傳感智庫丨城市內澇監測破解“看海”難題

連日來，我國南方地區多地遭遇了大范圍降雨，多個省市遭遇了嚴重的城市內澇，給人民的生產生活帶來了巨大損失和嚴重威脅。 

以往的傳統方法如整治河道、改造地下管網、增加排澇設施等已經不足以很好地解決現代城市內澇問題，宏電專家認為，城市內澇問題的解決必須基于系統化、立體監測的理念來解決。

隨著物聯網技術的快速發展和深入應用，使得以信息化的手段實現城市內澇的監測預警與模擬預測成為可能，為有效疏導和減少城市內澇災害損失提供可靠的技術保障。

城市內澇立體監測與內澇模擬系統

城市內澇立體監測與內澇模擬系統由現場監測站及監控中心平臺軟件組成，現場監測站由雨量傳感器、雷達水位計/氣泡水位計/壓力水位計、流速/流量傳感器、水質傳感器、氣體傳感器、視頻監控、聲光報警器、LED顯示屏、遙測終端機和電源系統組成。監控中心軟件平臺可遠程監測重點區域的空中降雨量、地面產流、排水管網匯流等實時數據，基于DEM數據和管網分布信息，通過分布式水文模型實現內澇模擬、淹沒分析及積水水位預測功能。

系統功能

1、一張圖的設計理念，在GIS地圖上查看各監測點的實時雨量、水位、流量、水質及圖片；

2、在線監測排水管網（雨水管、污水管、雨污混流管）的流速、水位以及流量數據，實現對管網流量的實時監測；

3、支持聲光報警及LED預警信息（“允許通行”、“謹慎通行”、“禁止通行”等）發布功能；

4、預警信息可通過短信推送至手機、移動端APP，可在移動端查看監測數據、預警信息；

5、支持圖像抓拍及視頻監控功能，可擴展支持視頻本地存儲和實時上報功能；

6、可與排污泵站實現系統聯動，根據主干管網流量、水位情況與污水處理廠的污水處理情況，實現對排污泵站的運行優化；

7、可與排水泵站實現系統聯動，根據積水監測點水位變化自動控制水泵的啟停；

8、通過圖片確定淹沒區邊界范圍；

9、支持產匯流分析與城市內澇模擬；

10、軟件平臺可實現積水水位預測。

硬件部署

在空中、地表和地下管網，通過部署測雨雷達、雨量計、液位傳感器、流速流量傳感器、聲光報警器（可選）、圖像/視頻監控傳感器、遙測終端機和電源系統等，實時測量空中雨量、地表實際降雨量、監控區域實際液位、地下排水管網運行情況等信息，并可通過視頻/圖像抓拍進行狀態確認。

1、空中降水監測

由測雨雷達、遙測終端機和電源系統組成。在城市郊區合適位置進行中小型測雨雷達的安裝部署，以及接入當地天氣預報數值，來監測空中實時雨量情況。

2、地表產流監測

由雨量計、液位傳感器、聲光報警器（可選）、圖像/視頻監控傳感器、遙測終端機和電源系統組成。通過在下穿立交、低洼路段/區域、重點保護區域等安裝部署相關設備，針對降雨量、液位等進行實時監測，關鍵區域可通過增加圖像監控傳感器進行圖片抓拍進行運行情況實時確認。

3、排水管網（窨井）監測

由液位傳感器、流速流量傳感器、水質傳感器、可燃/有毒氣體監測傳感器、遙測終端機和電源系統組成。安裝部署在排水管網檢查井內，實現排水管網的液位、流速、流量和水質監測，某些主干管段可通過加裝氣體傳感器來探測甲烷、硫化氫等氣體含量。

核心產品

1、聲學多普勒流量計

宏電聲學多普勒流量計是一款高性價比的接觸式測流傳感器設備，集合了多種黑科技：

?超聲多普勒技術

?信號處理算法

?各種斷面流量自動計算

該產品廣泛應用在城市排水管網（雨水管、污水管、雨污合流管）、河流以及渠道的流量在線自動監測，尤其適用于濁度大于20mg/L的流體流量測量場合，為排水管網流量模擬及驗證、內澇模擬、排水管網養護、河流水文監測及灌區信息化提供精確的流量數據。

2、雷達水位計

宏電雷達水位計是一款采用高頻微波測距技術的液位探測儀器，通過傳感器發射電磁波照射水面并接收回波，由此分析獲得水面至電磁波發射點的距離。該產品工作時不受溫度氣壓、水中污染物及沉淀物的影響，主要適用于江河、水庫、湖泊、灌渠、河道等自然水域水位監測。具有低功耗、高精度(毫米級)、高可靠性、體積小等特點，設備安裝調試方便且免維護，能夠很好的滿足用戶對于產品高精度和高穩定性的需求。

3、窨井綜合采集儀

宏電窨井綜合采集儀是一款適用于排水管網對低功耗、防水以及大容量數據存儲要求而設計的采集傳輸一體化設備，主要應用于窨井水位等監測場景。其具有以下主要功能特點：

?以高性能低功耗微控制器為核心

?具有多個傳感器接口和多通道上報功能

?集數據采集、存儲、通信和遠程管理于一體

?可以通過GPRS/4G/NB-IoT等方式進行組網通信

軟件平臺建設

基于GIS一張圖理念開發的城市洪澇監測預警決策平臺是宏電智慧水務云平臺的主要應用子系統，整個云平臺基于統一的數據接入、存儲及共享數據接口機制實現智慧水務的所有應用業務。城市洪澇監測預警決策平臺通過調用當地臨近數值氣象預報信息、DEM數據、管網分布信息和實時監測數據（雨量、水位、水量、水質等），率定分布式水文模型的產匯流參數，自動提高內澇模擬的精度，并提高積水預測的預期。

城市防洪保安事關社會穩定和國民經濟發展大局，良好的防洪安全設施和完善的防御措施，是城市可持續發展的基本保障。城市內澇預警監測系統可以充分利用科技手段，以問題為導向，為決策、應急和預警提供保障，為暴雨條件下城市建筑和市民的生命安全保駕護航。