一、智能传感器的类型与监测原理

智慧水务解决方案主要通过以下五类传感器构建监测网络，实现对排水管网的多维度感知：

液位传感器

功能：实时监测管道内水位高度，判断管网负荷状态（如满管、低液位），辅助分析排水能力与拥堵风险。

原理：采用超声波、雷达或静压式技术，通过测量传感器与液面的距离或液体压力计算水位。

部署场景：管网低洼处、交汇井、泵站入口等易积水或流量突变节点。

流量计

功能：测量管道内水流速度及流量，分析管网输送效率，识别异常流量（如突发激增、骤减）及雨污混接等问题。

原理：电磁流量计利用法拉第电磁感应定律测算流速；多普勒流量计通过超声波反射监测流体运动。

部署场景：主干管关键节点、雨污分流接口、重要支管与干管连接处。

水质传感器

功能：检测 pH 值、电导率、COD（化学需氧量）、氨氮、重金属等指标，实时预警工业废水违规排放、雨污混接或地下水渗入等污染源混入事件。

原理：通过电极法、光谱法或生物传感器技术，对水体成分进行化学或生物反应监测。

部署场景：工业企业排水口、河道交汇处、污水处理厂进水口、老旧管网易破损段上游。

压力传感器

功能：监测管道内部压力变化，预警管道破损、堵塞或外部荷载（如道路施工、车辆碾压）导致的结构风险。

原理：利用压阻效应或压电效应，将压力信号转换为电信号并传输至监测平台。

部署场景：深埋管道、穿越道路 / 河流的复杂敷设段、老旧管网材质脆弱区域。

视频监控与管道机器人

功能：通过高清摄像头或 CCTV 管道机器人（搭载全景摄像头、激光雷达）实时抓拍管网内部图像，识别管道变形、沉积物堆积、异物侵入等结构性缺陷。

原理：机器人搭载的传感器对管道内壁进行扫描，结合 AI 视觉算法自动识别裂纹、腐蚀、脱节等病害。

部署场景：定期对高风险管网（如年限超 30 年的混凝土管）进行巡检，或在液位 / 压力异常时触发应急巡检。

二、全时段监测的技术实现流程

数据采集层

各类传感器按预设频率（如液位传感器每 5-10 分钟、流量计每 1 分钟）采集实时数据，异常时自动加密采集（如每秒 1 次）。

采用边缘计算节点对原始数据进行预处理（如去噪、归一化），减少无效数据传输压力。

网络传输层

低功耗场景（如液位、压力传感器）：通过 LoRa、NB-IoT 等窄带物联网技术传输数据，覆盖范围广且功耗低。

高带宽场景（如视频监控、机器人数据）：采用 4G/5G、Wi-Fi 等宽带网络实时回传高清图像或三维点云数据。

平台应用层

数据接入智慧水务管理平台后，通过数字孪生模型动态可视化管网运行状态（如用不同颜色标注液位高低、流量大小）。

结合历史数据与气象预报（如暴雨预警），利用机器学习算法预测管网负荷趋势，提前预警内涝或溢流风险。

三、重点监测的关键节点

智慧水务解决方案需针对排水管网的高风险、高影响、高价值节点实施重点监测，具体包括：

易涝点与低洼区域

如城市下穿隧道、立交桥底、老旧小区周边管网，优先部署液位传感器与流量计，实时监测积水风险。

雨污合流制管网节点

在雨污混接改造区域的关键接口设置水质传感器与流量计，监测混接比例变化，评估改造效果。

工业集中区排水口

对化工园区、食品加工厂等排水户的总排口部署水质传感器，设定阈值自动报警违规排污行为。

主干管与支管交汇处

监测支管汇入主干管的流量突变，识别上游管道堵塞或私接乱排问题（如私接雨水管至污水管网）。

穿越敏感区域的管网段

如穿越饮用水源地、生态保护区的管道，部署压力传感器与视频监控，防范泄漏对环境造成污染。

泵站与闸门等控制设施

在排水泵站入口监测液位与流量，联动控制水泵启停；在智能截流井部署传感器，自动调节闸门开度以实现雨污分流。

四、应用价值与典型场景

实时预警：某城市在暴雨期间通过液位传感器监测到某路段管网液位超警戒值，平台自动触发泵站强排，并向交警部门推送内涝预警，提前疏导交通。

溯源追踪：某工业园区周边河道水质突然恶化，通过管网水质传感器数据回溯，定位到某企业排水口 COD 超标，及时拦截并追责。

运维优化：通过流量计数据分析，发现某区域管网夜间流量异常偏高，排查出地下管道渗漏点，避免水资源浪费与道路塌陷风险。

通过智能传感器的精准部署与数据协同，智慧水务解决方案可实现排水管网从 “被动抢修” 到 “主动预防” 的管理模式升级，提升城市排水系统的安全性与运行效率。