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)測設(shè)備的技術(shù)升級與規(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)備通過對城市排水系統(tǒng)運行狀態(tài)、積水分布情況的實時感知與數(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)定運行。

二．設(shè)備監(jiān)測原理

從設(shè)備技術(shù)原理來看，城市內(nèi)澇排水監(jiān)測設(shè)備由感知層、傳輸層與數(shù)據(jù)處理層三個核心模塊構(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量原理，將水體壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號從而實現(xiàn)對積水深度的精準捕捉，流量傳感器借助超聲波反射時差法測算排水管網(wǎng)內(nèi)的水流速度與瞬時流量，雨量傳感器則通過壓電陶瓷感應(yīng)雨滴沖擊頻率進而統(tǒng)計單位時間降雨量。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端數(shù)據(jù)處理平臺，設(shè)備配備的本地存儲模塊可在網(wǎng)絡(luò)中斷時實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存，待通信恢復(fù)后自動完成數(shù)據(jù)補傳。數(shù)據(jù)處理層依托嵌入式芯片與邊緣計算算法，對采集數(shù)據(jù)進行降噪、校準與初步分析，將異常數(shù)據(jù)標(biāo)記并觸發(fā)預(yù)警指令，同時把標(biāo)準化數(shù)據(jù)推送至城市智慧水務(wù)管理平臺，供管理人員進行決策研判。研究人員認為，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)生的測量誤差，使設(shè)備監(jiān)測精度滿足城市內(nèi)澇防控的實際需求。

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)測效能，行業(yè)內(nèi)主流監(jiān)測設(shè)備的性能指標(biāo)需符合城市排水系統(tǒng)運行特點。液位監(jiān)測量程覆蓋0 - 5米，測量精度控制在±1mm~0.15%F.S，可滿足城市道路、地下車庫、下穿隧道等不同場景的積水監(jiān)測需求；流量監(jiān)測采用多普勒超聲波流量計，流速測量區(qū)間為0.02- 10米/秒，能精準捕捉管網(wǎng)內(nèi)水流的動態(tài)變化；雨量監(jiān)測分辨率0.1，0.2，0.5毫米可選，采樣頻率1次/5分鐘，可及時響應(yīng)短時強降雨天氣過程。設(shè)備工作溫度區(qū)間為-20℃ - 65℃，防護等級IP68，能夠適應(yīng)高溫、高濕、強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間大于8000小時，數(shù)據(jù)傳輸延遲控制在10秒以內(nèi)，使監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時性滿足應(yīng)急調(diào)度要求。

四．技術(shù)優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)人工巡檢與單點監(jiān)測模式，現(xiàn)代化內(nèi)澇排水監(jiān)測設(shè)備具備顯著的技術(shù)優(yōu)勢。設(shè)備實現(xiàn)了對城市排水系統(tǒng)的全域、實時、自動化監(jiān)測，徹底改變了傳統(tǒng)模式下監(jiān)測范圍有限、數(shù)據(jù)滯后的弊端，管理人員可通過平臺實時掌握各監(jiān)測點位的積水深度、管網(wǎng)流量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，把被動應(yīng)急轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃宇A(yù)警。設(shè)備的模塊化設(shè)計使安裝與維護流程得到簡化，無需大規(guī)模開挖路面即可完成布設(shè)，有效降低了設(shè)備部署對城市正常交通秩序的影響，同時模塊化結(jié)構(gòu)使故障部件的更換更加便捷，大幅縮短了設(shè)備維護時間。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，通過對歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析可精準識別管網(wǎng)瓶頸路段與易澇點，使管網(wǎng)改造方案的制定更具針對性與科學(xué)性。

五．應(yīng)用場景

城市內(nèi)澇排水監(jiān)測設(shè)備的應(yīng)用場景已覆蓋城市排水系統(tǒng)的多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1.在城市道路與下穿隧道場景中，設(shè)備被布設(shè)至低洼路段與隧道進出口，實時監(jiān)測積水深度并聯(lián)動聲光報警裝置，當(dāng)積水達到預(yù)警閾值時自動觸發(fā)報警信號，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)與泵站場景中，設(shè)備被安裝于管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點與泵站進出水口，監(jiān)測管網(wǎng)流量與液位變化情況并實現(xiàn)泵站運行狀態(tài)的自動調(diào)控，當(dāng)管網(wǎng)流量超出承載閾值時自動啟動備用泵站，確保管網(wǎng)內(nèi)水體快速排出。

3.在城市海綿城市建設(shè)場景中，設(shè)備被用于監(jiān)測海綿設(shè)施的運行效能，通過對雨水花園、透水鋪裝等設(shè)施的雨水滯留量與排放量數(shù)據(jù)采集，評估海綿設(shè)施對城市內(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)急指揮場景中，設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)與氣象預(yù)報數(shù)據(jù)實現(xiàn)聯(lián)動，通過大數(shù)據(jù)分析模型可對城市內(nèi)澇風(fēng)險進行提前預(yù)判，為應(yīng)急指揮部門的人員調(diào)配、物資儲備提供科學(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)測設(shè)備的技術(shù)升級與規(guī)?；瘧?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)澇防控提供更加堅實的技術(shù)支撐，助力城市構(gòu)建起“監(jiān)測-預(yù)警-調(diào)度-處置”的全鏈條防控體系，推動城市向更加安全、韌性的方向發(fā)展。