城市排水管网作为生命线工程的 “地下脉络”，其监测数据的精准度直接关系到防汛排涝、水污染治理与管网运维决策。然而雨水管的瞬时冲击、污水管的持续稳态、合流管的复杂切换，对传感器的响应速度、测量精度、参数组合提出了截然不同的要求。“一刀切” 式的监测方案往往导致暴雨时漏捕峰值液位、污水监测数据冗余、合流比例计算失真等问题。本文基于三类管网的工况差异，详解传感器参数定制逻辑、技术选型方案及落地实施策略，实现监测数据与管理需求的精准匹配。

一、三类管网的监测痛点：为何 “一刀切” 监测必然失效？

雨水管、污水管、合流管在介质特性、流量变化、监测目标上的本质差异，决定了通用型传感器难以适配所有场景，具体痛点体现在三个维度：

（一）雨水管：瞬时波动下的 “捕捉失效”

雨水管的核心特征是强冲击性与突发性：暴雨期间液位可在 10 分钟内从 0 骤升至满管状态，流速峰值可达 3m/s 以上，且夹杂树叶、泥沙等漂浮物；而旱季则多为少量径流或断流状态。采用常规参数传感器时，低采样频率（如 1 次 / 分钟）会错过 1-2 米的液位峰值，导致防汛预警滞后；防护等级不足（低于 IP68）的设备易被泥沙堵塞探头，3 个月内故障率可达 40%。某南方城市 2024 年汛期数据显示，采用普通监测方案的雨水管，暴雨时液位峰值捕捉误差达 30%，导致 3 处管网溢流未及时预警。

（二）污水管：持续稳态中的 “精度漂移”

污水管的核心特征是连续性与腐蚀性：生活污水液位 24 小时波动幅度通常不超过 0.5 米，流速稳定在 0.6-1.2m/s 之间，但含有机物、酸碱物质且微生物活跃；工业污水还可能存在高温（＞60℃）、高浓度悬浮物（＞500mg/L）等极端条件。若沿用雨水管的高频监测模式，不仅造成数据冗余（单日产生 10 万条无效数据），还会加速传感器电极损耗；而未做防腐处理的探头，在化工污水场景中 1 年内即出现电极腐蚀，pH 测量误差从 ±0.1 扩大至 ±0.8。某工业园区污水管网曾因传感器未做温度补偿，导致 COD 监测值与实验室数据偏差达 25%，影响污染溯源准确性。

（三）合流管：雨污切换时的 “识别盲区”

合流管的核心特征是工况动态切换：旱季以污水为主，液位稳定且污染物浓度高；降雨初期雨水混入形成 “初雨冲击”，液位骤升且污染物浓度波动；暴雨期则以雨水为主，液位达到峰值但污染物浓度降低。“一刀切” 方案要么因未配置水质参数无法区分雨污比例，要么因响应滞后错过工况切换点。某老城区合流管监测数据显示，采用仅测液位的传感器，无法识别初期雨水的高污染溢流事件；而采用常规水质传感器的点位，因响应时间长达 200ms，雨污切换时的浓度突变识别延迟超 5 分钟，导致溢流污染溯源失效。

二、参数定制核心逻辑：三类管网的传感器配置方案

针对不同管网的工况特性，需从响应性能、测量维度、环境适配三大核心参数维度进行定制化设计，形成 “一管一策” 的配置体系。

（一）雨水管：聚焦 “快速捕捉与抗冲击”

雨水管监测以防汛预警为核心目标，传感器参数需优先保障瞬时波动捕捉能力与环境耐受性。

核心参数定制

响应时间：需控制在 50ms 以内，采用 FMCW 调频连续波技术的雷达液位计，可将响应速度提升至 10ms，确保捕捉暴雨时每秒 0.3 米的液位骤升；

采样频率：暴雨期间自动切换至 10Hz-100Hz（即每秒采样 10-100 次），旱季降至 0.1Hz（每 10 分钟 1 次），兼顾实时性与功耗平衡；

测量精度：液位测量误差≤±1mm，选用 24GHz 高频雷达传感器，可穿透水面泡沫与漂浮物，避免泥沙干扰。

技术选型方案

优先采用雷达水位计 + 多普勒流速计组合：雷达水位计选用 IP68 防护等级、-40℃至 80℃工作温度范围的型号，天线采用 316L 不锈钢材质抵御泥沙冲击；多普勒流速计内置自清洁振荡器，每小时自动震落探头附着物，适配含沙量≤5kg/m³ 的雨水环境。在立交桥下、低洼路段等关键防汛节点，额外加装超声波液位开关作为冗余监测，当液位达到预警阈值时直接触发声光报警。

（二）污水管：侧重 “稳定监测与抗腐蚀”

污水管监测以污染溯源与管网疏通为目标，传感器参数需聚焦长期稳定性与介质适配性。

核心参数定制

采样频率：设定为 1Hz-5Hz（每秒 1-5 次），既能追踪 24 小时液位波动规律，又避免数据冗余；

测量维度：基础配置液位、流量参数，重点排水户接入点增加 COD、氨氮、电导率、pH 四项水质指标；

环境适配：pH 电极采用 PTFE 防腐涂层，电导率传感器选用钛合金探头，耐受 pH 0-14、温度 - 20℃至 80℃的腐蚀环境。

技术选型方案

采用压力水位计 + 多普勒超声波流量计 + 水质多参数传感器组合：压力水位计通过内置温度补偿算法将校准周期延长至 6 个月，降低维护成本；多普勒流量计适配 DN300-DN3000 管道，在含固率较高的污水中保持 ±2.5% 的流量测量精度；水质传感器配备自动清洗刷，每 24 小时旋转 30 秒清除电极污垢。工业污水管网优先选择模块化设备，当某一参数传感器故障时可单独更换，避免整机返厂维修。

（三）合流管：实现 “工况识别与比例计算”

合流管监测以雨污分流评估与溢流控制为目标，传感器需具备多参数联动与动态切换能力。

核心参数定制

联动响应：液位与水质参数采样频率同步设定为 5Hz，当液位变化率超过 0.1m/min 时，自动启动水质参数高频采集；

特征指标：重点监测电导率（区分雨水与污水的核心指标，污水电导率通常是雨水的 3-5 倍）、COD、液位、流量四项参数，通过电导率突变识别雨污切换点；

算法适配：内置雨污比例计算模型，根据 “（污水电导率 - 混合液电导率）/（污水电导率 - 雨水电导率）” 实时推算雨水占比。

技术选型方案

采用雷达超声一体化流量计 + 多参数水质传感器组合：一体化流量计集成 24GHz 雷达与超声波双模式，水位低于管道半径时用超声波测流，满管时切换至雷达模式，适配合流管流态多变的特性；水质传感器选用数字信号输出模式（响应频率≤5Hz），确保与液位数据同步采集。在合流制溢流排口设置固定监测站，配备太阳能供电系统与 4G 传输模块，实现降雨期间数据无间断上传。

三、落地实施：从参数校准到网络优化的全流程保障

定制化参数需通过科学的校准方法、合理的点位布局与动态的运维策略落地，才能真正发挥价值。

（一）场景化校准：消除环境干扰误差

针对不同管网特性制定校准方案：雨水管传感器每季度进行一次 “峰值校准”，利用人工量测暴雨峰值液位与传感器数据比对，修正误差；污水管传感器每半年开展 “介质适配校准”，用标准溶液（如 COD 100mg/L、氨氮 20mg/L）校准水质参数，同时根据污水 pH 值调整电极补偿系数；合流管传感器在每次降雨后进行 “切换点校准”，通过人工采样验证雨污切换时的电导率阈值，优化比例计算模型。

（二）差异化布局：兼顾监测精度与成本平衡

采用 “核心节点高精度 + 末端节点经济型” 的网络布局：雨水管在管径≥800mm 的主干管、泵站前池等关键节点部署雷达水位计，支管采用压力水位计，成本降低 40%；污水管在生活污水主干管、工业园区排口设置多参数监测点，小区支管仅监测液位与流量；合流管在溢流排口、雨污混接严重路段设置一体化监测站，支次管网采用临时监测方式周期性补充数据。某城市试点显示，这种布局使监测网络成本降低 35%，同时关键节点数据准确率保持在 95% 以上。

（三）动态化运维：适配工况长期变化

建立 “参数自调整 + 状态预警” 的运维体系：传感器内置工况识别算法，当污水管介质腐蚀性增强时，自动提高电极清洗频率；当合流管雨污切换频率异常时，向运维平台发送管网混接预警。采用模块化设计的设备，可实现部件单独更换 —— 某污水厂更换腐蚀的水质传感器探头仅需 1 小时，较传统整机更换节省 80% 时间。建立设备全生命周期档案，根据雨水管传感器的泥沙附着程度、污水管电极的损耗速率，制定个性化更换计划，核心部件寿命延长 60%。

四、案例验证：三类管网定制化监测的实际效果

（一）雨水管：防汛预警响应提速 80%

某南方城市在雨水主干管部署定制参数的雷达液位计（响应时间 10ms、采样频率 50Hz），2024 年汛期成功捕捉 3 次液位骤升峰值，预警时间较往年提前 40 分钟，避免 2 处道路积水；通过旱季与雨季参数自动切换，设备电池寿命从 6 个月延长至 18 个月，运维成本降低 70%。

（二）污水管：污染溯源准确率达 92%

某工业园区污水管网采用防腐型多参数传感器，通过温度补偿与自动清洗功能，COD 测量误差控制在 ±5% 以内；2024 年通过监测数据发现某企业偷排高浓度废水，溯源时间从以往的 48 小时缩短至 6 小时，为执法处置提供精准依据。

（三）合流管：雨污比例计算偏差＜3%

某老城区合流管部署一体化监测设备，通过电导率联动液位数据，实时计算雨污比例；降雨期间成功识别 3 次初雨溢流事件，溢流污染负荷核算偏差仅 2.8%，为后续雨污分流改造提供了精准数据支撑。

结语

城市排水管网监测的精准性，源于传感器参数与工况特性的深度适配。雨水管需以 “快速响应” 对抗瞬时波动，污水管需以 “防腐稳定” 保障持续监测，合流管需以 “多参联动” 解析雨污比例。通过定制响应性能、测量维度与环境适配参数，结合场景化校准、差异化布局与动态化运维，可彻底告别 “一刀切” 监测的弊端。这一思路不仅能提升数据质量，更能为排水管网的防汛调度、污染治理与设施运维提供科学依据，推动城市生命线工程管理从 “经验驱动” 向 “数据驱动” 转型。