在城市排水系统中，排水泵站是保障雨水、污水顺畅输送的核心枢纽，其调度效率直接关系到城市防洪排涝安全、水环境质量以及污水处理厂的运行稳定性。随着城市化进程加快和极端天气频发，传统依赖经验的排水调度模式已难以应对复杂的水质水量变化。而水质在线监测设备与泵站排水系统的深度联动，能够通过实时感知水质动态、智能调整运行参数，实现排水调度的精准化、高效化，成为破解城市排水难题的关键技术路径。

一、水质在线监测设备：排水调度的 “感知神经”

排水泵站内的水质在线监测设备，是实现与排水系统联动的基础前提。这类设备通过实时采集水中关键污染物指标、物理性状参数，为排水调度提供精准的 “数据支撑”，如同为泵站装上了灵敏的 “感知神经”，及时捕捉水质变化信号。

（一）核心监测指标的选择

根据排水泵站的功能定位（如雨水泵站、污水泵站、合流制泵站），水质在线监测设备需针对性选取核心指标，确保监测数据能直接服务于调度决策。对于雨水泵站，重点监测指标包括浊度、悬浮物（SS）、化学需氧量（COD）以及 pH 值。暴雨初期，雨水冲刷地表会携带大量泥沙、垃圾和污染物，导致水中 SS 和 COD 浓度骤升，此时若直接排放，易造成受纳水体（如河流、湖泊）污染；而 pH 值异常则可能提示雨水混入工业废水，需特殊处理。对于污水泵站，除常规的 COD、氨氮（NH3-N）、总磷（TP）监测外，还需关注溶解氧（DO）和水温，这些指标能反映污水的可生化性，为后续污水处理厂的工艺调整提供依据 —— 例如，若泵站输送的污水中氨氮浓度过高，可提前通知污水处理厂启动强化脱氮工艺，避免处理不达标。对于合流制泵站，则需兼顾雨水和污水的监测需求，额外增加流量监测模块，结合水质数据判断雨污混合比例，为截流倍数调整提供参考。

（二）设备的安装与数据传输

为确保监测数据的真实性和时效性，水质在线监测设备的安装位置需科学规划。通常建议在泵站进水总管、格栅后以及出水总管分别安装监测点：进水总管监测点可实时掌握进入泵站的水质初始状态，判断是否存在异常污染（如工业废水偷排）；格栅后监测点可排除垃圾、漂浮物对监测数据的干扰，获取更准确的水质参数；出水总管监测点则能评估泵站排水的最终水质，验证调度措施的有效性。在数据传输方面，设备需通过工业以太网或 4G/5G 无线通信模块，将实时监测数据传输至泵站中央控制系统（PLC），同时同步上传至城市排水智慧管理平台。数据传输过程中需采用加密协议，防止数据丢失或篡改，确保每一组水质数据都能及时、安全地用于调度决策。

二、联动机制构建：从 “数据感知” 到 “系统响应”

水质在线监测设备采集的数据，只有通过与泵站排水系统的深度联动，才能转化为实际的调度行动。这种联动并非简单的 “数据展示 + 人工操作”，而是基于预设逻辑和智能算法的 “自动响应 + 动态调整”，核心在于构建 “监测 - 分析 - 决策 - 执行” 的闭环联动机制。

（一）实时预警与应急联动

当水质在线监测设备检测到异常指标时，需立即触发预警机制，并联动泵站排水系统启动应急响应。例如，若雨水泵站进水总管的 COD 浓度突然超过预设阈值（如 500mg/L），系统可判断为暴雨初期的 “初期雨水” 或混入了工业废水，此时中央控制系统会自动发出预警信号：一方面，通过声光报警提醒泵站运维人员现场核查；另一方面，联动泵站的截流闸门，将高污染雨水切换至截流管，输送至污水处理厂处理，而非直接排放至自然水体。再如，污水泵站若监测到进水 pH 值低于 6.0 或高于 9.0（超出污水厂处理能力范围），系统会自动关闭泵站进水阀门，同时打开应急储水池闸门，将异常污水暂存，避免酸性或碱性污水损坏泵站设备、冲击污水处理厂工艺。待运维人员排查污染源（如附近工业企业偷排）并采取中和处理措施后，再根据监测数据逐步恢复泵站正常运行。

（二）水质 - 水量协同联动

排水调度的核心是 “水质” 与 “水量” 的协同平衡，水质在线监测设备提供的水质数据，可与泵站流量计采集的水量数据结合，实现更精准的运行参数调整。以合流制泵站为例，在降雨过程中，系统可根据 “水质（SS 浓度）+ 水量（瞬时流量）” 数据，动态调整截流倍数：降雨初期，SS 浓度高（如超过 800mg/L）、流量较小，此时可将截流倍数提高至 3-4 倍，最大限度截流高污染雨水；随着降雨持续，SS 浓度逐渐下降（如降至 300mg/L 以下）、流量增大，若继续高倍数截流会导致污水处理厂超负荷，此时系统可自动将截流倍数降至 1-2 倍，让部分较清洁雨水直接排放，平衡污染控制与系统负荷。此外，对于污水泵站，若监测到进水 COD 浓度低于 200mg/L（可生化性差），系统可联动提升泵的运行频率，适当增加污水输送量，同时通知污水处理厂投加碳源，确保处理效果；若 COD 浓度过高（如超过 800mg/L），则降低提升泵频率，减缓输送速度，避免污水厂曝气系统过载。

（三）与下游系统的联动协同

排水泵站的调度并非孤立行为，需与下游污水处理厂、受纳水体监测站等系统联动，形成 “全域协同” 的调度模式。水质在线监测设备采集的泵站出水水质数据，可实时共享至下游污水处理厂的控制系统：若泵站出水氨氮浓度偏高（如超过 40mg/L），污水厂可提前调整缺氧池的运行参数（如延长水力停留时间、增加回流比），强化脱氮效果；若泵站输送的污水中 TP 浓度骤升，污水厂可及时增加除磷药剂投加量，避免出水总磷超标。同时，泵站还可接收下游受纳水体监测站的水质数据，实现 “反向调度”：例如，若下游河流监测到溶解氧浓度低于 2mg/L（水体缺氧），即使泵站出水水质达标，系统也会适当降低排水流量，减少对河流的扰动，为水体恢复溶解氧留出时间；若下游河道处于防汛警戒水位，泵站则需根据水位数据调整排水时段，避开河道高水位时段排水，防止河水倒灌。

三、调度优化策略：从 “被动应对” 到 “主动预判”

依托水质在线监测设备与排水系统的联动机制，排水调度可从传统的 “被动应对故障” 转变为 “主动预判风险、优化运行”，通过数据驱动实现调度效率最大化、能耗最小化、污染控制最优化。

（一）基于水质趋势的动态调度

水质在线监测设备不仅能实时采集数据，还能通过历史数据对比和算法分析，预测水质变化趋势，为提前调度提供依据。例如，通过分析雨水泵站近 3 年的降雨期水质数据，系统可建立 “降雨量 - 降雨时长 - SS 浓度” 的关联模型：当监测到降雨量达到 5mm/h 且持续 10 分钟时，模型可预测未来 30 分钟内 SS 浓度将升至 600mg/L 以上，此时系统无需等待 SS 浓度实际超标，即可提前将截流闸门切换至截流状态，缩短高污染雨水的排放时间。对于污水泵站，系统可通过分析每日不同时段的水质数据（如早高峰 7:00-9:00 生活污水 COD 浓度较高，午间 12:00-14:00 浓度较低），制定 “分时段调度计划”：早高峰时段降低提升泵运行频率，减缓污水输送速度，避免污水厂短时间内负荷骤增；午间则提高运行频率，充分利用污水厂的处理能力，减少泵站内污水停留时间，防止水质恶化（如 DO 下降导致异味产生）。

（二）能耗与水质的平衡优化

排水泵站的运行能耗（主要为提升泵、闸门电机能耗）占城市排水系统总能耗的 60% 以上，通过水质数据与能耗数据的联动分析，可实现 “水质达标” 与 “能耗降低” 的双重目标。例如，当污水泵站进水 COD 浓度处于较低水平（如 200-300mg/L，满足污水厂处理要求）时，系统可适当降低提升泵的出口压力，减少电机功率消耗 —— 经实践验证，出口压力每降低 0.1MPa，单台泵的能耗可降低 8%-10%，且不会影响污水输送效率和后续处理效果。再如，雨水泵站在非降雨时段，若监测到进水水质良好（SS<100mg/L、COD<150mg/L），系统可关闭部分提升泵，采用 “单泵间歇运行” 模式，既保证少量污水或地下水的正常排放，又避免多泵同时运行造成的能耗浪费。此外，系统还可通过分析不同水质条件下的能耗数据，建立 “水质 - 能耗” 优化模型，自动推荐最优运行参数 —— 如当进水氨氮浓度为 30mg/L 时，模型推荐提升泵频率为 45Hz、闸门开度为 60%，此时既能满足污水厂处理需求，又能使单位水量能耗降至最低（0.25kWh/m³ 以下）。

（三）应急场景下的多维度调度

在极端天气（如台风、特大暴雨）或突发污染事件（如工业废水泄漏）等应急场景下，水质在线监测设备与排水系统的联动可实现多维度、立体化的调度优化。以特大暴雨为例，当雨水泵站进水总管的流量超过设计值（如 5000m³/h），且 SS 浓度持续高于 1000mg/L 时，系统可启动 “三级调度预案”：一级调度，联动泵站内所有截流闸门全开，将高污染雨水全部截流至应急调蓄池，避免直接排放；二级调度，若调蓄池水位达到 80%，系统自动向城市排水智慧管理平台发送请求，协调周边闲置泵站或调蓄设施分担水量；三级调度，若降雨量持续增大，调蓄池即将满溢，系统可根据下游受纳水体的实时水质数据，选择水质相对较好的河段，开启应急排放闸门，将部分经过初步沉淀（通过泵站内的应急沉淀池）的雨水少量排放，同时通知环保部门后续开展水体监测和修复。在突发工业废水泄漏事件中，若泵站监测到进水含有重金属（如铅浓度超过 0.1mg/L），系统可立即关闭进水阀门，联动启动泵站内的应急处理装置（如重金属吸附滤池），对泄漏废水进行预处理，待监测数据显示重金属浓度降至标准以下后，再缓慢输送至污水处理厂，最大限度降低污染扩散风险。

四、实践案例与应用成效

水质在线监测设备与排水泵站系统的联动，已在国内多个城市的排水治理中取得显著成效。以江苏省苏州市某合流制泵站为例，该泵站安装了浊度、SS、COD、流量等在线监测设备，并与泵站 PLC 系统、苏州市排水智慧平台实现联动。在 2024 年 6 月的一场暴雨中，系统通过实时监测数据发现，降雨初期（30 分钟内）SS 浓度从 50mg/L 飙升至 920mg/L，立即自动将截流倍数从 1.5 倍提升至 4 倍，同时联动下游污水处理厂调整工艺参数。此次暴雨期间，该泵站共截流高污染雨水 1.2 万 m³，避免了受纳河道（胥江）水质恶化 —— 暴雨后河道监测数据显示，COD 浓度仅上升 0.8mg/L，远低于未联动时的 5.2mg/L 增幅。此外，通过 “水质 - 能耗” 优化调度，该泵站的单位水量能耗从 0.32kWh/m³ 降至 0.23kWh/m³，年节约电费约 18 万元。

另一案例是深圳市某污水泵站，该泵站服务范围涵盖多个工业园区，此前常因工业废水偷排导致进水水质波动大，多次造成下游污水处理厂工艺冲击。安装水质在线监测设备（监测指标包括 pH、COD、氨氮、重金属）并与排水系统联动后，系统累计触发应急预警 12 次，其中 10 次成功拦截了酸性废水（pH<5.5）或高浓度重金属废水（铅> 0.1mg/L），通过暂存应急池并协同环保部门排查污染源，有效避免了泵站设备损坏和污水厂工艺故障。同时，基于水质趋势预测的动态调度，该泵站的污水输送效率提升了 15%，污水处理厂的进水水质稳定性提高了 28%，出水达标率始终保持在 99% 以上。

五、总结与展望

水质在线监测设备与排水泵站系统的联动，是城市排水从 “粗放管理” 走向 “智慧治理” 的必然选择。通过构建 “感知 - 联动 - 优化” 的完整体系，不仅能实现排水调度的精准化，减少水污染风险，还能降低运行能耗，提升系统韧性。未来，随着人工智能、大数据技术的进一步融入，两者的联动将向更高阶的 “主动决策” 发展 —— 例如，通过深度学习算法分析长期水质、水量、气象数据，提前 72 小时预测水质变化趋势，制定 “前瞻性调度方案”；或通过数字孪生技术构建泵站三维模型，模拟不同水质场景下的调度效果，为优化策略提供更直观的支撑。

对于排水泵站运维单位而言，在推进联动建设过程中，需注意三方面问题：一是确保监测设备的校准与维护，定期（如每月）对传感器进行校准，避免数据偏差影响调度决策；二是完善联动逻辑的本地化适配，根据泵站类型、服务范围、受纳水体特征调整预设参数（如截流倍数阈值、预警浓度值），避免 “一刀切”；三是加强运维人员的技能培训，确保人员能熟练操作联动系统，在应急场景下配合系统完成调度。只有这样，才能充分发挥水质在线监测设备的价值，让排水泵站真正成为守护城市水环境的 “智慧枢纽”。