城市生命线之供排水与内涝积水监测设备技术应用分析

一．引文

城市供排水与内涝积水监测是城市生命线工程的核心组成部分，其配套监测设备的技术性能直接决定城市水务系统的运行稳定性与防汛应急的响应效率。

二．监测原理

供排水监测设备的设计围绕管网水质、水位、流量三大核心监测维度展开，技术人员将不同监测原理的传感器与数据采集终端进行一体化集成，形成适配地下管网复杂环境的监测体系。水质监测模块中浊度传感器采用散射光式测量原理，以红外LED为光源让光束射入水样，利用水样中浊度物质产生的散射光，通过测量垂直方向的散射光强度并与内部标定值比对计算浊度，同时内置温度传感器完成自动温度补偿；pH与电导率传感器则以电极法为核心，四电极结构的电导率传感器能彻底解决高电导率测试的极化难题与电极污染导致的读数偏差问题，COD传感器依托紫外光吸收法，通过测量有机物对254nm波长紫外光的吸收程度衡量有机污染物总量，且搭配365nm紫外参比光消除悬浮物质干扰。水位与流量监测模块结合压力传感与多普勒原理，可实现非满管状态下的精准测量，数据采集终端以低功耗微控制器为核心，集成数据采集、存储、通信功能，能将各类传感器采集的参数通过NB-IoT或4G网络传输至后台平台，同时具备本地数据缓存能力，在网络中断时保障数据不丢失。

三．核心参数

供排水监测设备的核心参数围绕环境适应性、测量精度与运行稳定性设定，工程技术人员为设备设计了高防护性金属外壳与合金材质航空插头，使整体防护等级达到IP68，可在水下长期稳定运行且具备防水防腐蚀水汽能力。水质传感器均支持RS485信号输出与Modbus-RTU协议，pH、电导率传感器配备双高阻抗差动放大器，让设备的抗干扰能力与响应速度大幅提升，浊度、COD等传感器的测量精度控制在行业标准误差范围内，且部分传感器自带自清洁装置，使设备的维护周期有效延长。数据采集终端可同时支持多款传感器接入且预留扩展接口，内置大容量电池组保障无外部供电时的续航能力，蓝牙配置功能让现场调试无需依赖电脑，使设备的操作便捷性显著提升。内涝积水监测设备分为杆式与地埋式两类，杆式设备的雨量计采用翻斗式测量原理，雨强范围 0mm～4mm/min ，允许通过最大雨强 8mm/min 且精度为±3%，液位监测仪的监测量程0-7米可选，检测精度3mm，工作温度可适应-35℃至80℃的极端环境；地埋式积水监测仪集成超声波与压力传感器，液位测量精度控制在±1mm以内，最低可监测0.005米水位，同时支持LoRa、NB-IoT、4G多模通信协议，无积水状态下可每10分钟上传一次数据，有积水时提升至每5分钟上传。

四．技术优势

供排水与内涝积水监测设备的技术优势体现在环境适配性、数据传输效率与智能预警能力等方面，研发人员为设备设计了多供电模式，太阳能与市电互补的供电方式解决了偏远监测点与地下管网的供电难题，地埋式积水监测仪还配备大容量锂亚电池，使无积水状态下的连续工作时长可达5年以上。设备的一体化集成设计大幅简化安装流程，杆式内涝监测设备可实现立杆式一体化安装，供排水监测设备仅需固定支架即可完成布设，地埋式积水监测仪尺寸紧凑，开挖小型基坑即可完成安装，使现场施工的人力与时间成本有效降低。监测设备均具备智能预警功能，可通过后台预设阈值，在水质超标、水位突升、积水速率异常时自动加快数据采集与上传频率，同时联动声光报警器与LED屏实现本地预警，内涝监测还集成高清摄像头，在触发预警时自动抓拍现场画面，为后台研判提供可视化依据，避免误判情况的发生。此外，监测设备的多协议兼容特性使其能无缝接入城市智慧水务平台，与其他监测系统实现数据共享，使城市水务管理的信息化水平得到整体提升。

五．应用场景

供排水监测设备的应用场景覆盖城市供排水管网的全流程监测。

1.水务管理部门将其布设于城市主次干道的窨井、污水处理厂进出口、入河排污口及河长制河流断面，实时监测管网水质与流量变化，为城市面源污染分析、污染源定位与水环境管理提供数据支撑，同时通过对管网水位的持续监测，及时发现管网堵塞、泄漏等故障，使供排水管网的运维效率显著提升。

2.内涝积水监测设备则重点部署于城市低洼路段、桥洞、隧道、地下停车场及易积淹水小区，杆式设备凭借视频监控与本地预警功能，成为道路防汛的重要监测节点，地埋式设备因隐蔽性强的特点，被广泛应用于城市主干道与住宅小区的积水监测，部分设备还集成漏电监测功能，在监测积水的同时感知电气安全隐患，防止行人触电事故的发生。

3.在城市生命线安全工程的建设中，这类监测设备还能与气象预报、城市排水模型联动，工作人员可通过后台平台实现对监测数据的可视化管理与远程调度，在强降雨等极端天气来临前，根据监测数据对河道水位进行科学预降，对易积淹水点提前部署防汛力量，使城市防汛应急处置形成全周期闭环，有效减少城市内涝带来的交通瘫痪、财产损失等问题。

六．总结

城市供排水与内涝积水监测设备的应用，让城市水务管理从传统的人工巡查模式向智能化、精细化监测模式转变，为城市生命线工程的安全运行提供更全面的技术保障，推动城市水务管理与防汛工作的数字化转型。