城市防汛排水泵站是抵御内涝的 “最后一道屏障”，而液位监测则是泵站高效运行的 “核心神经”。在极端降雨频发的背景下，传统依赖人工巡检的液位监测方式，已难以应对短时强降雨引发的水位骤升问题，易导致泵站 “抽排不及时”“设备空转” 等风险。一套科学完善的城市防汛排水泵站液位监测方案，需结合泵站运行特性、水文环境及防汛需求，实现水位数据的实时采集、精准传输与智能应用，为泵站调度决策提供可靠支撑，最大限度降低城市内涝影响。

一、方案设计背景与核心需求

（一）城市排水泵站液位监测的痛点

当前城市排水泵站液位监测普遍存在三大痛点：一是监测滞后性，人工巡检间隔通常为 1-2 小时，无法实时捕捉暴雨期间水位的快速变化，易错过最佳抽排时机；二是数据误差大，人工观测依赖标尺读数，受光线、水流波动影响，误差可达 5-250px，难以满足精准调度需求；三是联动性不足，液位数据与泵站抽排设备、防汛指挥平台未形成有效联动，无法实现 “水位超阈值自动启泵”“故障自动报警” 等功能，导致泵站运行效率低下。

以 2023 年某省会城市内涝事件为例，该市老城区一座排水泵站因人工巡检不及时，未发现雨水井水位在 30 分钟内从 1.2 米飙升至 2.5 米（泵站设计警戒水位 2.0 米），导致雨水倒灌至周边小区，造成近百户居民家中进水。事后调查显示，若能实时监测液位并及时启动备用泵组，该事件影响可减少 60% 以上。

（二）方案核心需求

城市防汛排水泵站液位监测方案需满足四大核心需求：实时性，水位数据采集间隔不超过 1 分钟，确保暴雨期间数据无延迟；精准性，测量误差控制在 ±2mm 以内，为泵组启停提供精确依据；稳定性，设备需耐受暴雨、雷电、高湿度等恶劣环境，故障率低于 0.5%/ 年；联动性，实现液位数据与泵站 PLC 控制系统、城市防汛指挥平台的无缝对接，支持自动控制与远程调度。

二、方案总体架构设计

城市防汛排水泵站液位监测方案采用 “分层部署、协同联动” 的架构，分为感知层、传输层、平台层、应用层四层，形成 “数据采集 - 传输 - 分析 - 应用” 的闭环管理体系。

（一）感知层：精准采集水位数据

感知层是方案的 “数据源头”，需根据泵站不同监测点位（进水井、集水池、出水井、雨水管网）的环境特性，选择适配的液位监测设备。核心监测点位及设备选型如下：

进水井监测：进水井水流杂质多、水位波动大，选用雷达液位计。其通过微波信号穿透水汽、粉尘，不受水流冲击影响，测量范围覆盖 0-5 米，精度可达 ±1mm，安装时需固定在进水井顶部，避开杂物碰撞区域，确保在复杂水流环境下仍能稳定采集数据；

集水池监测：集水池是泵站核心蓄水区域，水位变化直接决定泵组启停，采用超声波液位计 + 压力式液位计双重监测组合。其中，超声波液位计用于常规水位测量，精度为 ±2mm，能满足日常调度需求；压力式液位计作为备用设备，可防止超声波信号受水面泡沫干扰，形成数据冗余备份，避免单一设备故障导致监测中断；

出水井与管网监测：出水井水位反映排水管网负荷，选用投入式静压液位计，其探头直接浸入水中，可耐受管道内水压波动，测量范围为 0-3 米，适配封闭空间监测场景。同时，需在泵站下游 500 米处的管网节点额外加装该类型液位计，实时掌握排水管网通畅情况，提前预警管网堵塞风险。

此外，感知层还需配套安装环境传感器（温湿度、降雨量）与设备状态传感器（泵组电流、电压），实现 “水位 + 环境 + 设备” 的多维度监测，为后续分析提供完整数据支撑。

（二）传输层：稳定传输数据信号

传输层承担 “数据桥梁” 作用，需保障恶劣环境下数据的稳定传输。方案采用 “有线 + 无线” 双传输模式：

有线传输：泵站内部液位计与 PLC 控制柜之间采用工业以太网（TCP/IP 协议）连接，传输速率达 100Mbps，延迟控制在≤10ms，适用于固定点位、距离较近（≤100 米）的设备，能确保站内数据快速交互；

无线传输：泵站与城市防汛指挥平台之间采用 “4G/5G+LoRa” 双模传输。其中，4G/5G 用于实时传输高频数据（如暴雨期间 1 分钟 / 次的水位数据），保障紧急情况下数据时效性；LoRa 用于传输低频数据（如设备状态、环境参数），降低能耗；同时配备北斗卫星传输模块作为备用，即便在极端天气（如基站断电、网络中断）下，也能确保数据不丢失。

传输层还需具备数据加密功能，采用 SSL/TLS 协议对传输数据进行加密处理，防止数据被篡改或泄露，保障防汛数据安全。

（三）平台层：整合分析数据资源

平台层是方案的 “数据中枢”，分为泵站本地监控平台与城市防汛指挥平台两级，实现数据的分层管理与协同应用。

泵站本地监控平台：部署于泵站控制室，采用工业级触摸屏，实时显示各点位水位数据、设备运行状态（泵组启停、电流电压），支持历史数据查询（存储周期≥1 年）、曲线分析（如 24 小时水位变化趋势图），并设置分级预警阈值（如警戒水位 2.0 米、紧急水位 2.5 米），当水位超阈值时，平台自动发出声光报警；

城市防汛指挥平台：通过 API 接口接入各泵站液位数据，形成全市排水泵站液位监测 “一张图”，支持多泵站数据对比分析（如同一区域不同泵站水位涨幅速率）、内涝风险评估（结合降雨量、管网负荷预测内涝范围），为市级防汛调度提供宏观决策依据。

平台层还具备数据校准功能，定期（每月 1 次）自动对比不同液位计数据，若误差超过 5mm，自动触发校准指令，确保数据长期精准。

（四）应用层：实现智能调度与管理

应用层是方案的 “价值体现”，基于平台层分析结果，实现泵站智能调度与防汛协同管理两大核心应用。

泵站智能调度：建立 “液位 - 泵组” 联动控制逻辑，例如：当集水池水位达到 1.5 米（启泵水位）时，平台自动启动 1 台主泵；水位升至 1.8 米时，启动 2 台主泵；水位降至 1.0 米（停泵水位）时，自动关闭 1 台主泵，避免泵组空转或过载运行。同时，支持远程手动控制，防汛指挥人员可通过手机 APP 或电脑端，在紧急情况下远程启停泵组；

防汛协同管理：当多个泵站液位同时超警戒水位时，城市防汛指挥平台可根据各泵站服务范围、管网连接关系，制定 “区域联动抽排” 方案。例如，某区域 3 座泵站均超警戒水位，平台可优先调度下游泵站满负荷运行，腾出管网空间，再逐步提升上游泵站抽排功率，避免管网压力集中导致破裂。

三、核心设备选型与安装规范

（一）关键液位计选型适配分析

在城市防汛排水泵站场景中，不同监测点位的环境差异较大，需针对性选择液位计，确保监测效果：

进水井与雨水口场景：因水流杂质多、水位波动频繁，需优先选择抗干扰能力强的设备。雷达液位计凭借微波信号穿透性，可无视水汽、粉尘影响，且测量范围 0-5 米、精度 ±1mm，能精准捕捉水位变化；安装时需注意避开金属罐壁正下方，防止信号反射干扰，确保数据准确性。

集水池场景：作为泵站核心监测区域，需兼顾精度与可靠性。超声波液位计采用无接触测量方式，精度 ±2mm 且维护便捷，适合常规水位监测；但水面泡沫易影响其信号，因此搭配压力式液位计作为备用 —— 该设备耐高压、适配封闭环境，测量范围 0-3 米、精度 ±3mm，可在超声波液位计故障时无缝衔接，避免监测断档；使用中需定期校准探头，防止数据漂移。

出水井与管网场景：封闭空间、水压波动是主要环境特点，投入式静压液位计探头直接浸入水中，能耐受水压变化，测量范围 0-3 米、精度 ±2mm，且安装简便、成本较低，契合该场景需求；需重点做好线缆防水密封处理，避免水汽渗入影响设备寿命。

（二）设备安装规范

设备安装质量直接影响监测精度，需遵循三大规范：

安装位置规范：液位计安装点需避开水流漩涡、杂物堆积区域。例如，进水井液位计应安装在井壁内侧（距离井口 1/3 直径处），避免水流直接冲击探头；集水池液位计需安装在池体中部，距离泵组进水口≥2 米，防止水流扰动影响测量；管网液位计需选在管道平直段，避开弯头、阀门等易产生水流紊乱的位置。

防水防雷规范：所有设备外壳防护等级不低于 IP67，接线盒采用防水密封设计，防止暴雨、高湿度环境导致设备短路；在泵站配电箱内安装浪涌保护器（SPD），等级为 II 级（8/20μs 雷电流），有效抵御雷电冲击，避免设备被击穿损坏。

校准规范：设备安装后需进行现场校准，采用标准水位尺（精度 ±1mm）作为基准，逐点调整液位计参数，确保测量误差≤2mm；投入使用后，每季度进行 1 次现场校准，每年开展 1 次全面检测，涵盖设备精度、信号传输稳定性等指标，保障长期监测精准度。

四、方案应用案例与效益分析

（一）案例：某市经开区排水泵站改造项目

2024 年，某市经开区对辖区内 12 座排水泵站进行液位监测系统改造，采用上述方案部署设备：每座泵站安装雷达液位计 2 台（进水井、雨水管网）、超声波 + 压力式液位计 1 套（集水池）、投入式静压液位计 1 台（出水井），并接入市级防汛指挥平台。

同年 7 月，该市遭遇百年一遇暴雨，1 小时降雨量达 80mm，改造后的泵站液位监测系统发挥关键作用：

实时性：12 座泵站液位数据每 30 秒更新 1 次，防汛指挥平台实时掌握水位变化；

精准性：集水池液位测量误差均控制在 ±1.5mm 以内，泵组启停时机精准，无空转或过载情况；

联动性：3 座泵站水位在 15 分钟内超紧急水位，平台自动启动备用泵组，并联动下游泵站加大抽排功率，最终该区域内涝消退时间较 2023 年缩短 45%，未发生雨水倒灌事件。

（二）方案效益分析

从经济、社会、管理三方面来看，该方案效益显著：

经济效益：通过智能调度，泵组运行效率提升 20%，每年可节省电费约 15 万元 / 座泵站；同时减少人工巡检频次（从每日 4 次降至 1 次），每座泵站每年节省人工成本 8 万元；

社会效益：有效缩短内涝消退时间，降低道路积水、小区进水风险，保障市民出行安全与生活秩序，提升城市防汛应急能力；

管理效益：实现泵站液位数据的数字化、可视化管理，防汛指挥人员无需现场值守即可远程掌握泵站运行状态，决策效率提升 50% 以上。

五、方案优化与未来发展方向

（一）当前方案优化建议

针对不同规模泵站，方案可灵活调整：小型泵站（服务面积≤1 平方公里）可简化架构，采用 “超声波液位计 + 4G 传输 + 本地显示屏” 的低成本方案，在满足基础监测需求的同时降低投入；大型泵站（服务面积≥5 平方公里）需增加视频监控模块，通过 AI 识别水面漂浮物，联动格栅除污设备，避免杂物堵塞泵组，进一步提升系统自动化水平。

（二）未来发展方向

随着智慧防汛技术的发展，城市排水泵站液位监测方案将向三个方向升级：一是AI 预测调度，结合历史液位数据、气象预报数据，通过机器学习算法预测未来 1-3 小时水位变化，提前调整泵组运行策略，变 “被动应对” 为 “主动预判”；二是数字孪生应用，构建泵站数字孪生模型，将液位数据与三维场景结合，直观展示水位与泵站结构、周边环境的空间关系，辅助开展防汛应急演练，提升实战响应能力；三是能源优化，利用液位数据与电价峰谷信息，在电价低谷期（如夜间）提前降低集水池水位，储存雨水，电价高峰期减少泵组运行，实现 “防汛保障 + 节能降耗” 双重目标。

结语

城市防汛排水泵站液位监测方案不仅是一套技术系统，更是城市防汛体系的 “微观支撑单元”。通过精准感知水位变化、智能联动抽排设备、高效协同防汛资源，该方案可有效解决泵站运行中的 “监测难、调度乱、效率低” 问题，让排水泵站从 “被动应对” 转向 “主动防御”。在极端天气常态化的背景下，持续优化液位监测技术，强化数据与防汛决策的深度融合，将成为提升城市内涝治理能力的关键举措，为建设 “安全韧性城市” 提供坚实保障。