在城市发展进程中，城市防汛工作的重要性愈发凸显。城市洪涝灾害不仅威胁居民生命财产安全，还对城市基础设施、经济发展和生态环境造成严重破坏。传统防汛手段在应对日益复杂的城市洪涝问题时，逐渐显露出局限性，而智慧排水系统作为融合现代信息技术与城市排水管理的创新解决方案，正成为提升城市防汛能力的关键力量。

一、传统城市防汛困境

（一）排水设施老旧与规划滞后

许多城市的排水管网建设年代久远，管径较小，排水能力有限。部分老旧城区的排水管道甚至采用雨污合流制，在暴雨来临时，污水与雨水混合，极易造成管道堵塞，进一步降低排水效率。同时，城市的快速扩张使得原有的排水规划难以适应新的城市规模和功能布局。新建区域的排水设施建设未能与城市发展同步，导致排水系统在应对高强度降雨时捉襟见肘。例如，一些城市在进行新区开发时，过于注重地上建筑的建设，而忽视了地下排水管网的规划与升级，使得新城区在遭遇暴雨时也频繁出现内涝积水现象。

（二）监测预警能力不足

传统防汛主要依赖人工巡查和有限的雨量监测站点，难以实时、全面地掌握城市内涝的发展态势。人工巡查不仅效率低下，而且存在一定的盲区，无法及时发现隐蔽性的排水管道故障和局部积水问题。雨量监测站点分布稀疏，对于降雨的空间分布和强度变化监测不够精准，导致预警信息的及时性和准确性大打折扣。这使得城市在面对突发暴雨时，往往无法提前做好充分的防汛准备，延误了应对灾害的最佳时机。例如，在某些城市，由于监测预警能力不足，居民在暴雨突然来袭时，来不及采取有效的防范措施，导致生命财产遭受损失。

（三）应急响应协同困难

城市防汛涉及多个部门，如市政、水利、交通、消防等，但在传统防汛模式下，各部门之间信息沟通不畅，协同作战能力较弱。当洪涝灾害发生时，部门之间的协调配合需要耗费大量时间，导致应急响应迟缓。例如，市政部门负责排水管网的疏通和维护，水利部门负责河道水位的调控，交通部门负责道路的交通疏导，但在实际应对洪涝灾害时，由于缺乏有效的信息共享和协同机制，各部门各自为战，无法形成高效的防汛合力，使得防汛工作的效果受到严重影响。

二、智慧排水系统的构成与功能

（一）感知层：全方位实时监测

智慧排水系统通过在城市排水管网、河道、泵站、易涝点等关键位置部署大量的传感器，构建起全方位的感知网络。这些传感器包括水位传感器、雨量传感器、流量传感器、水质传感器、井盖位移传感器等，能够实时采集排水系统的各种数据信息。例如，水位传感器可以精确测量排水管网内的水位变化，雨量传感器能够实时监测降雨量和降雨强度，流量传感器可准确掌握水流速度和流量大小，水质传感器则对排水水质进行监测。井盖位移传感器可及时发现井盖的倾斜、移位等异常情况。通过这些传感器，智慧排水系统能够对城市排水系统的运行状态进行 24 小时不间断的实时监测，为后续的分析决策提供准确的数据基础。

（二）传输层：高效数据传输

感知层采集到的数据需要快速、准确地传输到数据处理中心。智慧排水系统采用了多种先进的通信技术，如 NB-IoT、4G/5G、LoRa 等，实现数据的高效传输。这些通信技术具有低功耗、高可靠性、广覆盖等特点，能够满足不同场景下的数据传输需求。例如，NB-IoT 技术适用于对数据传输速率要求不高，但对功耗和覆盖范围有较高要求的传感器数据传输，如井盖位移传感器、部分水位传感器等。4G/5G 技术则能够提供高速、大容量的数据传输服务，适用于对数据实时性要求较高的场景，如视频监控数据的传输。通过这些通信技术，感知层采集到的数据能够在短时间内传输到数据处理中心，确保信息的及时性和准确性。

（三）数据处理与分析层：智能决策支持

数据处理与分析层是智慧排水系统的核心部分。该层运用大数据、云计算、人工智能等先进技术，对传输过来的海量数据进行存储、处理和分析。通过建立数学模型和算法，对排水系统的运行状况进行模拟和预测，提前发现潜在的风险隐患，并为防汛决策提供科学依据。例如，利用大数据分析技术对历史降雨数据、排水管网流量数据等进行挖掘分析，找出城市内涝的发生规律和易涝点分布情况。运用人工智能算法对水位、雨量等实时数据进行分析，预测未来一段时间内的水位变化趋势和内涝风险等级。基于这些分析结果，系统能够为防汛指挥部门提供针对性的决策建议，如是否需要启动应急预案、如何合理调度排水泵站等，从而实现城市防汛的智能化决策。

（四）应用层：多场景高效应用

智慧排水系统的应用层涵盖了多个方面，包括防汛指挥调度、排水设施运维管理、公众服务等。在防汛指挥调度方面，通过建立防汛指挥平台，将实时监测数据、分析预测结果、应急预案等信息进行整合，为指挥人员提供直观、全面的决策支持。指挥人员可以通过平台实时了解城市各处的雨情、水情、汛情，及时下达防汛指令，实现对防汛工作的统一指挥和协调调度。在排水设施运维管理方面，系统能够对排水管网、泵站、污水处理厂等设施的运行状态进行实时监测和评估，及时发现设备故障和管网堵塞等问题，并自动生成维修工单，通知维修人员进行处理，提高排水设施的运维效率和可靠性。在公众服务方面，通过开发手机 APP 等应用程序，为市民提供实时的雨情、水情信息以及城市内涝预警信息，方便市民提前做好防范措施，同时市民也可以通过 APP 反馈城市内涝相关问题，参与到城市防汛工作中来。

三、智慧排水系统在城市防汛中的实践案例

（一）南明区：“智能感知 — 精准响应 — 平急一体” 模式

贵阳市南明区构建了 “智能感知 — 精准响应 — 平急一体” 的智慧防汛体系。南明区以 300 余台智能终端构建起 “地下 - 地面 - 空中” 立体感知网络，实现全域防汛数字化监测。37 台埋入式积水深度仪以 ±1 厘米精度监控路面积水，104 套智慧井盖通过 NB-IoT+5G 双模通信实时回传倾斜、位移、水浸状态，14 台凝冻监测设备在气温骤降时自动触发预警。这些感知终端通过 5G 专网将数据汇聚至城市数字底座，平台搭载的 AI 算法对积水风险进行 10 分钟短临预报。在机制创新方面，建立了 “监测预警 — 工单派发 — 协同处置 — 效能评估” 全链条闭环机制，以积水深度为分级标准形成三级预警闭环，大大提升了防汛处置效率。自今年 2 月排水防涝智能化管理平台运行以来，累计触发预警 117 次，处置率 100%，在应对 5 月多起暴雨等极端天气中成效显著。

（二）昆明市：“预警响应 + 科学调度 + 联动处置” 全链条防汛

面对强降雨，昆明排水设施管理有限责任公司依托智慧排水系统，通过 “预警响应 + 科学调度 + 联动处置” 的全链条防汛机制保障城市运行安全。在预警方面，结合气象部门精准预报，提前启动戒备预警，全面进入应急响应状态。科学调度上，依托智慧排水系统，提前将 51 台套移动抽排设备部署至 27 个防汛重点区域，并安排专人 24 小时值守。物资储备充足，对视频监控系统全面检修。联动协作上，与交警、城管部门建立联动响应机制。智慧排水系统实时监测管网水位以及泵站等排水设施运行情况，通过大数据分析预测易涝区域，提前调度应急力量，实现 “未涝先防”。在本轮强降雨中，昆明排水公司累计出动防汛队员 1136 人 (次)，防汛工作车辆 220 辆 (次)，责任范围内区域未出现长时间、大面积积水和断交情况。

（三）温州市龙港：智慧防汛系统高效应对实战

5 月 17 日龙港气象台暴雨黄色预警信号拉响后，龙港水务排水有限公司依托智慧防汛系统迅速响应。智慧排水系统防汛指挥调度单元的 “千里眼” 与 “顺风耳” 发挥作用，基于系统预警立即启动应急响应机制。通过 GIS 地图与物联网设备，实时监控全市排水管网、泵站等设施的运行状态，自动反馈各处泵站的动态数据，及时发现并预警潜在隐患。在人员队伍调度方面，智慧排水系统自动匹配最优应急防汛力量，迅速集结 4 支队伍、20 名专业人员投入战斗。在整个防汛过程中，累计出动 24 支次、120 人次。面对道路积水问题，系统第一时间收集 5 处积水点信息并同步推送，最终 5 处积水点均在最短时间内完成处置，保障了城市交通顺畅与市民出行安全。

四、智慧排水系统的优势与挑战

（一）优势显著

提高监测预警精准度与及时性：智慧排水系统的全方位传感器网络能够实时、精准地采集雨情、水情等数据，通过先进的数据分析技术，能够提前数小时甚至数天对城市内涝风险进行精准预警，为城市防汛赢得宝贵的准备时间。例如，与传统监测预警方式相比，智慧排水系统能够将预警时间提前 2-3 小时，预警准确率提高 30%-40%，让居民和相关部门能够有更充分的时间采取防范措施。

实现高效应急响应与协同作战：通过智慧排水系统的防汛指挥平台，各防汛部门能够实现信息共享、协同工作。一旦发生洪涝灾害，系统能够迅速将预警信息和处置指令传达给相关部门和人员，各部门可以根据统一的指挥调度，快速开展抢险救援工作，大大提高应急响应速度和协同作战能力。据统计，在智慧排水系统的支持下，城市防汛应急响应时间可缩短 30%-50%，部门之间的协同效率提高 40%-60%。

优化排水设施运维管理：智慧排水系统能够实时监测排水设施的运行状态，及时发现设备故障和管网堵塞等问题，并通过智能分析为设施的维护和管理提供科学依据。这不仅可以提高排水设施的运行效率和可靠性，还能够降低运维成本。例如，通过智慧排水系统的运维管理优化，排水设施的故障率可降低 20%-30%，运维成本可节约 15%-25%。

（二）面临挑战

建设成本高昂：智慧排水系统的建设需要大量的资金投入，包括传感器设备的采购与安装、通信网络的搭建、数据处理中心的建设以及软件系统的开发等。对于一些经济欠发达地区的城市来说，难以承担如此巨大的建设成本，从而限制了智慧排水系统的推广应用。一套完整的智慧排水系统建设成本可能高达数千万元甚至上亿元，这对于许多城市的财政来说是一个不小的压力。

数据安全与隐私问题：智慧排水系统涉及大量的城市运行数据和居民个人信息，如排水管网数据、居民用水信息等。在数据传输、存储和处理过程中，存在数据泄露、篡改等安全风险，如何保障数据的安全和隐私成为一个重要问题。一旦发生数据安全事故，可能会对城市的正常运行和居民的生活造成严重影响。

技术标准与规范不统一：目前，智慧排水系统的相关技术标准和规范尚未完全统一，不同厂家生产的设备和开发的软件在接口、数据格式等方面存在差异，这给系统的集成和互联互通带来了困难，也不利于智慧排水系统的规模化发展和推广应用。例如，在实际建设中，可能会出现不同品牌的传感器数据无法在同一平台上进行有效整合和分析的情况。

五、未来展望

（一）技术创新推动系统升级

随着物联网、大数据、人工智能、5G 等技术的不断发展和创新，智慧排水系统将不断升级完善。例如，更先进的传感器技术将实现对排水系统更精准、更全面的监测；大数据分析和人工智能算法将进一步提高内涝预测的准确性和防汛决策的科学性；5G 通信技术的普及将为数据的高速传输和实时处理提供更有力的支持，实现对排水设施的远程实时控制和智能化运维管理。未来，智慧排水系统有望实现对城市排水系统的全生命周期数字化管理，从规划设计、建设施工到运行维护，都能够借助先进技术实现高效、精准的管理。

（二）广泛应用提升城市防汛能力

随着对城市防汛工作重视程度的不断提高以及智慧排水系统建设成本的逐渐降低，智慧排水系统将在更多城市得到广泛应用。通过智慧排水系统的应用，城市能够有效提升防汛减灾能力，减少洪涝灾害带来的损失，保障城市的安全运行和居民的生命财产安全。同时，智慧排水系统的建设和应用还将带动相关产业的发展，如传感器制造、软件开发、系统集成等，为城市的经济发展注入新的动力。预计在未来几年内，全国大部分城市将逐步建设和完善智慧排水系统，形成覆盖全国的城市智慧防汛网络。

（三）跨领域融合构建智慧城市新生态

智慧排水系统作为智慧城市建设的重要组成部分，将与城市的其他智慧系统，如智慧交通、智慧能源、智慧环保等进行深度融合。通过跨领域的融合发展，实现城市各系统之间的数据共享和协同工作，构建更加高效、智能、绿色的智慧城市新生态。例如，智慧排水系统与智慧交通系统融合，可以根据实时的雨情、水情和交通状况，及时调整交通信号灯的配时，引导车辆避开积水路段，保障城市交通的顺畅。智慧排水系统与智慧环保系统融合，可以实现对城市污水排放的实时监测和精准治理，提高城市的水环境质量。这种跨领域融合将为城市的可持续发展提供有力支撑，推动城市向更高水平的智能化、绿色化方向发展。

智慧排水系统在城市防汛中展现出了巨大的潜力和优势，尽管目前面临一些挑战，但随着技术的进步和应用的推广，它将成为城市防汛不可或缺的重要手段，为城市的安全发展保驾护航，助力构建更加智慧、宜居、韧性的城市环境。