────▼────────────────────────────────────┐ │                    应用层（业务系统）                      │ │  河道巡查 | 水库安全 | 水质监测 | 防汛指挥 | 执法监管        │ │  工程巡检 | 岸线管理 | 水文测绘 | 水源保护 | 综合分析        │ └───────────────────┬────────────────────────────────────┘                    │ ┌───────────────────▼────────────────────────────────────┐ │                    平台层（核心引擎）                      │ │    AI分析引擎 | GIS引擎 | 数据融合引擎 | 任务调度引擎        │ │    预警引擎 | 报告生成引擎 | 数据共享引擎                   │ └───────────────────┬────────────────────────────────────┘                    │ ┌───────────────────▼────────────────────────────────────┐ │                    数据层（数据中心）                      │ │  遥感数据 | 无人机数据 | 传感器数据 | 业务数据 | 历史档案     │ └───────────────────┬────────────────────────────────────┘                    │ ┌───────────────────▼────────────────────────────────────┐ │                    感知层（数据采集）                      │ │  卫星遥感 | 无人机 | 地面传感器 | 水质监测 | 视频监控        │ └────────────────────────────────────────────────────────┘
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4.2 核心功能模块

4.2.1 河道巡查管理模块

4.2.2 防汛指挥模块

4.2.3 水质监测模块

4.2.4 执法监管模块

4.3 AI智能分析能力

4.4 数字孪生河湖

• 基于高精度测绘数据，构建河湖三维数字孪生模型
• 实时接入水位、流量、水质等传感器数据
• 实现河湖现状的实时三维可视化展示
• 支持洪水演进、污染扩散等场景的数字仿真模拟
• 为防洪调度、水资源管理提供决策支撑

第五章 技术装备体系

5.1 无人机平台配置

5.2 核心载荷配置

5.3 地面感知设备

5.4 通信与传输

第六章 实施方案与部署规划

6.1 实施阶段规划

第一阶段：基础建设期（第1-3个月）

主要工作：

• 开展需求调研与现场勘察，明确重点巡检区域与业务需求优先级
• 完成智慧水务管理平台基础框架搭建与部署
• 完成地面传感器网络（水位站、水质站、视频监控）选点与安装
• 完成通信网络建设与联调测试
• 完成无人机设备采购、调试与试飞
• 开展飞手团队专业培训与资质考核

阶段交付成果：

• 平台基础功能上线运行
• 地面传感器网络完成部署并稳定运行
• 飞手团队具备基本业务作业能力
• 完成首批重点河段基础测绘数据采集

第二阶段：功能完善期（第4-6个月）

主要工作：

• 完成河道巡查、水库安全、水质监测、防汛指挥、执法监管等业务模块开发上线
• 开展全域基础航飞，建立河湖资源本底数据库
• 完成AI识别模型的本地化训练与精度优化
• 对接水务局、生态环境局、自然资源局等主管部门业务系统
• 开展多部门协同演练，验证联动响应机制
• 构建数字孪生河湖基础模型

阶段交付成果：

• 全业务模块上线运行
• 河湖资源本底数据库建立完成
• AI识别模型达到业务应用精度要求
• 数字孪生河湖基础模型建立完成

第三阶段：运营优化期（第7-12个月）

主要工作：

• 进入常态化运营，按计划开展各类巡查与监测作业
• 持续优化AI模型，提升识别精度与适应性
• 根据实际运营情况，持续完善平台功能
• 建立完善的数据管理与共享应用机制
• 开展年度河湖健康综合评估

阶段交付成果：

• 系统稳定运营，各项业务指标全面达标
• 形成完整的智慧水务管理体系
• 输出年度河湖健康综合评估报告

6.2 年度巡检计划

第七章 服务保障体系

7.1 专业团队配置

7.2 安全保障措施

飞行安全：

• 飞行前严格执行"七步检查法"，确保设备状态完好
• 风速超过8m/s、能见度低于500m一律停飞
• 在河道、水库上空飞行时，保持与水面安全高度
• 建立飞行日志制度，全程记录飞行数据

数据安全：

• 所有水务数据均在国内服务器存储，不向境外传输
• 建立数据分级管理制度，涉密数据加密存储
• 定期数据备份，防止数据丢失
• 严格的数据访问权限管理机制

人员安全：

• 汛期野外作业人员配备救生衣、北斗定位终端
• 高危区域作业配备专业安全装备
• 建立紧急救援预案，确保人员安全

7.3 质量保障承诺

7.4 运维保障

日常运维：

• 平台7×24小时在线监控，故障30分钟内响应
• 无人机设备每次飞行后进行例行检查
• 每月开展一次系统全面检测与性能评估
• 每季度更新AI模型，持续提升识别精度

应急保障：

• 汛期建立24小时应急值班制度
• 重大险情2小时内完成无人机应急部署
• 建立备用设备库，确保主设备故障时快速切换
• 与设备厂商建立快速响应通道

第八章 典型应用成效

8.1 巡检效率提升

8.2 安全监测提升

8.3 执法效能提升

第九章 合规与资质

9.1 企业资质

9.2 合规作业要求

• 每次飞行前依法向属地空管部门申请飞行计划，取得飞行许可后方可起飞
• 严格遵守禁飞区、限飞区规定，不在未经批准区域飞行
• 水库、水电站等重要水利设施上空飞行须取得管理单位许可
• 水质采样、检测工作严格遵守相关技术规范与操作规程
• 执法取证工作严格遵守行政执法程序，确保证据合法有效
• 数据采集与使用严格遵守国家保密法规与数据安全法律
• 定期接受民航、水务等主管部门的监督检查

第十章 总结与展望

10.1 方案价值总结

甘肃云德智能科技有限公司智慧水务河湖巡检一体化解决方案，以"天空地水"四维感知体系为基础，以智慧水务管理平台为核心，以无人机为主要作业工具，构建了覆盖以下十大业务场景的全链条智慧化管理体系：

方案核心价值：

• ✅ 效率革命：巡检效率提升10倍以上，覆盖率大幅提升
• ✅ 精度突破：厘米级测绘精度，AI识别准确率88%以上
• ✅ 成本优化：综合巡检成本较传统模式降低约50%
• ✅ 安全保障：以机代人，消除人员进入危险区域的安全隐患
• ✅ 全天候覆盖：夜间、恶劣天气等特殊条件下的作业能力
• ✅ 决策支撑：实时数据驱动，科学支撑河湖管理决策
• ✅ 合规保障：全程依法依规作业，执法证据合法有效

10.2 服务区域

10.3 未来展望

近期（1-2年）：

• 推进5G通信与无人机协同作业的规模化应用
• 引入卫星遥感与无人机数据的深度融合分析
• 扩大无人船在水质监测与水文测量中的应用
• 建立西北四省区主要河流的数字孪生模型

中期（3-5年）：

• 建立西北四省区河湖无人机巡检服务网络
• 推进无人机自主巡检，减少人工干预
• 构建流域级水资源综合管理数据平台
• 实现河湖健康状况的全要素、全周期数字化管理

长期（5年以上）：

• 建立西北地区水务大数据中心
• 为黄河流域生态保护和高质量发展提供全面技术支撑
• 推动智慧水务技术标准的制定与推广

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