一．引文

排水防汛監(jiān)測(cè)是城市防洪排澇、水利工程防汛減災(zāi)的核心技術(shù)支撐，其依托各類專業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)雨情、水情、工情的實(shí)時(shí)感知與數(shù)據(jù)傳輸，為防汛調(diào)度、應(yīng)急處置提供精準(zhǔn)的決策依據(jù)。監(jiān)測(cè)設(shè)備的技術(shù)性能直接決定排水防汛監(jiān)測(cè)體系的可靠性，工程技術(shù)人員將設(shè)備原理與城市排水、流域防汛的實(shí)際場(chǎng)景深度結(jié)合，打造出適配不同監(jiān)測(cè)需求的感知終端體系。

二．技術(shù)原理

工程研發(fā)人員讓排水防汛監(jiān)測(cè)設(shè)備圍繞雨情、水情兩大核心監(jiān)測(cè)需求設(shè)計(jì)技術(shù)原理，不同監(jiān)測(cè)類型的設(shè)備依托差異化傳感原理實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)采集。雨量監(jiān)測(cè)設(shè)備以翻斗式感應(yīng)為核心原理，雨水經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化承雨口匯集后進(jìn)入翻斗結(jié)構(gòu)，定容雨水產(chǎn)生的重力使翻斗完成翻轉(zhuǎn)動(dòng)作，翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生的脈沖電信號(hào)被數(shù)據(jù)采集模塊捕捉并轉(zhuǎn)化為實(shí)際降雨量數(shù)據(jù)。水位監(jiān)測(cè)設(shè)備主要采用靜壓式、雷達(dá)式、超聲波式三類原理，靜壓式傳感器通過(guò)感知水體靜壓力與水深的線性關(guān)聯(lián)完成水位換算，雷達(dá)式與超聲波式設(shè)備則利用電磁波、聲波的發(fā)射與反射時(shí)間差計(jì)算探頭至水面的垂直距離，因而實(shí)現(xiàn)非接觸式水位監(jiān)測(cè)。流速流量監(jiān)測(cè)設(shè)備基于流速面積法核心原理，多普勒流速傳感器捕捉水體中顆粒的運(yùn)動(dòng)速度并轉(zhuǎn)化為水體流速數(shù)據(jù)，結(jié)合水位數(shù)據(jù)以及監(jiān)測(cè)斷面的面積參數(shù)即可完成流量計(jì)算。積水監(jiān)測(cè)設(shè)備融合超聲波測(cè)距與紅外感應(yīng)原理，通過(guò)感知路面與積水表面的距離差判斷積水深度。

三．核心參數(shù)

行業(yè)技術(shù)規(guī)范對(duì)排水防汛監(jiān)測(cè)設(shè)備制定了統(tǒng)一且細(xì)化的核心參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)人員根據(jù)不同監(jiān)測(cè)場(chǎng)景的需求對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行針對(duì)性適配。雨量監(jiān)測(cè)設(shè)備采用200mm標(biāo)準(zhǔn)承雨口直徑，雨量測(cè)量量程覆蓋0-4mm/min，分辨率0.1mm/0.2mm/0.5mm（可選），測(cè)量準(zhǔn)確度 ≤±3%，翻斗翻轉(zhuǎn)響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)1s，工作環(huán)境可耐受0℃至50℃的溫度區(qū)間，同時(shí)具備防堵塞、防滲漏的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。水位監(jiān)測(cè)設(shè)備的量程需適配監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的歷史最高水位與最低水位，雷達(dá)水位計(jì)常規(guī)測(cè)量精度不低于±1cm，分辨率達(dá)到1mm級(jí)別，數(shù)據(jù)采集頻率可在5min-30min范圍內(nèi)靈活設(shè)置，靜壓式設(shè)備還需具備抗水體泥沙、防腐蝕的性能適配。多普勒超聲波流量計(jì)流速測(cè)量量程為0.02-10m/s，測(cè)量精度±2%-3%，可適配矩形、圓形、梯形等多種斷面形狀，工作電壓支持直流12V/24V的現(xiàn)場(chǎng)供電模式。積水監(jiān)測(cè)設(shè)備的測(cè)量量程為0-5米，精度±1mm~0.15%F.S，具備防水、防碰撞的防護(hù)設(shè)計(jì)，同時(shí)支持無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸功能，使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)上傳至后臺(tái)系統(tǒng)。排水防汛監(jiān)測(cè)設(shè)備的通信模塊支持4G/5G、LoRa、NB-IoT等多種無(wú)線通信方式，數(shù)據(jù)傳輸延遲不超過(guò)10s，保障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。

四．應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

排水防汛監(jiān)測(cè)設(shè)備憑借集成化、智能化、環(huán)境適配性的技術(shù)特征形成顯著應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，使其能夠滿足城市與流域防汛的全天候、全場(chǎng)景監(jiān)測(cè)需求。技術(shù)研發(fā)人員把傳感、采集、傳輸、供電等核心模塊進(jìn)行一體化集成設(shè)計(jì)，使設(shè)備體積實(shí)現(xiàn)小型化發(fā)展，同時(shí)簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)安裝流程，無(wú)需復(fù)雜的土建施工因而降低工程建設(shè)成本，部分設(shè)備采用壁掛式、立桿式的安裝方式，進(jìn)一步提升監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)的靈活性。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)上傳至排水防汛信息化平臺(tái)，同時(shí)設(shè)備具備斷點(diǎn)續(xù)傳功能，避免因網(wǎng)絡(luò)中斷導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失，使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性與完整性得到有效保障。

五．應(yīng)用場(chǎng)景

排水防汛監(jiān)測(cè)設(shè)備被廣泛應(yīng)用于城市排水與流域防汛的各類核心場(chǎng)景，不同類型的設(shè)備在各場(chǎng)景中形成協(xié)同監(jiān)測(cè)體系，為排水防汛工作提供全方位的數(shù)據(jù)支撐。

1.在城市道路防汛場(chǎng)景中，積水監(jiān)測(cè)設(shè)備布設(shè)于城市低洼路段、下穿隧道、立交橋下等易積水區(qū)域，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)路面積水深度，雨量監(jiān)測(cè)設(shè)備同步采集區(qū)域降雨量數(shù)據(jù)，兩類數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)傳輸至城市防汛指揮系統(tǒng)，管理人員根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)啟動(dòng)交通管控、排水作業(yè)等應(yīng)急措施，有效防范城市內(nèi)澇災(zāi)害。

2.在城市管網(wǎng)排水場(chǎng)景中，水位與流量監(jiān)測(cè)設(shè)備布設(shè)于城市雨水管網(wǎng)、污水管網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及提升泵站，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管網(wǎng)內(nèi)水位與流量變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)堵塞、溢流等問(wèn)題，同時(shí)為泵站啟停、管網(wǎng)調(diào)度提供數(shù)據(jù)支撐，提升城市管網(wǎng)的排水效率。

3.在流域河道防汛場(chǎng)景中，雨量監(jiān)測(cè)設(shè)備布設(shè)于流域匯水區(qū)域，水位與流量監(jiān)測(cè)設(shè)備布設(shè)于河道干支流交匯處、閘壩工程、防洪堤段等關(guān)鍵點(diǎn)位，實(shí)時(shí)采集流域降雨量、河道水位、過(guò)流流量等數(shù)據(jù)，為流域防汛調(diào)度、閘壩啟閉、防洪堤防護(hù)提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐，防范河道洪水漫溢等災(zāi)害。

4.在水利工程防汛場(chǎng)景中，監(jiān)測(cè)設(shè)備布設(shè)于水庫(kù)、水閘、泵站等水利工程的關(guān)鍵部位，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工程運(yùn)行中的水位、流量、雨量等數(shù)據(jù)，結(jié)合工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷工程運(yùn)行狀態(tài)，為水利工程的防汛調(diào)度與安全運(yùn)行提供技術(shù)保障，避免因洪水導(dǎo)致的工程設(shè)施損壞。

六．總結(jié)

未來(lái)，監(jiān)測(cè)設(shè)備與排水防汛信息化平臺(tái)的聯(lián)動(dòng)將更加緊密，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)將實(shí)現(xiàn)從采集、傳輸、分析到預(yù)警、調(diào)度的全流程智能化應(yīng)用，為城市與流域的防汛減災(zāi)、排水排澇工作提供更有力的技術(shù)支撐，推動(dòng)排水防汛工作向數(shù)字化、智能化、精細(xì)化方向邁進(jìn)。