作为城市地下管网系统的关键节点,窨井的液位变化直接反映排水管网运行状态,其异常升高可能引发道路积水、设施损毁甚至城市内涝等连锁问题。传统人工巡检模式效率低下且实时性不足,难以适应极端天气频发下的城市安全管理需求,窨井液位监测技术由此成为智慧城市建设的重要支撑。
窨井液位监测系统的核心架构基于物联网技术搭建,通常分为感知、网络、平台、应用四个层级。感知层作为数据采集前端,将高精度传感器部署于窨井内部,常用设备包括超声波液位传感器、压力式液位传感器等,这些设备需具备IP68级防护能力以适应潮湿、多杂物的井下环境。研究人员设计的传感器内置温度补偿算法,能将测量误差控制在极小范围,同时搭配低功耗数据采集终端,通过电池或太阳能供电实现长期稳定运行。
网络层承担数据传输重任,数据采集终端通过无线通信模块将原始数据上传至监控中心。行业实践中常用的通信方式包括GPRS、4G等,技术人员会采用标准化通信协议并对数据进行加密处理,确保传输过程中的准确性与安全性,即便在信号薄弱区域也能通过高增益天线保障数据传输质量。
平台层作为系统中枢,由数据服务器与应用服务器共同构成。数据服务器采用大容量数据库存储海量液位数据,为后续分析提供基础支撑;应用服务器则对数据进行实时处理,通过预设算法判断液位是否异常。管理部门可借助平台实现液位数据的可视化展示。
应用层通过多元化功能满足实际管理需求。系统按设定间隔自动采集液位数据并完成滤波校准,在监控中心软件与移动端APP同步更新实时数据。当液位变化速率异常时,管理人员能快速定位问题点位。此外平台还支持生成日报、周报等统计报表,为管网清淤、设施升级等决策提供数据依据。
该技术的应用价值已在多地实践中得到验证。在防洪防涝领域,实时液位数据能提前预警管网容量饱和风险,使调度部门有充足时间开启泵站或疏导交通;在管网维护方面,持续监测数据可精准识别淤堵路段,将传统地毯式巡检改为靶向作业,显著降低管理成本。无锡等地将监测系统与城市生命线平台对接,实现多部门数据共享与联动处置,进一步提升应急响应效率。
行业专家指出,随着4G与人工智能技术的发展,窨井液位监测正朝着多参数集成方向演进。未来系统将在液位监测基础上增加水质等监测功能,通过AI算法实现故障预测,从被动响应转向主动预防。能源供给方面,太阳能等绿色能源的应用将进一步提升系统可持续性,使其在更多复杂场景中发挥作用,为智慧城市的安全运行筑牢地下防线。