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海绵城市管网流量监测项目解决方案-智慧管网监测

一、项目背景

海绵城市建设是破解城市内涝、改善水生态环境的核心举措，其核心目标是实现“渗、滞、蓄、净、用、排”的雨水管理闭环，而排水管网作为城市“地下生命线”，其流量变化直接反映海绵设施运行效能与城市排水系统承载能力。随着《海绵城市建设评价标准》等政策的深入实施，对管网流量监测的精准化、实时化、智能化水平提出了更高要求，高质量的流量监测数据已成为评估海绵城市建设绩效、优化排水调度、防控内涝与溢流污染的核心基础。

当前，全球气候变化加剧导致降雨时空分布愈发不均，城市极端降雨事件频发，进一步凸显了城市管网流量监测的重要性。然而，多数城市管网监测体系不完善，难以精准捕捉雨洪期间管网流量突变、水位暴涨等关键动态，无法为海绵设施调度、内涝预警提供科学支撑。为补齐海绵城市建设“感知短板”，强化管网运行精细化管理，亟需开展海绵城市管网流量监测项目。本项目方案依托武汉水测家科技先进的监测设备与技术，构建“全节点覆盖、全时段感知、全数据贯通”的管网流量监测体系，为海绵城市智慧化管理提供坚实数据支撑，推动城市排水管理从“被动抢险”向“主动防控”转型。

二、现状问题

（一）监测点位不足，覆盖范围存在盲区

现有管网监测多集中于主干管与污水处理厂进出口，在支线管网、雨污合流节点、海绵设施（雨水花园、下沉式绿地等）出水端等关键位置监测点位缺失，形成“监测盲区”。无法全面掌握管网流量时空分布规律，难以精准评估海绵设施对径流的削减效果，也无法及时发现支线管网淤堵、溢流等隐患。

（二）设备适配性差，复杂工况下监测失效

管网内环境恶劣，雨污水携带大量悬浮物、垃圾，且流量波动剧烈（暴雨期与晴天流量差异可达数十倍），传统机械流量计易出现堵塞、磨损、卡阻等问题，监测数据失真率高。部分设备防护等级不足，在高湿、腐蚀性环境下故障率高，难以实现24小时连续稳定监测，无法满足海绵城市精细化管理的数据需求。

（三）监测手段传统，数据时效性与整合性不足

多数区域仍依赖人工定期巡检、便携式设备测量的传统模式，数据获取周期长（多为周度或月度），无法实时捕捉降雨期间管网流量动态变化。同时，现有监测设备数据分散存储，缺乏一体化管理平台，与降雨量、海绵设施运行数据等未实现联动分析，形成“数据孤岛”，难以发挥数据综合应用价值。

（四）传输稳定性差，极端场景下数据中断

管网监测点位多位于地下管网、窨井等封闭空间，传统单一通信模式（如仅依赖4G）易受信号遮挡影响，数据传输成功率低。尤其在暴雨内涝等极端场景下，常出现通信中断问题，导致关键时段流量数据丢失，无法为内涝预警与应急调度提供实时支撑。

（五）运维机制不完善，设备长效运行无保障

缺乏专业化运维团队，设备故障后维修响应慢，部分故障设备长期闲置；管网监测设备校准、清洁等维护工作不规范，导致监测数据精度持续下降。同时，运维人员对海绵城市监测需求理解不足，难以针对性优化监测策略，制约了监测体系的长效运行。

三、解决思路

本项目以“精准感知、稳定传输、智能分析、长效运维”为核心目标，结合海绵城市管网运行特性，构建适配复杂工况的流量监测体系，具体思路如下：

1.  科学布点覆盖：聚焦管网关键节点，在主干管、支线管、雨污合流口、海绵设施进出水端、排口等位置布设监测设备，实现“全流域、全节点”监测覆盖，消除监测盲区。

2.  设备精准适配：选用武汉水测家科技耐堵塞、抗腐蚀、高精度的专用流量计，适配管网高悬浮物、大流量波动、高湿密闭等复杂工况，保障监测数据精准可靠。

3.  传输体系优化：采用“4G/NB-IoT+LoRa”双模通信技术，搭配地下管网专用通信网关，解决封闭空间信号遮挡问题；搭建一体化数据管理平台，整合流量、水位、降雨量等多源数据，实现数据联动分析。

4.  运维机制创新：建立“远程监控+定期巡检”的运维模式，通过平台实时监测设备运行状态，结合专业化运维团队，实现故障快速响应与精准处置；开展针对性培训，提升运维人员专业能力。

四、硬件感知体系

本体系以“管网流量精准感知”为核心，涵盖核心流量监测、辅助参数监测、数据传输、供电保障、防护加固五大模块，形成“地下监测+地面管控”的一体化感知网络，全面适配海绵城市管网监测场景需求。

（一）核心流量监测模块

部署于管网关键节点，精准采集管道流速、流量、水位数据，涵盖满管、非满管、不规则断面等多种工况，是监测体系的核心支撑。

（二）辅助参数监测模块

包括降雨量、悬浮物浓度、水温等参数监测设备，部署于管网进出口、海绵设施周边，为流量数据解读、海绵效能评估提供辅助支撑。

（三）数据传输模块

由窨井专用遥测终端机（RTU），负责汇总各监测点位数据，通过多模通信技术实时上传至智慧管理平台，保障地下管网数据稳定传输。

（四）供电保障模块

采用“锂电池储能”保障方案，适配地下窨井、无市电供应等场景，确保设备24小时不间断运行。

（五）防护加固模块

配备IP68级防水防腐保护壳、防冲击支架、防堵塞滤网等设施，抵御管网内高湿、腐蚀、悬浮物撞击等恶劣环境影响，保障设备安全运行。

五、产品选型

（一）核心流量监测设备

1.  武汉水测家 SCJ-LL01 多普勒超声波流量计：管网核心测流设备，采用超声波多普勒效应原理，通过测量水中颗粒或气泡频移计算流速，内置压力水位计与温度传感器，可同步输出流速、水位、水温及流量数据。测量范围：流速0.02-12m/s，精度±1%；水位0-10m，适配满管、非满管及不规则断面，尤其适合含杂质较多的污水环境。设备无机械运动部件，防护等级IP68，可长期浸没于水中，抗腐蚀、防堵塞能力强，出厂预校准后长期免维护，部署于支线管网、雨污合流口、海绵设施出水端等关键节点，实现精准流量监测。

2.  武汉水测家 SCJ-LL21系列雷达流量计：适用于主干管、排口等大流量监测场景，采用高频雷达技术，非接触式测量，集成流速、水位监测功能。测量范围：流速0.01-20m/s，精度±1%；水位0.2-12m，精度±3mm；可精准捕捉暴雨期大流量峰值。防护等级IP68，抗泥沙、漂浮物干扰能力强，适应-40℃-80℃宽温环境，安装于管道井口或监测井内，无需接触水体即可完成测量，避免堵塞与腐蚀问题。

（二）辅助监测设备

1.  武汉水测家雨量传感器：采用翻斗式原理，测量范围0-4mm/min，具备抗干扰、防堵塞设计。部署于管网监测区域周边及海绵设施旁，实时采集降雨量数据，为分析降雨-流量响应关系、评估海绵设施径流削减效果提供依据。

2.  武汉水测家在线泥沙监测仪：采用激光散射原理，测量范围0-100kg/m³，精度±2%，防护等级IP68，抗腐蚀、抗污染能力强。部署于雨污合流口、排口等关键节点，实时监测悬浮物浓度变化，为评估溢流污染风险、优化管网清淤周期提供数据支撑。

3.  武汉水测家水文视频监控系统：配备高清红外摄像头，防护等级IP66，支持全天候实时监控，具备视频抓拍、录像功能。安装于管网井口、排口等位置，实时监控管道积水、溢流及设备运行状态，配合流量数据实现“数据+图像”双重佐证。

（三）数据传输与供电设备

1.  武汉水测家 SCJ-DATA22 低功耗测控终端（RTU）：窨井专用数据采集传输核心，支持多路传感器接入，兼容Modbus、HJ 212、水文水资源等行业标准协议。防护等级IP68，内置大容量锂电池，支持4G双模通信，在地下封闭空间可自动切换至稳定通信模式，数据传输成功率超98%；内置大容量存储器，可存储3年以上历史数据，缓存数据在通信中断后自动补传，部署于各监测点位，实现流量、水位、雨量等数据汇总与稳定传输。

六、场景应用

（一）海绵设施运行效能评估场景

在海绵设施（雨水花园、下沉式绿地等）进水端与出水端分别部署SCJ-LL01多普勒超声波流量计，同步搭配雨量传感器。通过监测不同降雨强度下设施进出水流量变化，精准核算径流削减率、滞蓄量等核心指标，评估海绵设施运行效能。平台结合历史数据形成效能分析报告，为海绵设施优化改造、新建项目设计提供科学依据。宜兴市通过类似监测模式，成功实现海绵项目绩效的量化评估。

（二）内涝预警与应急调度场景

在易内涝区域管网、低洼地段监测井部署SCJ-LL01多普勒超声波流量计与SCJ-LD07雷达水位计，实时采集流量、水位数据。当数据超警戒阈值（如水位接近管道顶部、流量超设计承载能力）时，平台立即触发短信、声光预警，并结合雨量预测数据推算内涝发展趋势，推送应急调度建议（如开启泵站、疏导低洼区域人员）。安顺市通过该模式，实现内涝风险提前预判，应急响应效率提升60%以上。

（三）雨污分流与溢流污染防控场景

在雨污合流口部署SCJ-LL01多普勒超声波流量计与在线泥沙监测仪，实时监测流量与悬浮物浓度变化。暴雨期间，当流量超截流倍数时，平台自动预警并联动截流闸调整开度，减少溢流污染；非降雨期，通过流量异常波动数据，快速定位雨污混接、管道渗漏等问题。太原市通过该模式，有效提升了污水处理厂运行效率，降低了溢流污染风险。

（四）管网健康诊断与运维优化场景

通过SCJ-LL01多普勒超声波流量计实时监测管网流量变化，当出现流量骤减（提示管道淤堵）、流量异常增大（提示管道破损渗漏）时，平台自动推送故障预警并精准定位故障点位。运维人员携带便携式设备赶赴现场检修，结合监测数据制定科学清淤、修复计划，避免盲目运维。通过该模式，管网故障处置周期缩短70%，运维成本降低40%以上。

（五）海绵城市建设绩效评估场景

整合全管网监测点流量数据、降雨量数据及海绵设施运行数据，搭建一体化智慧管理平台。平台按照《海绵城市建设评价标准》，自动核算年径流控制率、面源污染削减率等核心绩效指标，形成可视化评估报告。数据可对接住建、水利等部门，为海绵城市建设验收、后续项目规划提供客观依据，推动海绵城市建设高质量发展。

七、项目实施保障

（一）组织保障

建立政府主导、住建部门牵头、水利、环保、财政等多部门协同的工作机制，明确各主体职责。成立项目实施领导小组，定期召开推进会，协调解决监测点位选址、施工协调、数据共享等问题；组建技术指导小组，负责方案优化、质量管控，确保项目符合海绵城市建设相关标准。

（二）资金保障

采用“中央专项补助+地方财政配套+社会资本参与”的多元投融资模式，积极争取海绵城市建设专项资金。建立资金专项管理制度，加强资金使用监管，确保资金专款专用，重点保障设备采购、点位施工、平台建设及后期运维。

（三）技术保障

武汉水测家科技组建专业技术团队，负责项目方案设计、监测点位勘查、设备安装调试、系统集成等工作，严格遵循《海绵城市建设技术指南》《排水管道监测技术规程》等行业标准。项目完成后，提供技术支持，包括设备维修、系统升级、数据校准等；同时开展分层培训，提升运维人员设备操作与数据解读能力。

（四）管护保障

建立“专业化运维+部门联动”的长效管护机制，明确运维单位与责任，签订管护协议。制定设备定期巡检、校准、维护计划，每季度开展一次全面巡检，每年进行一次设备校准；搭建运维应急响应平台，确保设备故障24小时内响应、48小时内处置。建立数据共享机制，推动监测数据在住建、水利、环保等部门间互联互通，最大化数据应用价值。