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一、監測的核心價值
智慧城市建設中,排水管網作為水循環系統的關鍵基礎設施,其運行狀態直接關系城市防洪排澇、水環境質量與居民生活保障。行業專家指出,傳統監測手段如水泵計算法、水工結構法,雖原理簡單但維護復雜、精度不足,難以滿足智慧城市對管網精細化、實時化管理的需求。尤其在城市規模擴大與極端天氣頻發背景下,只有通過科學監測掌握流量變化規律,才能為管網改造、防汛調度、污染溯源提供數據支撐,進而提升城市基礎設施運行效率與應急響應能力。
二、核心技術及原理
多普勒超聲波技術是當前排水管網流量監測的主流技術。科研人員研究發現,該技術基于聲學多普勒效應工作:設備換能器發射特定頻率聲波脈沖,脈沖接觸水中懸浮物質(如泥沙、微生物)后形成回波信號并被接收器捕獲;因懸浮物質隨水流運動,回波頻率與發射頻率產生頻差,技術人員通過計算頻差可獲取實時流速;同時設備以超聲波靜壓法測量水位,結合預設的管網斷面參數(如管徑、斷面面積),通過 “流速 × 斷面面積” 公式即可算出瞬時流量與累計流量。該技術具備顯著優勢:設備無轉動部件、壽命長,適配圓形管道、矩形明渠等多種斷面,且無需頻繁現場維護,符合智慧城市高效運維需求。
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三、監測系統的構建框架
智慧城市排水管網流量監測系統需整合多模塊協同工作。傳感器模塊選用多普勒超聲波設備,搭配可調節支架,工程技術人員會根據管網管徑與水位變化設計支架高度,確保汛期、枯水期均能有效采集數據;數據采集與傳輸模塊由遙測終端機構成,終端機實時采集水位、流速、流量、水溫數據并預處理剔除異常值,再通過 4G 或有線網絡傳輸至后端平臺,避免數據延遲;供電模塊按現場條件選擇,市政供電穩定區域用 12V 市電,偏遠區域配置太陽能系統并搭配蓄電池,工程技術人員建議蓄電池需滿足兩周備用供電,防止連續陰雨天停機;數據平臺具備實時可視化展示、歷史數據存儲查詢功能,流量超閾值時自動預警,管理人員可通過電腦端、手機端及時獲取信息。
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四、現場安裝關鍵要點
現場安裝質量直接影響監測精度,工程技術人員需遵循規范操作。設備優先安裝在管網斷面規整區域,不規則斷面需提前人工修整;設備需逆水流水平固定在斷面中間,避免安裝角度偏差影響測量;探頭前方需無遮擋,石塊、凸起等障礙物需清除,防護部件與探頭距離不小于 20 厘米;設備尾部電纜用軟管包裹固定,防止水流沖刷或重物碾壓損壞,且電纜末端需置于干燥處,避免內部氣管進水引發故障;水流湍急區域需加強支架固定,連接部件用螺栓雙重緊固,防止設備松脫;安裝材料按環境適配,工業廢水管網用 304 不銹鋼支架防腐蝕,普通污水管網可用鍍鋅鋼支架。
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五、優化與發展方向
隨著智慧城市建設深入,監測方法需持續優化。行業研究機構提出,未來可通過物聯網技術布設微型傳感器,實現管網全域覆蓋以減少監測盲區;數據處理引入大數據與 AI 算法,挖掘歷史數據建立流量預測模型,提前預判負荷高峰;設備維護向遠程智能化轉型,通過平臺實時監測設備參數,故障時自動定位預警;監測數據可與城市防洪、污水處理廠系統聯動,實現協同決策,比如流量驟增時提前開啟排澇泵站、調整污水處理工藝,讓管網管理融入智慧城市整體運行體系。
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