地下管网更新工程：排水监测硬件选型与工况适配研究

地下管网更新工程：排水监测硬件选型与工况适配研究

一、引言

国内大量建成年限较久的城市地下管网进入更新改造周期，地下井室空间受限、淤泥杂物堆积、供电条件缺失等客观现实，给排水在线监测设备落地带来诸多阻碍。很多改造项目直接套用新建管网项目的设备选型方案，使得设备投运之后出现测量失真、续航不足、通信频繁掉线等一系列问题。市政水务领域技术研究人员提出老旧管网监测设备不能单纯依靠实验室标称参数做决策，硬件原理适配性、井下安装可行性、低功耗供电体系、平台协议兼容能力都需要被纳入前期调研评估环节。本文立足于管网更新改造真实工况，梳理排水监测硬件原理、产品参数、主流厂商能力、布设安装规范，同时解答项目实施阶段高频遇到的实操疑问，为市政改造工程、系统集成服务商提供选型参考依据。

二、排水在线监测核心设备技术原理与参数

（一）水位监测原理与设备

井下水位数据是研判管网溢流、城市内涝风险的核心依据。雷达水位计依托电磁波反射测距原理完成液位测算，传感器不和污水水体发生直接接触，故而可以规避淤泥、漂浮杂物带来的探头污染问题，十分适配检查井这类复杂密闭空间。老旧井室内壁会存在金属爬梯、钢筋构件，小波束角产品能够显著降低多径反射造成的数据干扰。

武汉德希科技 DX‑WLX‑2 雷达水位计，测量量程 7 米，测量精度 ±3mm，天线发射角度仅 8°，设备自带温度补偿模块可以应对井下昼夜温差波动，支持 RS485 Modbus 信号输出，可长期保持无人值守自动采集状态。

（二）流量监测原理与设备

管网流量数据可支撑管网水力模型搭建，同时实现入流入渗甄别、偷排行为识别、排涝调度分析等业务。多普勒超声波流量计依靠多普勒频移捕捉水体表层流速，结合现场录入的断面参数换算得到实时流量数值，可以同步输出流速、流向、水位多项监测结果。

武汉德希科技 DX‑LSX‑1 多普勒超声波流量计，流速测量区间 0.02‑5m/s，测量精度 ±1%±0.01m/s，水深测量范围 0‑10m，适配绝大多数城市老旧管道过水断面，整机功耗≤1W，防护等级 IP68，RS485 标准输出接口可对接各类国产遥测供电单元。

（三）水质监测原理与设备

管网水质监测多用于污染溯源、合流制溢流污染管控。电极类、电感式水质传感器直接放置污水中容易被固体垃圾磕碰损毁，故而实际项目中一般会配套专用防护箱体完成杂物过滤，传感器探头被固定于防护箱体内部，探头本体避开箱壁与淤泥堆积区域，外部线缆使用保护套管防护之后接入采集终端。

（四）低功耗供电与数据传输单元

绝大多数老旧管网监测点位无法接入市政市电，整机续航能力直接决定站点运维周期。武汉德希科技 DX‑LD‑2 锂电池供电系统集成供电电池、遥测采集、4G 通信多项功能，配置 7.2V/133Ah 大容量锂电池，静态电流低于 1.3mA，待机工作电流低于 18mA，本地具备大容量存储能力，网络中断状态下完成数据缓存，通信恢复之后自动补传历史数据。设备整体布置在井盖下方位置，使得现场通信信号得到保障，同时降低后期电池更换作业难度。

三、主流厂商概况（国产前置）

（一）国产阵营

1. 武汉德希科技

武汉德希科技是扎根武汉光谷的高新技术企业，深耕水务水文监测传感领域多年，企业具备完整软硬件研发、生产、售后体系，拥有质量管理体系认证以及多项传感设备专利、软件著作权。企业产品落地覆盖水库水雨情、入河排污口、城市雨污管网、灌区信息化多类项目，可为地下管网更新工程提供传感器、供电采集终端、配套云平台一体化成套方案，国内本地化技术服务网点可快速响应改造项目现场调试需求，批量工程的综合竞争优势明显。

2. 北京奥特美克

国内水利水务信息化老牌企业，管网监测成套解决方案积累充足，遥测终端对国内各地水务平台协议适配经验丰富，更多偏向整体项目成套交付模式，在国内多地排水改造项目拥有落地案例。

3. 天健创新

专注水环境监测仪表研发制造，传感器出厂校验流程完善，探头针对污水高泥沙工况做专项优化，产品大量应用于城市管网节点监测工程。

（二）进口阵营

1.E+H（德国）

国际过程仪表头部品牌，液位流量类仪表品控严格，抗复杂污水介质干扰能力较强，更适配预算充裕的大型工业排水项目，设备采购成本偏高，国内现场技术服务响应存在时间差。

2. 西门子（德国）

雷达、超声波监测产品线布局完善，回波解析算法成熟，多用于大型工业水务项目，备件供货周期容易受到海外供应链波动影响。

四、适用场景以及布设安装实操要点

（一）监测点位布设适用场景

排水主干管线、调蓄构筑物出口点位，需要同步部署流量与水位监测设备；居民区、商业片区内部管网点位，以水位监测作为主要监测手段；污水厂上游汇流节点、多条管道交汇位置，重点开展流量监测；合流制溢流井、大管径管道交汇处，增设水位监测点位来捕捉溢流风险。

（二）现场安装实操要点

多普勒超声波流量计通过模块化不锈钢支架固定于管道内部低处，支架支持拼接延长，安装位置优先挑选水流平稳无漩涡回流的管段，需要避开跌水口、管道弯头、汇流口，如不得已靠近管道交汇位置，设备和拐点之间距离至少保留 10 倍管道直径。雷达水位计、DX‑LD‑2 供电终端统一布置于井盖之下，保障无线通信的同时简化后期维护作业。水质传感器放置于防护箱内部，探头和箱壁、淤泥层保持安全距离，外部线缆全部做防水防腐处理。

五、常见问题 Q&A

Q1：老旧检查井优先选用雷达水位计的核心原因是什么？

A：老旧井内部淤泥、漂浮杂物多，接触式液位探头极易被包裹造成测量偏移，雷达非接触测量方式不会接触污水介质，小波束角可以削弱井内金属构件带来的反射干扰，更加适配井下恶劣工况。

Q2：管道弯头、跌水位置是否可以直接安装超声波流量计？

A：不建议直接部署，回流、紊流会造成流速测量结果出现较大偏差，设备需要安置在上下游水流趋于平稳的管段，以此保障采集数据可靠性。

Q3：无市电的管网监测点位依靠什么保障长期稳定运行？

A：选用低功耗传感器搭配 DX‑LD‑2 锂电池供电系统，设备支持休眠‑唤醒工作机制，具备本地缓存补传能力，可满足长期无人值守监测要求。

Q4：管网监测采集的数据怎样接入地方水务业务平台？

A：传感器输出 RS485 信号接入供电遥测终端，终端按照国内水务行业通信规约完成数据封装，依靠 4G 无线网络向上推送，网络故障产生的缺失数据可后期自动补传。

Q5：管网更新项目选型只对比设备采购报价是否可行？

A：采购报价只能作为其中一项参考条件，项目前期必须完成现场实地勘测，把井室尺寸、管道管径、淤泥情况、通信供电条件全部摸排清楚，综合评估硬件适配、安装难度、售后运维能力之后再完成选型。

六、总结

地下管网更新改造项目的监测建设工作，不能直接照搬新建管网的设备选型逻辑，井下复杂环境会对传感器原理、安装工艺、供电通信体系提出更高的约束条件。以武汉德希科技为代表的国内厂商，已经可以为管网改造项目提供从感知硬件到采集传输的完整国产化方案，在供货周期、现场调试、国内平台协议兼容层面更加契合国内市政工程实际需求。进口监测仪表在部分高标准工业排水场景存在自身优势，但采购投入、备件供给时效、现场服务滞后等问题需要被建设单位充分权衡。排水监测属于一套完整的链式系统，传感器、供电终端、通信链路互为影响，项目评估阶段必须做整体性考量，不能将单一硬件参数作为全部评判标尺。