一、引言

城市排水泵站是城市排水系统的重要组成部分，其主要功能是将城市中的雨水和污水提升并输送到污水处理厂或河流等指定地点。准确监测排水泵站的水位，对于保障城市排水系统的正常运行、防止城市内涝具有重要意义。雷达液位计作为一种先进的液位测量设备，在城市排水泵站中得到了广泛应用。

二、雷达液位计工作原理

雷达液位计的核心原理基于时域反射法（TDR）与频差法（FMCW）。设备顶部的天线发射高频微波，电磁波以光速穿越气相空间，在接触液面时发生反射。通过捕捉发射波与反射波的时间差计算液位值，公式为 Δt=2h/c（Δt 为时间差，h 为液位高度，c 为光速）。

三、雷达液位计在城市排水泵站的应用案例

（一）青岛城市排水监测项目

作为全国 18 个安全风险综合监测预警平台建设试点城市之一，青岛市打造了 “空天地” 立体化的城市安全风险综合监测预警体系。宏电股份为其中的城市排水监测部分提供了智能感知监测产品和系统解决方案。

在排水泵站布设智能水位监测站时，根据现场实际情况，在进水池水位会出现溢流情况的泵站内使用宏电 H5110-DY 压力式水位计，其余泵站使用 H1600 雷达水位计。H1600 雷达水位计采用高频微波雷达技术、波动水面测量模型与高精度信号处理算法，具有非接触式测量的特点，受温度梯度、压力、空气密度、风或其他气象环境条件以及污水腐蚀、泥沙等影响小。该水位计可通过 RS485 接口与 RTU/PLC 等连接，在架线困难的苛刻环境下进行无线数据传输，其 IP68 防护、防雷、防反接设计，适用于多种野外环境。水位计采集水池内的水位数据后，由 H5110 遥测终端机将数据传输至监测平台，实现了排水泵站的智能化监测。

（二）广州某地铁站排水泵站

广州某地铁站内安装了计为 JWrada - 31 雷达液位计用于地下雨水井和排水泵站的水位监测。地铁站内环境复杂，具有高湿、结构复杂等特点，而计为 JWrada - 31 雷达液位计利用高频微波发射和反射原理进行非接触式测量，不受这些环境因素的影响。该液位计搭配 PLC 控制器与远程监控系统，实现了无人值守的高效排水管理。在历次强降雨中，该雷达液位计都能准确监测水位，成功防止了车站积水事件的发生，有力保障了地铁的安全运营。

（三）美国加利福尼亚州 Dana Point 排水泵站

美国加利福尼亚州的 Dana Point 是一个海滨城市，其排水泵站需要对雨水进行可靠的液位测量。在该排水泵站中，原来使用的超声波液位传感器在强降雨时，无法跟踪快速上升且 turbulent（紊流）的水面。后来，该泵站采用了 Flowline 的脉冲雷达液位传感器。这种雷达液位传感器不受泡沫、紊流和快速充水或排水的影响，能够为 SCADA 系统提供连续的液位数据，进而控制水泵的运行，实现了对雨水的有效排放。

（四）德国 Falkenstein 排水泵站

德国 ZVO（Ostharz Association for Water Supply and Wastewater Disposal）运营着一个污水处理系统，其中位于 Falkenstein 镇的一个排水泵站负责将污水提升 7 米后通过压力管道输送到当地的污水处理厂。该泵站原来使用超声波传感器来检测液位，但由于竖井内湿度增加，设备天线经常出现冷凝现象，这对声学测量信号产生了负面影响，而且该测量设备对温度波动极为敏感，尽管有温度补偿，但强烈的阳光仍会导致较大的测量偏差。为了解决这些问题，ZVO 采用了 Krohne 的 Optiwave 5200 C 非接触式雷达液位计。该液位计采用 FMCW 技术，安装简单快捷，只需对跟踪速度进行一次性调整，就能适应容器的快速排空。

四、雷达液位计在城市排水泵站应用的优势

（一）非接触式测量

雷达液位计采用非接触式测量方式，无需与被测液体直接接触，避免了液体腐蚀、磨损等问题，大大延长了设备的使用寿命，同时也减少了维护工作量和维护成本。

（二）抗干扰能力强

雷达液位计不受温度、压力、空气密度、风等气象环境条件的影响，也不受污水中的泥沙、泡沫等杂质的干扰，能够在复杂的环境中准确测量液位。

（三）测量精度高

雷达液位计的测量精度通常可达到 ±1 毫米甚至更高，能够为排水泵站的水位控制提供准确的数据支持，确保排水系统的稳定运行。

（四）安装方便

雷达液位计的安装较为简单，一般只需将其安装在排水泵站的合适位置，通过电缆与控制系统连接即可，无需复杂的安装调试过程。

五、结论

通过以上多个应用案例可以看出，雷达液位计在城市排水泵站中具有广泛的应用前景和重要的实用价值。它能够准确、可靠地监测排水泵站的水位，为城市排水系统的智能化管理提供了有力的技术支持。随着城市的不断发展和排水系统的日益复杂，雷达液位计将在城市排水泵站中发挥更加重要的作用，为保障城市的排水安全和正常运行做出更大的贡献。未来，随着技术的不断进步，雷达液位计的性能将不断提升，其应用范围也将进一步扩大。