积雪深度密度含水率温度冰水五合一监测方案

方案介绍

积雪五参数一体化监测方案面向气象与冰冻圈观测、高寒流域水文、雪崩科研、山区公路铁路、高山景区、滑雪场、水利水电、高寒生态及科研试验站等应用场景，通过多种物理测量原理融合，对雪深、雪密度、雪水当量、液态含水量以及含雪量（固态冰雪/冰含量）进行连续在线监测。

系统采用“超声波雪深测量 + 承重桶式雪密度测量 + 高频介电三相分析 + 边缘计算 + 远程通信 + 云平台”的总体技术架构。雪深采用非接触式超声波测距获取；雪密度通过定截面积承重桶、称重传感器和有效积雪体积计算；液态含水量和固态含雪量利用积雪中空气、液态水和固态冰雪介电特性的差异进行分析；雪水当量则根据同步获取的雪深和代表性雪密度进行物理换算。

与全部指标依靠单一探头反演的方式不同，本方案采用多个相对独立的测量原理获得关键原始量，使雪深、质量、密度、液态水和固态冰雪组成能够相互校核，同时保留距离、质量、有效雪高、介电响应等原始数据，便于后期质量控制、模型调整和科研复算。

系统可进一步接入分层雪温、雪层压力、雪荷载、雪体位移、雪—地界面温湿度、风吹雪、自动气象站、振动、次声和视频设备，扩展为综合积雪与雪灾在线监测站。

监测目标

• 连续在线监测自然积雪深度。
• 连续监测代表性积雪体积密度。
• 自动计算积雪雪水当量SWE。
• 连续监测雪层液态含水量。
• 监测积雪固态冰雪/含雪量变化。
• 同步获取五项积雪核心参数。
• 统一五参数时间戳，形成完整雪季时序数据。
• 识别新降雪及短时间积雪快速增加过程。
• 分析积雪自然沉降和压实过程。
• 监测雪密度增密过程。
• 分析风吹雪造成的雪盖重新分配。
• 识别积雪由干雪向湿雪变化过程。
• 监测液态水含量快速增加。
• 分析积雪融雪启动和持续融化过程。
• 分析融雪后的再冻结过程。
• 监测积雪固态与液态组成变化。
• 计算雪水资源储量及其时间变化。
• 为融雪径流和春汛研究提供数据。
• 为雪崩综合研究提供积雪质量和含水状态背景。
• 为道路铁路积雪及融雪管理提供基础信息。
• 形成多年连续积雪状态数据库。

需求分析

积雪是一种由固态冰雪、液态水和空气共同组成的复杂多相介质。仅使用雪深描述积雪状态，只能知道积雪有多厚，却无法准确判断相同厚度积雪之间的质量、水资源量和雪质差异。

例如，新降松散雪、风吹压实雪和进入融雪期的湿雪即使具有相同雪深，其雪密度、雪水当量、液态含水量和固态组成也可能存在明显差异。因此仅依靠雪深不能完整反映积雪实际状态。

传统人工雪坑可以获取雪密度、积雪结构和含水状态，但具有破坏性、时间离散、劳动强度大等特点。在高山、暴雪、夜间以及雪崩危险区域，频繁人工取样还存在明显安全风险。

多个独立监测设备分别建设又容易造成重复机柜、重复供电、重复通信以及平台数据时间不同步。对于融雪水文和科研项目，还需要保留原始量、计算参数和质量控制信息，不能只上传单一最终结果。

因此，需要通过一套统一系统同步监测雪深、雪密度、雪水当量、液态水和固态冰雪组成，并建立统一时间基准和数据质量体系，从“积雪厚度监测”升级为“积雪厚度—质量—水资源—液态水—固态组成”的综合状态监测。

监测方法

1. 雪深监测

采用非接触式超声波雪深传感器安装在雪面上方，通过测量探头到实时雪面的距离，并与无雪期地面基准高度比较，获得实时雪深。

2. 雪密度监测

采用定截面积承重桶收集代表性积雪，由高精度称重传感器获得雪质量，同时结合桶内有效雪高或固定有效体积计算代表性积雪体积密度。

3. 雪水当量监测

将同步获得的雪深与代表性雪密度进行计算，获得等效液态水柱高度，即雪水当量SWE。

4. 液态含水量监测

在代表性雪层内布设高频介电三相探头，测量积雪介电响应，并通过雪介质专用模型、温度补偿及项目标定计算液态含水量。

5. 固态含雪量监测

利用空气、液态水和固态冰雪三相介电差异，分析监测体积内固态冰雪组分，并按照项目约定输出固态冰雪体积分数、质量分数或平台指数。

6. 多参数同步监测

边缘采集主机按照统一时间基准采集超声波、称重和介电数据，使五项参数可以在同一时间轴下进行趋势、事件及质量平衡分析。

7. 多点空间监测

流域、道路和科研项目可根据海拔、坡向、植被、地形和风吹雪条件建设多个监测站，分析积雪空间差异。

应用原理

1. 雪深原理

超声波探头向雪面发射声波脉冲并接收反射回波。探头至雪面的实时距离为：

d = c × t / 2

其中：

d为探头到雪面的距离；

c为空气声速；

t为声波往返传播时间。

无雪期探头到地面基准距离为H0，则积雪深度H为：

H = H0 - d

由于空气声速随温度变化，系统利用温度补偿修正声速，以降低高寒温度变化造成的超声测距偏差。

2. 雪密度原理

雪密度定义为单位体积积雪的质量：

ρ = m / V

其中：

ρ为雪密度，单位kg/m³；

m为积雪净质量，单位kg；

V为积雪有效体积，单位m³。

如果承重桶截面积为A、桶内有效雪高为h：

V = A × h

因此：

ρ = m / (A × h)

3. 雪水当量原理

雪水当量表示积雪完全融化以后形成的等效液态水柱高度。

系统采用同步雪深和代表性雪密度计算：

SWE = ρ × H / 1000

其中：

SWE单位为mm水当量；

ρ单位为kg/m³；

H单位为mm。

例如雪深为1000mm、代表性雪密度为300kg/m³，则对应雪水当量约为300mm。

该结果建立在监测点雪密度具有代表性的基础上。对于空间高度不均匀或受强风吹雪影响明显的区域，建议采用多点布站或与专用雪水当量设备进行对比。

4. 液态含水量原理

积雪由空气、固态冰雪和液态水共同组成。三种介质具有明显不同的介电响应，因此可以通过高频介电测量获取积雪等效介电特性：

ε_eff = f(空气，冰雪，液态水，密度，温度)

经过积雪专用标定模型，可以获得液态含水量：

LWC = f(ε_eff，ρ，T，C)

其中：

LWC为液态含水量；

ε_eff为等效介电参数；

ρ为雪密度；

T为温度补偿参数；

C为项目标定系数。

5. 固态含雪量原理

系统进一步根据积雪三相介质模型，将固态冰雪部分与液态水及空气组分进行区分。

可以概念化表示为：

φ_air + φ_water + φ_ice = 1

其中：

φ_air为空气体积分数；

φ_water为液态水组分；

φ_ice为固态冰雪组分。

平台中的“含雪量”即用于表示固态冰雪/冰含量。实际项目应在技术协议中明确其采用体积百分比、质量百分比还是约定指数，避免不同统计口径混用。

6. 五参数融合原理

系统最终形成：

雪深H → 描述积雪厚度

雪密度ρ → 描述单位体积质量

SWE → 描述积雪等效水资源量

LWC → 描述积雪液态水状态

固态含雪量 → 描述积雪固态冰雪组成

通过五参数同步分析，可以观察：

降雪 → 雪深增长 → 雪质量增加 → 新雪形成 → 自然压实 → 密度增加 → 升温湿化 → 液态含水量增加 → 固态组成变化 → 融雪消融 → SWE下降

的完整积雪演化过程。

功能特点

• 雪深在线连续监测。
• 雪密度在线连续监测。
• 雪水当量自动计算。
• 液态含水量在线监测。
• 固态冰雪/含雪量在线监测。
• 五参数统一时间同步。
• 多物理原理融合测量。
• 超声波温度声速补偿。
• 超声波回波质量诊断。
• 承重桶自动去皮。
• 称重温漂补偿。
• 称重零点漂移诊断。
• 称重稳定窗口判断。
• 介电探头温度补偿。
• 介电状态质量诊断。
• 雪密度增密率计算。
• 24小时新增雪深统计。
• SWE变化量统计。
• SWE变化率计算。
• 液态含水量峰值统计。
• 含雪量变化统计。
• 新雪事件识别。
• 快速增密事件识别。
• 风吹雪影响辅助分析。
• 湿雪过程辅助识别。
• 快速融雪过程识别。
• 再冻结过程辅助识别。
• 多参数同图趋势显示。
• 小时、日、月和雪季统计。
• 单参数阈值预警。
• 参数变化率预警。
• 异常持续时间预警。
• 多参数组合预警。
• 本地离线缓存。
• 断网自动补传。
• 设备运行状态诊断。
• 远程修改采样周期。
• 远程修改报警参数。
• 远程修改标定系数。
• 支持RS485/Modbus-RTU。
• 支持4G/GPRS。
• 支持NB-IoT、LoRa、以太网扩展。
• 支持北斗/卫星通信项目扩展。
• 支持API、MQTT、TCP/HTTP等接口。
• 支持GIS多站点管理。
• 支持日报、月报、雪季报表。

硬件清单

序号	设备名称	主要功能	配置建议
1	超声波雪深传感器	非接触测量雪面距离并换算实时雪深	核心配置
2	温度补偿模块	对超声波空气声速进行温度修正	核心/集成配置
3	定截面积承重桶	形成具有已知几何体积的代表性积雪样本	核心配置
4	高精度称重传感器	连续获取承重桶及桶内积雪质量	核心配置
5	有效雪高传感器	获取承重桶内实际积雪高度并计算有效体积	按密度方案配置
6	高频介电三相探头	感知空气、液态水和固态冰雪介电响应	核心配置
7	边缘数据采集主机	统一采集、时间同步、滤波、温补、计算、缓存及诊断	核心配置
8	本地存储模块	保存原始数据、五参数结果和设备状态	标准配置
9	RS485通信模块	传感器与主机通信及第三方系统接入	标准配置
10	4G/GPRS通信模块	远程数据上传和设备维护	常用配置
11	户外监测立杆	安装超声波探头、机箱、天线和太阳能系统	标准配置
12	承重桶独立基础	保证称重受力系统与主立杆结构隔离	标准配置
13	防护机箱	采集主机、通信和供电设备户外防护	标准配置
14	太阳能供电系统	高寒无人区独立供电	选配
15	低温储能电池	夜间和连续阴雪天气供电	太阳能项目配置
16	分层雪温监测系统	扩展不同深度雪层热状态监测	推荐选配
17	雪层压力/雪荷载设备	扩展雪层内部受力和雪荷载研究	雪崩项目选配
18	雪体位移设备	监测积雪整体滑移及运动状态	雪崩项目选配
19	自动气象站	气温、湿度、风速风向、气压、降水等环境监测	推荐选配
20	太阳辐射传感器	监测融雪主要能量驱动因素	融雪项目推荐
21	视频监控设备	现场雪况及异常事件辅助核验	选配
22	综合监测平台	五参数总览、趋势、事件、告警、报表和远程运维	推荐配置

硬件参数

参数项目	量程/典型指标	精度或说明
产品型号	S-CG-SNOW5-100	积雪五参数一体化监测设备
核心监测参数	雪深、雪密度、雪水当量、液态含水量、含雪量	五项参数同步输出
雪深测量原理	超声波脉冲往返时间测距 + 温度声速补偿	非接触测量
雪深量程	0～4000 mm	典型配置
雪深分辨率	1 mm	平台输出
雪深准确度	±1 mm ±0.2%F.S	沿用雪深产品定义
雪密度测量原理	承重桶称重 + 有效体积计算	代表性点位测量
雪密度范围	0～1000 kg/m³	典型配置
雪密度分辨率	1 kg/m³	平台输出，可定制
雪密度准确度	典型±2%F.S	最终由称重和体积联合标定确定
雪水当量范围	0～4000 mm水当量	由雪深和代表性雪密度计算
雪水当量分辨率	1 mm	可定制
液态含水量量程	0～100%	体积/质量口径由项目技术协议定义
含雪量量程	0～100%	对应固态冰雪/冰含量
介电参数精度	项目标定确定	受雪型、密度、温度及探头接触状态影响
采集周期	1 min～24 h	远程可调，科研项目可提高采样频率
通信接口	RS485 / Modbus-RTU	标准接口
远程通信	4G / GPRS	可扩展NB-IoT、LoRa、以太网、北斗/卫星
扩展协议	TCP / HTTP / HJ212 / API / MQTT	按项目配置
供电电压	DC12～24V	市电或太阳能+低温储能
工作温度	-40℃～+60℃方向设计	最终以选配部件资料为准
主机防护	IP67方向设计	传感器及接头按户外防水耐冻融设计
本地存储	不少于6万条带时间戳记录或≥32GB可扩展	按项目配置
安装方式	地表固定站 + 超声波上方测距 + 承重桶称重 + 雪层介电探头	组合式监测

方案实现

第一步：现场调查

调查监测区域最大历史雪深、典型雪型、雪季长度、风吹雪情况、坡向、地形、植被、通信、供电和维护条件，并明确客户对液态含水量及含雪量的数据定义。

第二步：监测点选址

选择地形相对平整、自然积雪具有代表性的区域，避开建筑物、树木、挡雪设施、人工堆雪区及明显异常风蚀和堆积区域。

第三步：主站基础施工

固定监测主立杆基础和承重桶独立基础。承重桶称重结构应与主立杆分离，避免风振和机械结构耦合影响称重结果。

第四步：安装雪深探头

超声波探头安装高度应高于当地设计最大雪深，探头垂直向下，测距锥体范围内避免横臂、线缆、植物和其他反射物。

第五步：建立地面基准

无雪期测量探头至地面的基准高度H0，并记录在设备参数中，安装后避免随意改变探头高度。

第六步：安装承重桶

保证承重桶只通过设计称重结构受力，周围保持合理隔离间隙，线缆采用柔性应力释放，安装后完成空桶去皮。

第七步：称重校准

使用标准砝码复核称重系统零点、线性和重复性，同时核验承重桶几何尺寸和有效体积。

第八步：安装介电探头

介电探头可根据项目采用单层或分层方式布设于代表性雪层位置，安装时应避免明显空气隙和大型金属结构干扰，并记录准确坐标和层位。

第九步：统一数据采集

将超声波、称重、有效雪高和介电探头统一接入边缘采集主机，完成时间同步、传感器地址和数据字段设置。

第十步：通信与供电

无市电高寒站点根据系统功耗、冬季有效日照、最低温度及连续阴雪天气核算太阳能板和低温储能容量。

第十一步：系统标定

完成超声波地面基准、称重零点和线性、承重桶几何参数以及介电探头标定系数设置。

第十二步：试运行

系统安装完成后建议连续试运行48～72小时，检查雪深、称重、介电响应、数据时间同步、网络、本地缓存、供电和平台字段。

第十三步：正式运行

进入雪季后持续进行五参数同步采集，并根据回波质量、称重稳定性、零点漂移、介电状态及温度范围实施自动数据质量控制。

数据分析

1. 雪深分析

形成实时、小时、日、月和雪季雪深变化曲线，计算24小时新增雪深及最大雪深。

2. 雪密度分析

分析不同阶段代表性雪密度及其变化趋势，识别新雪低密度、自然压实和快速增密过程。

3. 雪水当量分析

根据同步雪深和雪密度计算SWE，连续观察积雪水资源储量。

SWE变化量：

ΔSWE = SWE(t2) - SWE(t1)

可用于分析新增降雪水资源量和融雪期间储水量下降。

4. 液态含水量分析

监测积雪内部液态水比例变化，重点识别干雪向湿雪转变以及融雪水快速增加过程。

5. 固态含雪量分析

分析固态冰雪组成随压实、升温、湿化、融化和再冻结发生的变化。

6. 新雪过程分析

当雪深快速增加、雪密度处于较低水平、SWE同步增加且液态含水量保持低值时，可分析为典型新降干雪过程。

7. 自然压实分析

降雪停止后，如果雪深缓慢下降、雪密度持续增加而SWE变化较小，可分析积雪处于自然沉降和压实阶段。

8. 风吹雪分析

结合风速风向后，如果雪深快速增加但降水较少，可分析是否存在风吹雪堆积；不同站点之间还可比较风蚀和沉积差异。

9. 湿雪过程分析

液态含水量持续增加，同时密度状态和固态含量发生变化，可辅助识别积雪由干雪向湿雪演化。

10. 融雪分析

当液态含水量升高、雪深持续下降、SWE开始下降并伴随固态组成变化时，可综合判断积雪进入明显融雪消融过程。

11. 再冻结分析

若升温后的液态含水量明显降低，固态冰雪组分重新增加，并且同期环境或雪层温度下降，可辅助判断再冻结过程。

12. 质量平衡分析

通过雪深、密度、SWE、液态水和固态组成的同步变化，可以对单次降雪、融雪或整个雪季进行积雪质量状态综合分析。

13. 多站空间分析

GIS平台可以按照流域、海拔、坡向、道路或研究区域对多个站点进行分组，比较积雪储量和融雪过程的空间差异。

14. 原始量质量控制

系统保存超声波回波质量、称重原始质量、有效雪高、称重零点、介电原始参数、供电和通信状态，用于发现传感器异常和二次计算。

预警决策

五参数系统主要用于描述积雪物理状态和融雪过程，不建议依据某一个参数直接判断雪崩或洪水是否发生。工程应用宜采用单参数阈值、变化率、持续时间和多参数组合条件进行状态分级。

一级：新增积雪关注

雪深和SWE持续增加，表明新的积雪和水资源量正在累积。

系统动作：记录新增积雪事件，并结合降水和风场信息进行分析。

二级：快速加载/增密提示

雪深、SWE或雪密度在短时间内明显增加。

系统动作：发送积雪快速变化提示，重点关注道路积雪、工程雪荷载及雪崩坡面。

三级：湿雪发展提示

液态含水量明显增加，积雪固液组成持续变化。

系统动作：标记湿雪事件，并建议结合雪温、气温和太阳辐射分析。

四级：快速融雪提示

液态含水量处于高位，同时雪深和SWE持续快速下降。

系统动作：发送快速融雪提示，为融雪径流、道路运行和高寒工程管理提供参考。

综合雪崩风险辅助提示

如果出现快速新增积雪、高SWE、湿化增强等状态，同时雪层压力、弱层状态、位移、振动、次声或气象参数异常，可将五参数数据作为雪崩综合风险模型的重要基础输入。

融雪洪水辅助提示

若大量SWE积累后出现持续高液态含水量和SWE快速下降，同时流域气温、降雨及径流明显增加，可进入融雪水文综合研判流程。

设备异常告警

当发生超声回波异常、称重零点漂移、称重过载、介电探头状态异常、低电压、网络中断或数据长时间不更新时，平台发送设备维护告警。

方案优点

多原理融合

雪深、密度和积雪三相组成分别采用超声、物理称重和高频介电方法，减少全部指标依赖单一反演模型造成的系统性误差。

五参数一套系统

五项核心参数共用一套采集主机、通信、供电、时钟和平台，降低重复施工及后期维护成本。

物理可解释性强

不仅输出计算结果，还保存距离、质量、有效雪高和介电响应等原始测量量，便于客户理解数据来源。

数据可追溯

所有原始量、计算参数、标定系数和设备状态均可记录，有利于科研复算、异常分析和模型升级。

完整描述积雪状态

从单一雪深扩展到厚度、质量、水资源、液态水和固态组成，可更加完整地描述积雪演化。

融雪识别能力强

液态含水量、SWE、雪密度和雪深联合变化，可以比单独依靠气温或雪深更加完整地描述湿化和融雪过程。

高寒无人值守

支持太阳能、低温储能、本地缓存、4G/GPRS及远程运维，适用于偏远山区长期观测。

项目定制能力强

雪深量程、承重桶尺寸、介电模型、监测层位、通信方式和数据输出口径均可根据雪型、气候区及科研需求调整。

兼容现有气象和水文系统

RS485/Modbus及常见网络接口方便接入自动气象站、水文站和客户第三方数据平台。

扩展能力强

可以继续增加分层雪温、雪层压力、雪体位移、风吹雪、振动、次声和视频AI等模块，形成完整综合积雪观测站。

应用领域

• 气象积雪观测站。
• 冰冻圈综合观测站。
• 高寒流域水文站。
• 雪水资源监测。
• 融雪径流研究。
• 春汛监测研究。
• 雪崩科研站。
• 雪崩综合监测站。
• 山区公路积雪监测。
• 铁路沿线雪灾监测。
• 隧道口高寒环境监测。
• 高寒机场。
• 滑雪场。
• 高山景区。
• 水利水电工程。
• 高寒输电线路。
• 风电场。
• 矿区高寒环境监测。
• 高寒生态监测。
• 冻土与积雪耦合研究。
• 积雪三相组成研究。
• 积雪传感器对比标定。
• 高校科研院所。
• 长期野外定位观测站。

效益分析

积雪资源定量化效益

从传统“只知道积雪有多深”升级为同时掌握积雪质量、水资源量和固液组成，提高积雪资源评价维度。

融雪水文效益

SWE直接反映积雪储水状态，结合液态含水量变化可以观察积雪从储水向融水释放的过程，为融雪径流分析提供基础数据。

雪崩科研效益

新增雪深、密度、SWE以及湿雪状态可以作为雪层温度、弱层压力、位移、振动和次声监测的重要背景参数。

交通安全效益

山区公路和铁路可以同时掌握积雪厚度、雪质变化和融雪状态，为除雪、防雪、道路巡查和交通运行提供信息。

高寒工程效益

能够长期观察工程周边积雪质量、水资源和融化过程，为水电、输电、风电等高寒工程运行提供数据。

减少人工取样

降低冬季高山地区频繁开挖雪坑、称重和人工巡检工作量，减少恶劣天气下现场作业频次。

数据一致性效益

所有参数由统一主机、统一时钟和统一平台管理，避免多个独立设备数据时间不同步。

科研与标定效益

保留原始传感量和计算参数，适用于积雪模型验证、新型雪传感器对照测试和算法研究。

长期数据资产效益

多个雪季连续运行后，可建立雪深、密度、SWE、液态水及固态组成的长期数据库，为气候变化和冰冻圈研究提供基础资料。

国标规范

积雪五参数一体化监测属于积雪自动观测、冰冻圈监测、数据采集和高寒环境工程综合应用。可结合以下标准和技术资料进行设计与实施。

1. GB/T 35229-2017《地面气象观测规范 雪深与雪压》：用于积雪观测场地、雪深、雪压及相关积雪观测方法参考。

2. QX/T 118《自动气象站数据采集器》相关技术要求：用于采集主机、统一时钟、数据存储及自动站系统接入参考。

3. GB/T 4208-2017《外壳防护等级（IP代码）》：用于采集主机、户外传感器接头和结构防水防尘设计参考。

4. GB/T 17626系列《电磁兼容 试验和测量技术》：用于采集主机、通信模块和供电系统电磁兼容设计参考。

5. Modbus-RTU工业串行通信协议：用于RS485传感器与数据采集主机组网参考。

6. WMO-No.8 Volume II《Measurement of Cryospheric Variables / Snow》：用于雪深、雪密度、雪水当量及其他冰冻圈积雪变量观测方法参考。

7. 项目积雪介电三相模型标定文件：作为液态含水量和固态含雪量计算与质量控制的重要项目依据。

8. 承重桶标定文件：用于雪密度称重零点、线性、几何体积和代表性检查。

9. 超声波地面基准及距离标定文件：用于雪深观测基准与现场验收。

以上标准及资料主要用于项目设计和技术方法参考，不代表产品已经取得对应认证。正式项目应以现行有效标准、招标文件、项目所在地要求、技术协议、最终BOM、现场标定和出厂资料为准。

参考文献

[1] GB/T 35229-2017，《地面气象观测规范 雪深与雪压》。

[2] QX/T 118，《自动气象站数据采集器》相关技术要求。

[3] GB/T 4208-2017，《外壳防护等级（IP代码）》。

[4] GB/T 17626系列，《电磁兼容 试验和测量技术》。

[5] Modbus Application Protocol / Modbus over Serial Line相关技术规范。

[6] World Meteorological Organization. Guide to Instruments and Methods of Observation, WMO-No.8, Volume II: Measurement of Cryospheric Variables.

[7] 超声波雪深非接触测量及温度声速补偿相关技术资料。

[8] 承重桶称重式雪密度监测相关技术资料。

[9] 高频介电积雪三相组成、液态含水量及固态冰雪组分监测相关技术资料。

[10] 雪深、雪密度及雪水当量积雪水资源换算与冰冻圈观测相关资料。

案例分享

典型案例：高寒流域融雪水文五参数监测站

以下案例为典型项目方案模板，用于说明系统应用方法，不作为具体S-CG-SNOW5-100已交付项目业绩。

某高寒山区流域冬季形成大面积季节性积雪，春季融雪是河流径流的重要补给来源。原有监测系统主要获取空气温度、降水和雪深，但仅依靠雪深很难准确判断积雪实际储水量和融雪水产生过程。

项目建设一套积雪五参数一体化监测站，配置超声波雪深、承重桶式雪密度、高频介电三相探头、边缘采集主机、自动气象站、太阳辐射和太阳能4G系统。

冬季一次明显降雪开始以后，超声波雪深首先持续增加，承重桶内积雪质量同步上升。

系统自动计算雪密度和SWE，并形成：

降雪开始 → 雪深增加 → 积雪质量增加 → SWE增加

的积雪水资源累积过程。

新雪阶段液态含水量保持较低水平，积雪以固态冰雪组成为主。

降雪结束以后，雪深缓慢下降而质量变化相对较小，雪密度逐渐升高，系统识别为自然压实阶段。

进入春季以后，随着环境升温和太阳辐射增强，高频介电探头记录到液态含水量开始持续上升。

一段时间后，雪深和SWE开始持续下降，系统由此形成：

升温 → 雪层湿化 → 液态含水量增加 → 融雪增强 → 雪深下降 → SWE减少

的完整融雪过程链。

研究人员可以将SWE变化和流域径流数据进行时间对比，分析积雪储水释放与春季径流过程之间的关系。

典型案例：雪崩综合科研监测站

某高山雪崩科研区希望同时获取积雪基础状态和雪层动态变化。

项目建设五参数主站，并扩展多层雪温、雪层压力、雪体位移、振动、次声和自动气象设备。

持续降雪阶段，五参数系统记录雪深和SWE快速增加，为雪层压力增长提供新增荷载背景。

随着积雪自然压实，雪密度逐渐增加。

如果进入升温期，液态含水量开始上升，则可以将湿雪状态与雪层温度、压力和位移同步比较。

系统不会仅依据某一五参数数值直接宣布雪崩风险，而是将：

雪深 + 密度 + SWE + 液态含水量 + 固态组成 + 雪温 + 压力 + 位移 + 振动/次声 + 气象

形成多源同步数据链，为雪崩机理研究和本地化风险模型提供数据。

典型案例：山区交通雪灾综合监测

某山区公路冬季降雪频繁，同时存在强风吹雪和阶段性快速升温。

项目在重点路段附近建立五参数监测站，并配置微气象和视频设备。

暴雪过程中，平台实时监测雪深增量和SWE变化，掌握实际积雪累积程度。

强风期间，如果雪深变化与实际降水不一致，则结合风速风向和周边站点分析风吹雪造成的局部堆积或风蚀。

升温阶段，液态含水量增加并伴随雪深持续下降，平台可以识别道路周边积雪进入明显湿化和融雪阶段。

管理人员由此可以同时掌握：

积雪有多深、雪有多重、包含多少水、是否正在湿化以及固态组成如何变化。

相比只监测雪深，可为除雪、防雪、融雪期巡查和道路运行提供更加完整的数据背景。

典型案例：积雪传感器科研标定站

针对新型介电、雷达或光学积雪传感器研发，可将五参数站作为多原理参考系统。

超声波系统提供雪深参考，承重桶提供质量和密度参考，高频介电探头提供液态/固态组成数据，并根据雪深和密度计算SWE。

被测试传感器与五参数站同步运行，通过不同新雪、压实雪、干雪、湿雪和融雪状态下的数据比较，可以统计误差、漂移、温度影响和不同雪型条件下的模型偏差。

长期对照数据可用于改进新型积雪传感器模型、建立本地化标定系数，并为科研论文和项目成果提供可追溯的参考数据。