在城市化进程加速的背景下，城乡结合部由于地形不规则、排水管网老旧且缺乏系统性规划，逐渐成为城市内涝的高发区域。与城市中心区域相比，城乡结合部人口密度较低、基础设施薄弱，大规模铺设传统监测设备不仅成本高昂，且后期运维难度大。因此，设计一套低成本、易部署的便携式城市内涝积水监测方案，对提升城乡结合部内涝预警能力、保障居民生命财产安全具有重要意义。

一、城乡结合部内涝监测的现状与挑战

城乡结合部的地形通常呈现出不规则、高低起伏的特点，部分区域甚至存在天然洼地，容易形成积水点。同时，其排水管网多为早期建设，管径偏小、布局混乱，老化破损严重，难以满足极端降雨天气下的排水需求。此外，城乡结合部在管理上存在责任划分不明确、资金投入不足等问题，传统监测设备因成本高、安装复杂，难以全面覆盖。这些因素导致内涝发生时，无法及时获取准确的积水信息，延误应急处置时机。

二、低成本便携式监测方案的设计原则

（一）低成本

在设备选型和方案设计上，优先选择价格低廉、性价比高的传感器和通信模块，同时降低安装和运维成本，确保方案在资金有限的城乡结合部具备推广可行性。

（二）易部署

方案应具备便携性，无需复杂的施工和专业设备，普通工作人员经过简单培训即可完成安装和调试，能够快速覆盖内涝隐患区域。

（三）实用性

监测设备需适应城乡结合部复杂的环境条件，具备防水、防尘、抗干扰能力，准确监测积水深度、水位变化等关键数据，并能及时传输有效信息。

（四）扩展性

方案应预留接口，便于后期根据实际需求扩展监测功能和范围，实现与城市整体内涝监测系统的对接。

三、核心技术与设备选型

（一）传感器选择

超声波液位传感器：采用非接触式测量方式，通过发射超声波并接收反射信号来计算积水深度，具有精度较高、不受水质影响、安装维护方便等优点，且价格相对较低，适合在城乡结合部大量部署。

压力式液位传感器：通过测量液体压力来计算水位高度，适用于固定位置的长期监测。其成本较低，稳定性好，可安装在排水管网的关键节点，实时监测管网内水位变化。

简易浮子式液位计：结构简单、价格低廉，由浮子、连杆和标尺组成，通过浮子随水位升降在标尺上显示读数。工作人员可定期现场查看，作为辅助监测手段，适合对精度要求不高的区域。

（二）通信模块

NB-IoT 模块：具有低功耗、广覆盖的特性，无需额外搭建通信基站，可直接接入运营商网络。其通信成本低，适合对实时性要求不高的数据传输，如定期上报积水监测数据，能有效降低设备运行成本。

GSM 短信模块：利用现有的移动通信网络，以短信形式发送监测数据和报警信息。该方式操作简单，只要有手机信号覆盖的区域即可使用，即使在网络信号不稳定的情况下，也能确保关键信息传递，适用于紧急预警场景。

LoRa 无线模块：在近距离通信中，LoRa 技术具有低功耗、强穿透性的优势。对于相对集中的监测区域，可通过 LoRa 自组网的方式实现数据的汇聚和传输，再通过网关接入互联网，减少对外部网络的依赖。

（三）供电系统

为降低对外部电源的依赖，监测设备采用太阳能板结合锂电池的供电方式。太阳能板在白天将光能转化为电能，为设备供电并给锂电池充电；夜间或阴雨天时，由锂电池为设备提供电力，确保设备持续稳定运行。同时，设备采用低功耗设计，延长电池续航时间，减少维护频率。

四、便携式监测方案的具体设计

（一）设备集成与封装

将传感器、通信模块、控制单元和供电系统集成在一个小型便携式箱体中。箱体采用防水、防尘、耐腐蚀的材料制作，具备 IP65 以上防护等级，适应户外恶劣环境。箱体底部设计可调节支架或磁吸装置，方便在不同地形和设施上快速安装固定，如路边井盖、墙壁、电线杆等。

（二）数据采集与传输

传感器按照设定的时间间隔采集积水深度或管网水位数据，控制单元对数据进行初步处理和存储。当数据达到预设的警戒阈值（如积水深度超过 50 厘米）或设备检测到异常情况（如传感器故障）时，立即通过通信模块将报警信息和实时数据发送至监测中心。在正常情况下，设备按照一定周期（如每小时一次）定时上报数据，确保监测中心掌握积水动态变化。

（三）监测平台搭建

搭建轻量化的云端监测平台，可通过网页端或移动端访问。平台接收并解析设备上传的数据，以地图、图表等直观形式展示各监测点的积水情况。同时，平台具备数据分析和预警功能，根据历史数据和实时监测信息，预测内涝发展趋势，及时发布预警信息。此外，平台还支持数据查询、导出和统计分析，为城乡结合部内涝治理提供决策依据。

（四）应急联动机制

将便携式监测方案与城乡结合部的应急管理体系相结合。当监测平台发出内涝预警后，系统自动通知相关部门（如街道办、防汛指挥部、消防部门等），并通过短信、广播、社交媒体等渠道向周边居民发布预警信息。同时，联动交通管理部门，对积水路段进行交通管制，引导车辆绕行；协调排水、清淤等作业队伍，及时开展应急处置工作。

五、方案实施与运维要点

（一）安装部署

组织专业人员对城乡结合部进行实地勘察，识别内涝高发区域和关键节点，如低洼路段、易堵管网接口、河道交汇处等，确定监测设备的安装位置。安装过程中，确保设备固定牢固，传感器测量准确，通信模块信号稳定。同时，为每个设备分配唯一的识别编号，便于管理和维护。

（二）人员培训

对城乡结合部的基层工作人员进行培训，使其掌握设备的安装、调试、日常检查和简单故障排除方法。培训内容包括传感器的使用原理、数据读取、通信模块设置以及监测平台的操作等，提高基层人员的内涝监测和应急处置能力。

（三）日常运维

建立定期巡检制度，工作人员按照规定周期对监测设备进行检查，清理设备表面的杂物，检查供电系统、通信模块和传感器的工作状态，及时更换损坏的部件。同时，对监测数据进行质量评估，确保数据的准确性和可靠性。此外，利用物联网技术实现设备的远程管理和升级，降低运维成本。

六、案例参考与应用前景

在一些城乡结合部试点项目中，类似的低成本便携式监测方案已取得显著成效。例如，某县城城乡结合部通过部署 200 套便携式积水监测设备，实现了对重点区域的实时监测。在一次暴雨天气中，监测系统提前 2 小时发出预警，相关部门及时启动应急预案，疏散群众、疏通排水，有效避免了严重内涝灾害的发生。

随着技术的不断进步和成本的进一步降低，低成本便携式城市内涝积水监测方案在城乡结合部具有广阔的应用前景。未来，可进一步融合人工智能、大数据等技术，提高监测的智能化水平和预警准确性；同时，加强与城市其他智慧系统的对接，构建更加完善的城乡一体化内涝防控体系，为城乡结合部的居民创造更安全、宜居的生活环境。