城市内涝积水（城市排水）监测

近年来，由强降雨引发的道路低洼处、下穿式立交桥和隧道产生大量积水的现象时有发生，给人们的出行带来很大不便，严重时甚至会造成人民生命、财产的重大损失。 城市内涝监控管理系统利用先进的市政物联网技术、云计算技术、GIS技术、自动控制技术、通讯技术、数据库技术等技术，可以实现城区雨、污水全过程监管。水利部门可以借助该系统整体把握整个城区内涝状况，及时进行排水调度，同时可利用该系统实时获取各路段的实时积水水位、流量，并借助广播、电视、短信等媒体为广大群众发出预警信息，避免人员、车辆误入深水路段造成人身、财产损失。

方案目标

1、城市内涝应急指挥

及时准确获得内涝点实时水情数据和发布预警信息，为应急防汛工作提供决策依据;

为制定不同等级雨情下科学的应急预案提供数据支持;

依据区域内全局的内涝数据合理指挥局部内涝浸水区域的排水抢险工作。

2、预警防险功能

在城市隧道、低洼等易积水的关键地点设施水位、流量监测点，并建设预警屏，实时显示积水深度提醒路过人员和车辆，防止险情发生。

系统组成

该设备分为三个部分，分别是：前端监测、无线传输、数据处理中心。

前端监测：前端道路桥梁积水监测、河道水位监测、城市排水监测、水雨情监测等监测设备，用于对城市水况信息的数据采集，同时各监测设备可部署摄像装置，用于对该区域内的图像、视频进行拍摄，方便数据处理中心直观了解区域内情况。

系统构成：

1.多普勒超声波流量计探头

该探头可同时测量水位、流速、流量、水温。

2.遥测终端机

该遥测终端机主要功能是将各个测量点的流量水质等信息进行汇总计算，通过4G无线网络发送到服务器，可以通过污水监测云平台或者管理终端查看实时的水质、流量等信息。

3.太阳能电池板和蓄电池

主要用于传感器探头和遥测终端机供电，一般采用38AH/12V蓄电池和40W太阳能电池板供电，默认5分钟采集一次。

4.镀锌钢管：用于线缆走线；

5.设备机箱：用于放置控制器、电池、充电器、信号防雷器等；

6.安装支架：用于将流量计探头固定于排污井内部；

7.其他必要设备（电源，地笼，基础等）；

8.污水监测云平台或本地平台。

硬件产品的参数及性能指标

1.多普勒超声波流量计

多普勒超声波流量计测量原理：多普勒超声波流量计流速测量基于多普勒效应，探头斜向上发出一束超声波，超声波在流体中传播，流体中会含有气泡或者颗粒等杂质（可以认为流体中的杂质和水流的速度一致），当超声波接触到流体中的杂质时会使反射的超声波产生多普勒频移Δf，多普勒频移Δf正比于流速。通过测量多普勒频移Δf即可测量出流体的流速。

多普超声波流量计采用速度面积法测流，利用超声波流速传感器测量流速V，利用压力式水位计测量水位H，预先在控制器设置的渠道参数，控制器可以利用水位自动换算出过流面积S，流体的流量公式为：

Q=V×S

其中V- - - -流速 S- - - -过流面积Q- - -瞬时流量

由于采用了速度面积法测流，其可以适用于任何形态的断面。

优点：

1) 测量精度高，流速精度可达测量流速的±1%。

2) 采用速度面积法测流， 可以适用于各种形态断面或者非规则断面的水流量测量。

3) 使用简单，只需要将设备固定在渠道里面即可完成测量。

4) 能够测流低至2cm/s的流速，是其他流量传感器无法实现的。

5) 无水头损失，不会对水流造成阻碍。

6) 设备整体高度3CM，只需要水位3CM就可以监测。

产品特点：

宽量程：0.02-5m/s(流速)

分辨率可达1mm/s（流速）

高响应时间，打破以往需要长时间才能得到流速流量的，测量结果时时刷新。

速度面积法流量测量，适合满管及非满管，可自由设定断面水位关系。

内部自带高精度温度传感器可用于水温测量和声速补偿。

流体力学外壳设计，对水体流态影响小，不影响测量精度。

防腐蚀外壳设计，能够在恶劣环境下长期工作。

可提供瞬时流量值和累积流量值。

无机械转动部件，不存在泥沙堵塞或水草、杂物缠绕等问题，适用于泥沙悬浮物含量高，水草等漂浮物多的河流中测量。

测量线性，出厂已校准长期使用也无需校准。

配有数据接收软件，可读取实时数据和累计数据。

产品技术参数

流速

测量范围

0.02~5m/s

精度

1.0%±1cm/s

分辨率

1mm/s

水深

测量范围

0m~5m

精度

±1cm

分辨率

1mm

温度

测量范围

-10℃~60℃

精度

±0.5℃

分辨率

0.1℃

流量

测量范围

0.001m³/h-999999999 m³/h（根据断面可以增加）

精度

±3%（根据断面流态有所不同）

分辨率

0.0001 m3/s

电源

直流10V~24V

工作电流

12V ＜0.1A

输出信号

RS485（Modbus-RTU）

存储容量

2M（可扩展）

防护等级

IP68

工作温度

0℃~60℃（不结冰）

存储温度

-10℃-70℃

设备材质

灰色PVC

2 遥测终端机

产品特点：

通信功能：支持GPRS，4G， 433，以太网等多种通信方式。

工作模式：支持实时在线以及定时唤醒等工作方式。

采集功能：水位，雨量，温湿度，水文，流速，流量，风速风向，闸位，电池电压等数据，其它传感可定制。

图片抓拍功能：支持4个工业相机抓拍上传。

远程管理功能：支持远程配置，远程升级，远程重启等远程维护功能。

报警功能：水位雨量，门限报警。

存储功能：自带flash存储以及TF卡，可存储历史数据，掉电不丢失。

本地配置：本地支持USB以及WIFI配置，数据查询，历史数据导出。

支持多3个中心，可实现“一包多投”功能

支持256GB容量TF卡，可作为海量数据存储器使用。

宽电压设计，具有反接保护和短路保护功能。

所有输入输出端口采用抗雷击设计，可省缺外置防雷保护模块。

支持主备信道切换，以及GPRS短信同时上报（短信内容格式可定制）。

报警功能：支持柜门开启报警。

技术参数：

硬件配置

2路RS485接口，1路TTL串口（可用作IO接口，外接单总线温湿度传感器，控制继电器等），SDI接口，1路IO接口，1路脉冲输入接口，1路脉冲雨量计接口，2路模拟量4-20mA接口，1路以太网接口（可外接多种转换模块），2路12V可控电源输出，1路5V可控电源输出

存储容量

16M，支持256G TF卡

供电电压

6~24V

功耗

待机电流<1Ma（12V）

工作电流

<6Ma（12V）

工作环境

温度：-30~60℃；湿度：<95%（无凝露）

使用案例

云平台

云数据展示平台：主要用于展示各个站点的水位、流速、流量等信息。其功能为：站点的管理，全部站点实时数据的查看，单个站点的实时数据、历史数据、报表、曲线、历史数据导出、历史曲线的导出。该平台可以免费使用，如需自建平台可以对数据进行解析。遥测终端机支持的协议是SL651-2014 水文通讯规约。