窨井水位监测设备的技术架构与工程应用

 

 

一．引文

 

城市地下管网系统中窨井的水位状态直接关联着内涝防控、管网运维与公共安全，窨井水位监测设备凭借智能化、自动化的技术特性，成为城市排水系统智慧化升级的核心感知终端。水利工程专家通过对传感技术与数据传输技术的融合创新，使该类设备能在地下密闭、潮湿的复杂环境中稳定采集水位数据。

 

二．工作原理

 

窨井水位监测设备的核心工作原理建立在多种传感技术的协同应用之上，研发人员将水位传感器作为核心感知单元嵌入设备主体。

 

常用的静压式传感器通过测量水体压力换算水位高度，其内部的压阻式陶瓷元件在接触水体时产生与水压成正比的电信号，信号调理电路将该电信号转换为数字量后结合液体密度与重力加速度参数，即可精准计算出窨井内的实际水位。

 

雷达水位计的天线发射出电磁波，这些电磁波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到水面的距离成正比，雷达水位计可记录脉冲波来回的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可知道雷达天线到水面的距离，再测量出水底到水面距离，就能计算出水位。

 

这些采集到的水位数据被设备内置的微处理器进行滤波与校准，同时定位模块将窨井的地理坐标与水位数据绑定，数据通过无线通信模块被传输至城市排水监测平台，整个过程无需人工介入，设备的自动化运行模式使其能持续捕捉窨井水位的动态变化。

 

三．技术参数

 

窨井水位监测设备的技术参数经过工程实践的迭代优化形成了标准化体系，静压式传感器的水位测量量程覆盖0~200m且精度±0.1%FS，足以适配从常规积水到极端内涝的水位监测场景。雷达水位计的测量量程达0~7m且精度为±3mm，响应时间小于0.5秒的特性使其能捕捉水位的快速变化，设备的工作温度范围为-35℃~80℃且湿度适应能力达0~100%RH，防护等级IP68的设计赋予设备防水、防腐蚀的性能，使其能在窨井内潮湿环境中稳定工作。数据传输环节支持4G低功耗无线通信协议，通信频率稳定且传输距离可达3公里，设备的供电模式采用锂电池与太阳能互补设计，续航能力久，预留的RS485接口使其能与流量传感器、水质传感器等设备联动，因而可实现窨井水文数据的多维度采集。

 

 

四．技术优势

 

窨井水位监测设备的技术优势体现在城市排水监测的实际需求中，设备的微型化设计使其能直接嵌入窨井壁或井盖下方，无需大规模改造窨井结构，安装与调试的工期被压缩至单井1小时内，大幅降低了工程实施成本。水务运维人员通过实际监测发现，该设备在地下强电磁干扰、水质酸碱失衡的环境中，数据传输的准确率仍保持在99.8%以上，而传统有线监测设备的故障率则超过30%，这一对比使设备在复杂地下环境中的适用性得到充分验证。设备的低功耗与无线传输特性，使其能在无外部供电的偏远窨井中实现长期无人值守运行，同时实时水位数据的上传让水务部门能精准掌握管网积水情况，在暴雨天气中提前预判内涝风险点，为应急排水调度提供数据支撑。

 

五．应用场景

 

窨井水位监测设备的应用场景已从城市内涝防控延伸至地下管网运维的多个领域。

 

在城市内涝预警中，某一线城市在中心城区2000余个易涝点窨井安装该设备，当监测到水位在10分钟内上涨超过50cm时，及时向防汛指挥中心推送预警信息，同时联动附近的智能排水泵开启强排模式，使该区域的内涝积水消退时间缩短60%。

 

在管网运维中，某地级市通过在老旧管网窨井部署该设备，结合水位变化曲线分析管网渗漏与堵塞情况，运维人员依据数据精准定位故障点并开展维修，使管网抢修效率提升70%且运维成本降低40%。

 

海绵城市建设领域，该设备被用于监测下沉式绿地、雨水调蓄池的水位，数据反馈的调蓄能力参数为海绵设施的优化设计提供依据，显著提升了城市雨水资源的利用率。

 

而在工业园区排水监管中，设备与水质传感器的联动监测，能及时发现工业废水偷排引发的窨井水位异常，为水环境执法提供了数据佐证。

 

除此之外，设备还在城中村排水改造、公路隧道积水监测、小区雨污分流工程中发挥数据采集作用，为城市地下管网的精细化管理提供全方位的技术支撑。

 

六．总结

 

随着智慧城市建设的深入推进，窨井水位监测设备的技术迭代仍在持续，进一步实现水位数据的智能分析与预警预判。推动城市排水监测从人工巡检向自动化、智能化转型，更让城市水务管理的决策过程建立在更精准、更实时的数据基础之上，成为现代城市基础设施运维的重要技术支撑。