传感智库丨城市内涝监测破解“看海”难题

连日来，我国南方地区多地遭遇了大范围降雨，多个省市遭遇了严重的城市内涝，给人民的生产生活带来了巨大损失和严重威胁。 

以往的传统方法如整治河道、改造地下管网、增加排涝设施等已经不足以很好地解决现代城市内涝问题，宏电专家认为，城市内涝问题的解决必须基于系统化、立体监测的理念来解决。

随着物联网技术的快速发展和深入应用，使得以信息化的手段实现城市内涝的监测预警与模拟预测成为可能，为有效疏导和减少城市内涝灾害损失提供可靠的技术保障。

城市内涝立体监测与内涝模拟系统

城市内涝立体监测与内涝模拟系统由现场监测站及监控中心平台软件组成，现场监测站由雨量传感器、雷达水位计/气泡水位计/压力水位计、流速/流量传感器、水质传感器、气体传感器、视频监控、声光报警器、LED显示屏、遥测终端机和电源系统组成。监控中心软件平台可远程监测重点区域的空中降雨量、地面产流、排水管网汇流等实时数据，基于DEM数据和管网分布信息，通过分布式水文模型实现内涝模拟、淹没分析及积水水位预测功能。

系统功能

1、一张图的设计理念，在GIS地图上查看各监测点的实时雨量、水位、流量、水质及图片；

2、在线监测排水管网（雨水管、污水管、雨污混流管）的流速、水位以及流量数据，实现对管网流量的实时监测；

3、支持声光报警及LED预警信息（“允许通行”、“谨慎通行”、“禁止通行”等）发布功能；

4、预警信息可通过短信推送至手机、移动端APP，可在移动端查看监测数据、预警信息；

5、支持图像抓拍及视频监控功能，可扩展支持视频本地存储和实时上报功能；

6、可与排污泵站实现系统联动，根据主干管网流量、水位情况与污水处理厂的污水处理情况，实现对排污泵站的运行优化；

7、可与排水泵站实现系统联动，根据积水监测点水位变化自动控制水泵的启停；

8、通过图片确定淹没区边界范围；

9、支持产汇流分析与城市内涝模拟；

10、软件平台可实现积水水位预测。

硬件部署

在空中、地表和地下管网，通过部署测雨雷达、雨量计、液位传感器、流速流量传感器、声光报警器（可选）、图像/视频监控传感器、遥测终端机和电源系统等，实时测量空中雨量、地表实际降雨量、监控区域实际液位、地下排水管网运行情况等信息，并可通过视频/图像抓拍进行状态确认。

1、空中降水监测

由测雨雷达、遥测终端机和电源系统组成。在城市郊区合适位置进行中小型测雨雷达的安装部署，以及接入当地天气预报数值，来监测空中实时雨量情况。

2、地表产流监测

由雨量计、液位传感器、声光报警器（可选）、图像/视频监控传感器、遥测终端机和电源系统组成。通过在下穿立交、低洼路段/区域、重点保护区域等安装部署相关设备，针对降雨量、液位等进行实时监测，关键区域可通过增加图像监控传感器进行图片抓拍进行运行情况实时确认。

3、排水管网（窨井）监测

由液位传感器、流速流量传感器、水质传感器、可燃/有毒气体监测传感器、遥测终端机和电源系统组成。安装部署在排水管网检查井内，实现排水管网的液位、流速、流量和水质监测，某些主干管段可通过加装气体传感器来探测甲烷、硫化氢等气体含量。

核心产品

1、声学多普勒流量计

宏电声学多普勒流量计是一款高性价比的接触式测流传感器设备，集合了多种黑科技：

➤超声多普勒技术

➤信号处理算法

➤各种断面流量自动计算

该产品广泛应用在城市排水管网（雨水管、污水管、雨污合流管）、河流以及渠道的流量在线自动监测，尤其适用于浊度大于20mg/L的流体流量测量场合，为排水管网流量模拟及验证、内涝模拟、排水管网养护、河流水文监测及灌区信息化提供精确的流量数据。

2、雷达水位计

宏电雷达水位计是一款采用高频微波测距技术的液位探测仪器，通过传感器发射电磁波照射水面并接收回波，由此分析获得水面至电磁波发射点的距离。该产品工作时不受温度气压、水中污染物及沉淀物的影响，主要适用于江河、水库、湖泊、灌渠、河道等自然水域水位监测。具有低功耗、高精度(毫米级)、高可靠性、体积小等特点，设备安装调试方便且免维护，能够很好的满足用户对于产品高精度和高稳定性的需求。

3、窨井综合采集仪

宏电窨井综合采集仪是一款适用于排水管网对低功耗、防水以及大容量数据存储要求而设计的采集传输一体化设备，主要应用于窨井水位等监测场景。其具有以下主要功能特点：

➤以高性能低功耗微控制器为核心

➤具有多个传感器接口和多通道上报功能

➤集数据采集、存储、通信和远程管理于一体

➤可以通过GPRS/4G/NB-IoT等方式进行组网通信

软件平台建设

基于GIS一张图理念开发的城市洪涝监测预警决策平台是宏电智慧水务云平台的主要应用子系统，整个云平台基于统一的数据接入、存储及共享数据接口机制实现智慧水务的所有应用业务。城市洪涝监测预警决策平台通过调用当地临近数值气象预报信息、DEM数据、管网分布信息和实时监测数据（雨量、水位、水量、水质等），率定分布式水文模型的产汇流参数，自动提高内涝模拟的精度，并提高积水预测的预期。

城市防洪保安事关社会稳定和国民经济发展大局，良好的防洪安全设施和完善的防御措施，是城市可持续发展的基本保障。城市内涝预警监测系统可以充分利用科技手段，以问题为导向，为决策、应急和预警提供保障，为暴雨条件下城市建筑和市民的生命安全保驾护航。