一．引文

城市內(nèi)澇已成為制約現(xiàn)代城市高質(zhì)量發(fā)展的突出問題，極端降雨天氣與城市排水管網(wǎng)承載能力不足的矛盾持續(xù)加劇，內(nèi)澇排水監(jiān)測(cè)設(shè)備的技術(shù)升級(jí)與規(guī)模化應(yīng)用，成為提升城市防洪排澇能力的核心抓手。這類設(shè)備通過對(duì)城市排水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、積水分布情況的實(shí)時(shí)感知與數(shù)據(jù)反饋，為內(nèi)澇預(yù)警、應(yīng)急調(diào)度和管網(wǎng)改造提供科學(xué)依據(jù)，其技術(shù)原理與應(yīng)用效能直接關(guān)系到城市生命線系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

二．設(shè)備監(jiān)測(cè)原理

從設(shè)備技術(shù)原理來看，城市內(nèi)澇排水監(jiān)測(cè)設(shè)備由感知層、傳輸層與數(shù)據(jù)處理層三個(gè)核心模塊構(gòu)成。感知層搭載液位傳感器、流量傳感器、雨量傳感器等核心元器件，液位傳感器利用靜壓式測(cè)量原理，將水體壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)積水深度的精準(zhǔn)捕捉，流量傳感器借助超聲波反射時(shí)差法測(cè)算排水管網(wǎng)內(nèi)的水流速度與瞬時(shí)流量，雨量傳感器則通過壓電陶瓷感應(yīng)雨滴沖擊頻率進(jìn)而統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間降雨量。傳輸層以無線通信技術(shù)為載體，將感知層采集的原始數(shù)據(jù)通過窄帶物聯(lián)網(wǎng)、無線射頻等方式傳輸至遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，設(shè)備配備的本地存儲(chǔ)模塊可在網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存，待通信恢復(fù)后自動(dòng)完成數(shù)據(jù)補(bǔ)傳。數(shù)據(jù)處理層依托嵌入式芯片與邊緣計(jì)算算法，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪、校準(zhǔn)與初步分析，將異常數(shù)據(jù)標(biāo)記并觸發(fā)預(yù)警指令，同時(shí)把標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)推送至城市智慧水務(wù)管理平臺(tái)，供管理人員進(jìn)行決策研判。研究人員認(rèn)為，多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的應(yīng)用，大幅降低了單一傳感器受環(huán)境干擾產(chǎn)生的測(cè)量誤差，使設(shè)備監(jiān)測(cè)精度滿足城市內(nèi)澇防控的實(shí)際需求。

三．核心技術(shù)參數(shù)

設(shè)備的核心技術(shù)參數(shù)直接決定監(jiān)測(cè)效能，行業(yè)內(nèi)主流監(jiān)測(cè)設(shè)備的性能指標(biāo)需符合城市排水系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)。液位監(jiān)測(cè)量程覆蓋0 - 5米，測(cè)量精度控制在±1mm~0.15%F.S，可滿足城市道路、地下車庫、下穿隧道等不同場(chǎng)景的積水監(jiān)測(cè)需求；流量監(jiān)測(cè)采用多普勒超聲波流量計(jì)，流速測(cè)量區(qū)間為0.02- 10米/秒，能精準(zhǔn)捕捉管網(wǎng)內(nèi)水流的動(dòng)態(tài)變化；雨量監(jiān)測(cè)分辨率0.1，0.2，0.5毫米可選，采樣頻率1次/5分鐘，可及時(shí)響應(yīng)短時(shí)強(qiáng)降雨天氣過程。設(shè)備工作溫度區(qū)間為-20℃ - 65℃，防護(hù)等級(jí)IP68，能夠適應(yīng)高溫、高濕、強(qiáng)腐蝕的戶外及地下管網(wǎng)環(huán)境，設(shè)備平均無故障工作時(shí)間大于8000小時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸延遲控制在10秒以內(nèi)，使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性滿足應(yīng)急調(diào)度要求。

四．技術(shù)優(yōu)勢(shì)

相較于傳統(tǒng)人工巡檢與單點(diǎn)監(jiān)測(cè)模式，現(xiàn)代化內(nèi)澇排水監(jiān)測(cè)設(shè)備具備顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。設(shè)備實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市排水系統(tǒng)的全域、實(shí)時(shí)、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，徹底改變了傳統(tǒng)模式下監(jiān)測(cè)范圍有限、數(shù)據(jù)滯后的弊端，管理人員可通過平臺(tái)實(shí)時(shí)掌握各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的積水深度、管網(wǎng)流量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，把被動(dòng)應(yīng)急轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)預(yù)警。設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)使安裝與維護(hù)流程得到簡(jiǎn)化，無需大規(guī)模開挖路面即可完成布設(shè)，有效降低了設(shè)備部署對(duì)城市正常交通秩序的影響，同時(shí)模塊化結(jié)構(gòu)使故障部件的更換更加便捷，大幅縮短了設(shè)備維護(hù)時(shí)間。設(shè)備采集的海量數(shù)據(jù)被整合至城市智慧水務(wù)管理體系，為排水管網(wǎng)的優(yōu)化改造提供了數(shù)據(jù)支撐，通過對(duì)歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析可精準(zhǔn)識(shí)別管網(wǎng)瓶頸路段與易澇點(diǎn)，使管網(wǎng)改造方案的制定更具針對(duì)性與科學(xué)性。

五．應(yīng)用場(chǎng)景

城市內(nèi)澇排水監(jiān)測(cè)設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)景已覆蓋城市排水系統(tǒng)的多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1.在城市道路與下穿隧道場(chǎng)景中，設(shè)備被布設(shè)至低洼路段與隧道進(jìn)出口，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)積水深度并聯(lián)動(dòng)聲光報(bào)警裝置，當(dāng)積水達(dá)到預(yù)警閾值時(shí)自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警信號(hào)，為交通管制與人員疏散提供決策依據(jù)。

2.在城市排水管網(wǎng)與泵站場(chǎng)景中，設(shè)備被安裝于管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)與泵站進(jìn)出水口，監(jiān)測(cè)管網(wǎng)流量與液位變化情況并實(shí)現(xiàn)泵站運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)調(diào)控，當(dāng)管網(wǎng)流量超出承載閾值時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)備用泵站，確保管網(wǎng)內(nèi)水體快速排出。

3.在城市海綿城市建設(shè)場(chǎng)景中，設(shè)備被用于監(jiān)測(cè)海綿設(shè)施的運(yùn)行效能，通過對(duì)雨水花園、透水鋪裝等設(shè)施的雨水滯留量與排放量數(shù)據(jù)采集，評(píng)估海綿設(shè)施對(duì)城市內(nèi)澇的緩解作用，為海綿城市建設(shè)方案的優(yōu)化提供數(shù)據(jù)參考。

4.在應(yīng)急指揮場(chǎng)景中，設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，通過大數(shù)據(jù)分析模型可對(duì)城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行提前預(yù)判，為應(yīng)急指揮部門的人員調(diào)配、物資儲(chǔ)備提供科學(xué)依據(jù)，大幅提升城市內(nèi)澇應(yīng)急處置效率。

六．總結(jié)

城市內(nèi)澇排水監(jiān)測(cè)設(shè)備的技術(shù)升級(jí)與規(guī)模化應(yīng)用，是城市防洪排澇體系建設(shè)的重要組成部分。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)與設(shè)備的深度融合，監(jiān)測(cè)設(shè)備的感知精度與智能化水平將持續(xù)提升，為城市內(nèi)澇防控提供更加堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐，助力城市構(gòu)建起“監(jiān)測(cè)-預(yù)警-調(diào)度-處置”的全鏈條防控體系，推動(dòng)城市向更加安全、韌性的方向發(fā)展。