智慧城市：排水管網在線監測系統的技術落地與應用

在智慧城市建設的浪潮中，“隱形基礎設施” 的智能化升級往往決定著城市運行的韌性 —— 城市排水管網正是這類關鍵設施，它如同 “城市地下血脈”，既要在汛期快速疏導雨水、防范內澇，又要精準收集傳輸污水、守護水體生態，其運行狀態直接關聯居民生活質量與城市生態安全。然而，隨著城市化進程加快與極端天氣頻發，傳統排水管網管理模式逐漸顯露短板：依賴人工巡檢不僅效率低下，難以覆蓋復雜的地下管網網絡，且對管道堵塞、污水滲漏、水位驟升等風險的響應滯后，常導致內澇突襲、污染擴散等問題。在此背景下，排水管網在線監測系統應運而生，成為推動水務管理從 “被動搶修” 轉向 “主動預判”、適配智慧城市精細化治理需求的核心技術方案。

一、核心監測單元設計與關鍵參數

工程技術人員根據監測需求，將系統拆解為三類功能明確的監測單元，各單元設備參數嚴格適配管網復雜環境。

（一）雷達水位監測單元

該單元聚焦管網水位動態監測，由非接觸式雷達水位計、鋰電池供電系統（含 RTU 遙測終端） 及不銹鋼模塊化支架組成。監測設備研發團隊設定的關鍵參數如下：

• 測量性能：水位監測范圍 0-7m，精度 ±3mm，天線水平 / 垂直波束角均控制在 8° 以內，可減少井壁金屬構件造成的多徑干擾；

• 環境適應性：具備溫度補償功能，工作溫度覆蓋 - 35~80℃（不結冰），存儲溫度 - 35~70℃，防護等級 IP68，可耐受潮濕、腐蝕性環境；

• 能耗與供電：采用 DC6-24V 寬電壓供電（典型值 12V），平均功耗≤30mW，支持長期無人值守；

• 數據傳輸與存儲：支持 GPRS/3G/4G / 衛星 / 433MHz / 以太網等通信方式，本地配備 Flash 芯片及最大 256GB 可擴展 TF 卡，數據掉電不丟失，同時支持遠程配置、升級與重啟。

（二）超聲波流量監測單元

該單元側重流速、流量精準采集，核心配置為接觸式多普勒超聲波流量計、同型號鋰電池供電系統及DN32 鍍鋅鋼管拼接支架，關鍵參數包括：

• 多參數測量：流速范圍 0.02-5m/s（可擴展），精度 ±1%±0.01m/s，分辨率 1mm/s；水深范圍 0-10m（可擴展），精度 ±1cm，分辨率 1mm；流量范圍 0.001-999999999m3/h，精度 ±2%-3%（依管道斷面形態調整），分辨率 0.001m3/h；同時可監測水溫（-20~65℃，精度 ±0.5℃，分辨率 0.1℃）；

• 運行特性：DC9-24V 供電，功耗≤1W，數據刷新頻率 1Hz，防護等級 IP68，工作溫度 - 20~65℃（不結冰），存儲溫度 - 10~70℃，信號接口采用 RS485（Modbus 協議），本地存儲 2M（可擴展）。

（三）復合型監測單元（含水位 + 流量）

為實現多參數協同監測，技術人員將雷達水位計與超聲波流量計集成，形成復合型單元。該單元保留前兩類設備的核心參數，同時通過雷達水位計覆蓋窨井全域水位，彌補超聲波流量計水深監測的范圍局限，更適用于易內澇區域的風險預警。

二、監測站點布設與安裝規范

監測系統的有效性需依托科學的布設與安裝，行業技術標準明確以下要求：

• 布設原則：排水主管、調蓄構筑物出口及污水廠匯流前節點，需同步監測水位與流量；商業區、居民區內部管網以水位監測為主，流量監測為輔；大管徑污雨水管道匯合處、長距離運輸管道及溢流井出口，需額外增設水位監測點。

• 安裝要求：設備需安裝在水流平緩、無回流漩渦、無障礙物的管道段，避開排水口、管道彎曲處、垂直跌水點及落水井；若靠近管道結合處，需與拐點保持至少 10 倍管道直徑的距離；支架采用不銹鋼或鍍鋅鋼管材質，拼接前需打磨切口，避免線纜破損，供電系統（含 RTU）固定于井口井蓋下方，兼顧通信信號穩定與后期維護便利。

三、系統實踐應用價值

在智慧城市運營中，該系統已展現多維度價值：汛期時，實時水位數據可提前識別溢流風險，調度人員通過平臺接收預警后，能快速啟動泵站、調控閘門，降低內澇影響；旱季時，流量數據可精準識別偷排漏排行為，同時為污水處理廠優化運行參數提供依據，減少能耗成本；長期積累的監測數據還可支撐管網水力模型構建，為雨污分流改造、管道修復提供數據支撐，推動水務管理從 “被動應對” 轉向 “主動預判”。