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天津雷達(dá)波窨井液位監(jiān)測儀，智慧城市防洪排澇的科技守護(hù)者

• 時(shí)間：2025-03-16 00:42:25
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七月的天津，海河兩岸綠意盎然，突如其來的暴雨卻總讓城市管理者繃緊神經(jīng)。2023年夏季，一套名為雷達(dá)波窨井液位監(jiān)測儀的新型設(shè)備悄然上崗，正在改變這座北方大都市應(yīng)對(duì)內(nèi)澇的方式。這種融合毫米波雷達(dá)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的裝置，像給城市地下管網(wǎng)裝上了”智能眼睛”，讓看不見的窨井水位變成實(shí)時(shí)跳動(dòng)的數(shù)字，在防汛指揮中心大屏上織就一張精密監(jiān)測網(wǎng)。

毫米波穿透雨幕的監(jiān)測革命

傳統(tǒng)窨井監(jiān)測多采用浮球式或超聲波傳感器，在暴雨環(huán)境中常因水面泡沫、雜物堆積導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真。天津市政部門引入的24GHz毫米波雷達(dá)技術(shù)，通過發(fā)射頻率為24.125GHz的電磁波，可在30厘米至5米量程內(nèi)實(shí)現(xiàn)±3mm的測量精度。這種非接觸式測量不僅能穿透塑料井蓋，還能在暴雨、濃霧等惡劣天氣下穩(wěn)定工作，實(shí)測數(shù)據(jù)顯示其雨霧穿透能力比超聲波設(shè)備提升67%。 技術(shù)團(tuán)隊(duì)特別設(shè)計(jì)了雙模工作系統(tǒng)：日常監(jiān)測每15分鐘采集一次數(shù)據(jù)，當(dāng)液位超過預(yù)警閾值時(shí)，立即切換至1分鐘/次的高頻監(jiān)測模式。在河西區(qū)友誼路段的實(shí)測中，系統(tǒng)在井內(nèi)水位達(dá)到管徑60%時(shí)自動(dòng)觸發(fā)警報(bào)，為應(yīng)急隊(duì)伍爭取到寶貴的35分鐘響應(yīng)時(shí)間。

三級(jí)預(yù)警系統(tǒng)的智慧防汛

這套監(jiān)測系統(tǒng)的真正價(jià)值，在于其構(gòu)建的“點(diǎn)-線-面”三級(jí)預(yù)警體系。每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)至云平臺(tái)，AI算法結(jié)合氣象預(yù)報(bào)、管網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ?，可提?小時(shí)預(yù)測重點(diǎn)區(qū)域積水風(fēng)險(xiǎn)。2023年8月12日的強(qiáng)降雨中，系統(tǒng)提前識(shí)別出南開區(qū)衛(wèi)津路沿線3個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的連鎖反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)，指揮中心據(jù)此調(diào)整8臺(tái)泵站的排水時(shí)序，成功避免該區(qū)域出現(xiàn)大面積積水。 特別值得關(guān)注的是其自適應(yīng)校準(zhǔn)功能。由于窨井環(huán)境復(fù)雜，設(shè)備內(nèi)置的溫度補(bǔ)償模塊和自清潔裝置，可在-20℃至70℃環(huán)境穩(wěn)定工作。和平區(qū)南京路某監(jiān)測點(diǎn)連續(xù)運(yùn)行9個(gè)月的數(shù)據(jù)顯示，設(shè)備漂移誤差始終控制在0.2%以內(nèi)，較傳統(tǒng)傳感器提升4個(gè)數(shù)量級(jí)。

從數(shù)據(jù)孤島到城市神經(jīng)末梢

天津項(xiàng)目的創(chuàng)新之處，在于將5000余個(gè)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)接入城市生命線工程監(jiān)測平臺(tái)。每個(gè)窨井蓋都成為智慧城市的神經(jīng)末梢，其數(shù)據(jù)不僅用于防汛，還與燃?xì)?、熱力等管線管理系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。在河?xùn)|區(qū)某次道路施工中，監(jiān)測儀捕捉到相鄰窨井的異常水位波動(dòng)，及時(shí)預(yù)警避免了次生塌陷事故。 這種多維數(shù)據(jù)融合正在催生新的管理范式。通過分析3年期的監(jiān)測數(shù)據(jù)，市政部門發(fā)現(xiàn)河北區(qū)某片區(qū)每逢中雨就會(huì)出現(xiàn)局部積水，根本原因是上世紀(jì)80年代鋪設(shè)的300mm排水管無法匹配現(xiàn)有匯水面積。基于此形成的《管網(wǎng)改造優(yōu)先級(jí)評(píng)估模型》，使有限的建設(shè)資金產(chǎn)生了最大效益。

未來已來的城市感知網(wǎng)絡(luò)

隨著天津入選國家首批”新城建”試點(diǎn)，雷達(dá)波監(jiān)測儀正從防汛專項(xiàng)設(shè)備升級(jí)為城市基礎(chǔ)設(shè)施健康監(jiān)測平臺(tái)的關(guān)鍵組件。最新研發(fā)的NB-IoT+LoRa雙模通信版本，將設(shè)備功耗降低至7μA，配合太陽能供電系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)5年免維護(hù)運(yùn)行。在濱海新區(qū)的中德生態(tài)城，這些”智能哨兵”已開始監(jiān)測地下管廊的沉降形變。 值得期待的是正在測試的邊緣計(jì)算功能。設(shè)備端部署輕量化AI模型后，可自主識(shí)別井內(nèi)垃圾堆積、非法排放等異常情況。2024年汛期前，全市將有2000個(gè)監(jiān)測點(diǎn)具備該功能，屆時(shí)系統(tǒng)對(duì)管網(wǎng)堵塞的預(yù)警準(zhǔn)確率預(yù)計(jì)提升至92%以上。

這場始于窨井蓋下的技術(shù)革新，正在重新定義特大城市的基礎(chǔ)設(shè)施管理邏輯。當(dāng)毫米波穿透鋼筋混凝土，當(dāng)二進(jìn)制數(shù)據(jù)流匯聚成城市脈搏，天津給出的智慧防汛方案，或許正在書寫中國式現(xiàn)代化城市治理的新注腳。