某水务集团如何通过排水管网监测实现降本增效
近年来，极端短时强降雨增多，城市排水系统面临更大考验。过去，排水管网多依赖人工巡查和雨后处置，难以及时掌握液位、流量和溢流变化。围绕排水、液位、流量、防涝等指标建立在线监测体系，正在成为城市水务精细化管理的重要方向。
2023年10月，华东某沿海城市启动中心城区排水管网在线监测与防涝预警项目。项目覆盖重点汇水区42.6平方公里，涉及排水管网386公里、检查井12680座、易涝点23处、下穿通道14处。易彩科技作为技术支撑单位参与设备选型、平台集成和预警规则设计。2024年汛期前，项目完成486套液位监测设备、218套流量监测设备、32套雨量站、58处积水监测点和12座泵站数据接入。
项目背景：老城区排水系统承压，防涝需求迫切
该市中心城区建成区面积约86平方公里，常住人口约112万人。老城区排水管网建设年代较早，雨水管渠设计重现期多为1年至3年，部分区域仍为合流制。全市中心城区排水管网总长约1243公里，其中雨水管762公里、污水管418公里、合流管63公里，另有雨水泵站12座、雨水排口96处。
痛点分析：被动应对，缺乏数据支撑
- 积水频发：2021年至2022年汛期，该区域共记录明显积水事件47起，造成道路交通中断18次。
- 深度严重：平均积水深度约22厘米，最深处达46厘米，单次积水最长持续4.5小时。
- 调度被动：由于缺少管网液位和流量数据，管理部门往往只能事后判断原因，难以区分管道淤堵、排口顶托、泵站能力不足或上游来水过快。
技术难点：复杂工况下的液位、流量与防涝协同监测
项目实施面临多重技术难点。首先是井下环境复杂，检查井深度多在3米至7米之间，湿度大、腐蚀性气体多，部分点位存在硫化氢和甲烷风险。传感器需要长期在无市电、弱信号条件下运行，对防护等级、防爆性能和续航能力要求较高。其次是液位和流量监测稳定性不足，井内泡沫、漂浮物、进水冲击和倒灌都会影响数据准确性。
“更大的难点在于数据协同。若仅依靠单点阈值报警，容易误报或漏报。项目需要建立液位、流量、雨量和积水深度之间的关联分析机制，才能支撑防涝预警。”
解决方案：构建“液位+流量+雨量+积水+调度”的监测体系
项目采用“关键节点感知、分类设备配置、统一平台汇聚、分级预警调度”的方案。具体技术指标如下：
液位与流量监测
- 液位计：雷达、超声波和压力式组合，量程0-8米，误差±1厘米。
- 流量计：非满管段采用多普勒超声波（流速0.03-5.0m/s）；满管段采用电磁流量计（精度0.5级）。
防涝与预警机制
- 积水监测：易涝点/下穿通道布设58套，分辨率1毫米。
- 采集频率：晴天15分钟，降雨期5分钟，应急状态1分钟。
- 预警策略：“阈值+趋势+模型”，如液位达管顶80%触发黄色预警。
实施过程：从现场勘测到汛期试运行
2023年10月至11月，项目团队完成基础排查，对386公里重点管网进行复核，并抽查1860座检查井。2023年12月至2024年2月完成设备安装，所有下井作业执行有限空间审批，配备气体检测、通风和防坠设备。无市电点位采用低功耗设备、锂电池和太阳能供电，通信采用NB-IoT、4G和光纤组合方式。
2024年3月进入系统联调，平台接入12类数据，日均新增约5.8万条。项目团队对液位和流量点进行72小时连续比对，修正安装偏差和参数设置，处理通信异常137次，优化低信号点位62处，调整误报规则41项。抽样比对人工液位数据216组，平均偏差约1.4厘米，满足运行分析需要。
最终效果：预警提前量和处置效率明显提升
2024年6月至9月，项目经历首个完整汛期。期间出现7场暴雨量级降雨，最大24小时降雨量126.4毫米。平台累计接收监测数据约1860万条，生成预警317条，经现场核实确认有效预警291条，有效预警率高达91.8%。
核心成效对比
(由18分钟提升至)
(由138分钟缩短至81分钟)
(由11次减少至3次)
在管网管理方面，液位和流量数据帮助运维单位发现疑似淤堵点27处，经疏通确认24处；识别结构性缺陷线索18处，协助排查非法排放和雨污混接线索12起。与2023年同期相比，污水溢流投诉下降26%，常规人工巡查频次下降约38%，现场核查工作量减少约31%。设备平均在线率99.2%，数据有效率98.6%，基本满足汛期连续监测需求。
行业启示与展望：从“看得见”走向“算得准、调得快”
该项目表明，排水管网监测的价值不只是“看见数据”，而是将液位、流量、雨量和积水信息转化为调度依据。通过连续监测，管理部门能够更早识别淤堵、溢流和内涝风险，也能积累管网运行数据，为后续改造、泵站扩容和海绵城市建设提供支撑。
未来，随着气象预报、水力模型和人工智能分析进一步结合，排水防涝将从单点报警走向片区预测，从被动处置走向主动调度。该市中心城区计划到2027年将监测范围扩展至1243公里主要排水管网，新增液位点约600个、流量点约260个、积水点约80个，逐步形成“5分钟感知、15分钟研判、30分钟处置”的城市排水防涝运行体系。
