城市内涝积水监测设备：技术架构与实践应用

一．引文

城市化进程的加速与极端气候的频发，使城市内涝成为威胁居民安全与城市运行的突出问题。硬质铺装面积的扩大降低了雨水下渗能力，短时强降雨常超出排水系统承载范围，导致低洼路段、隧道、地下空间等区域积水成灾。内涝积水监测设备凭借精准感知与智能预警能力，成为城市防涝体系的核心技术支撑。

二．技术原理

监测设备的技术原理围绕“感知-传输-分析”全链条构建，不同终端依据监测场景差异采用针对性技术路径。

积水深度监测领域，地埋式设备集成超声波传感器与压力传感器，超声波传感器通过液介式技术发射高频声波并接收水面反射回波，利用声波传输时间计算液位高度，压力传感器则通过感知水体静压变化修正测量数据，尤其适用于动态水流环境下的精度校准。

立杆式电子水尺采用电极感应技术，分段式设计适配不同坡度路面，可实现毫米级水位监测。

排水管网监测中，多普勒流量计通过测量水流中悬浮颗粒的反射频移同步获取流速、流量与液位数据，压力式水位传感器通过水压换算液位高度，两类设备的数据交叉验证能精准定位管网堵塞、过载等异常。

河道水位监测则采用调频连续波技术的雷达水位计，8°波束角有效过滤水面杂波，内置温度补偿模块保障复杂环境下的测量稳定性。

三．技术参数

核心技术参数决定设备监测精度与环境适应性，不同应用场景的设备参数呈现差异化适配特征。水位测量方面，地埋式设备量程通常覆盖0-5米，最低监测水位可达0.005米，精度控制在±1mm以内；立杆式电子水尺测量量程0-3米，精度可达0.5%FS，分辨率维持在0.1mm级别。环境适应性参数上，设备普遍采用304不锈钢外壳，防护等级达IP68，可耐受-20℃至65℃极端温度与2.5MPa水压。供电系统采用双供电设计，内置大容量锂亚电池支持无积水状态下连续工作10年，部分设备搭配太阳能充电系统或30Ah工业锂电池，无光环境下续航可达3-6个月。通信传输支持LoRa、NB-IoT、4G全网通等多模协议，LoRa技术实现视距800m通信距离，NB-IoT的低功耗特性适配密集城区部署，4G模块则作为备用通道保障信号稳定，所有设备均配备本地存储模块，断网状态下可缓存不少于3个月数据，待网络恢复后自动补发。

四．核心技术优势

设备的核心优势体现在监测精准性、环境适应性与智能联动性三个维度。多传感器融合技术使监测数据具备交叉验证能力，超声波与压力传感器的协同工作大幅提升动态环境下的测量精度，电导率传感器的集成则能同步监测积水导电性，为应急处置提供水质参考。结构设计上，地埋式设备采用一体化全金属机身，尺寸紧凑便于隐蔽安装，开挖直径120mm、深度140mm的基坑即可完成部署，顶部圆盘设计不影响路面通行与市容市貌。立杆式设备采用一杆式设计，安装过程无需大规模施工，有效降低部署成本。智能联动方面，设备可与城市管理平台、交通信号系统、地图应用等实现数据互通，当积水深度超过预设阈值时，系统自动向管理部门推送预警信息，同时联动路侧LED屏显示积水数据、调整交通信号灯时长，引导车辆行人绕行。低功耗设计与高防护等级使设备能在地下、隧道、偏远郊区等复杂环境长期运行，减少维护频次与运维成本。

五．应用场景

应用场景覆盖城市防涝全链条，形成多维度、立体化的监测网络。

1.城市道路领域，设备优先部署于立交桥下、低洼路段、隧道出入口等关键节点，实时监测积水深度与上涨速率，当水位以每分钟超过50mm的速率上涨时，系统立即判定为紧急状态并优先上传数据，为交通管制与排水调度提供依据。

2.地下空间防护中，住宅小区地下停车场、地铁站点等区域安装的设备集成漏电监测功能，实时感知积水路段电气安全，一旦发现隐患立即报警，防止行人触电事故。

3.排水管网系统中，设备部署于管网关键节点与泵站周边，实时监测水流参数与液位变化，使管理部门能精准掌握管网运行状态，提前预判过载风险。

4.农业灌区与旅游景区通过部署监测设备，分别实现灌溉计划优化与游客安全保障。

5.在区域防涝指挥中，设备数据接入城市大脑平台，与气象预报、排水管网模型联动，通过多情景模拟生成积水范围与深度预测，为排水改造、应急预案制定提供量化依据。部分地区已将监测技术延伸至山洪防治领域，在山洪沟部署水位监测试验站，通过分钟级数据采集构建预警体系。

六．总结

城市内涝积水监测设备通过技术创新与场景适配，显著提升城市防涝的精准性与时效性。从多传感器融合的精准感知到多模通信的稳定传输，再到智能算法的实时分析，设备构建起全链条监测预警体系，为城市防涝提供了可靠的技术支撑。