解决方案
城市内涝监测预警系统方案
发表时间:2025-06-25 11:37:24

  1.概述

  1.1项目背景

   

 城市内涝是指由于强降雨或连续性降雨超出城镇排水系统的承载能力,导致地面积水成灾的现象。通常,当积水深度达到15-20厘米,对交通造成显著影响并引发次生灾害时,即可认定为城市内涝发生。

 

(一)主要原因

 

近年来城市内涝频发,其根源主要在于:

 

1)气候因素:夏季高温引发强对流天气,导致局地短时强降水或持续性降雨集中。

 

2)地形因素:部分城区地势低洼,易汇集周边区域径流。

 

3)排水系统问题:地下管网、雨水口存在淤堵、老化或设计标准偏低,遭遇超标准降雨时不堪重负。

 

4)地表硬化:城市地表被大量不透水材料(如混凝土、沥青)覆盖,雨水难以下渗,地表径流激增。

 

(二)危害威胁

 

内涝对城市运行和居民生活构成重大威胁:

 

1)城市功能瘫痪:交通主干道严重积水受阻,导致城市局部甚至整体运行陷入瘫痪。

 

2)生产生活受困:严重影响市民正常出行、工作和生活秩序。

 

3)基础设施损毁:积水浸泡易引发电缆故障、设备损坏,造成停电、通讯中断等一系列连锁问题。

 

4)经济损失巨大:直接财产损失(如车辆、商铺、地下设施泡水)及间接损失(如交通中断、停工停产)给城市发展带来显著负面影响。

 

作为支撑城市发展的关键基础设施,排水系统的失效已成为引发城市灾害的重要因素。鉴于内涝频发及其造成的严重后果,建设完善的城市内涝监测预警系统刻不容缓,这是提升城市韧性、保障公共安全和促进可持续发展的必要举措。

 

  1.2建设目标

 

为有效应对暴雨等极端天气事件,解决城市内涝问题(即因排水系统超负荷导致的地面积水灾害),本建设旨在系统性提升城市防洪排涝能力。核心目标在于最大限度减轻内涝损失,保障城市在强降雨条件下的安全运行。具体建设目标如下:

 

1)提升排水系统效能:显著增强城市排水管网、泵站等基础设施的排水能力(容量)和处理效率,确保在强降雨时能够快速、有效地排除积水,防止形成灾害性内涝。

 

2)构建雨洪资源化体系:建立健全城市的雨水收集、蓄滞(贮存)与综合利用系统,源头削减排入管网系统的雨水量,实现雨洪资源化利用。

 

3)优化城市下垫面:通过改进地面铺装材料(增加透水性铺装)和提升绿化覆盖率(如建设下沉式绿地、雨水花园),有效增加雨水下渗,显著减少地表径流量。

 

4)强化规划管控:在城市规划、土地利用及项目开发中严格规避易涝高风险区,科学布局基础设施,确保城市发展的长期韧性与可持续性。

 

5)增强应急响应与社会韧性:提升公众及企业的内涝风险防范意识;完善内涝监测预警系统;强化应急管理预案和响应能力,以减轻内涝事件对居民生活、经济活动及关键基础设施的冲击。

 

  1.3核心价值

 

本监测系统的核心价值在于构建城区内涝风险点全域实时感知网络,并赋能智慧决策,显著提升城市防洪排涝韧性。其核心功能与价值体现在:

 

1)全域实时监测:对城区关键风险点(包括道路低洼路段、涵洞、隧道、下穿式立交桥、地下停车场、旅游景点等)的积水水位进行连续、自动、高精度实时监测。

 

2)高效信息传输:通过稳定可靠的无线通信网络,将监测数据实时、远程传输至城市防汛预警综合调度平台。

 

3)智能预警响应:系统基于预设阈值或智能算法,自动触发多级预警,第一时间向防汛管理部门推送风险信息。

 

4)全局态势掌控:为防汛管理部门提供实时、全面、可视化的城区内涝态势全景图,实现“一图知涝情”。

 

5)科学决策支撑:基于精准、实时的积水数据与预警信息,为排水设施的动态调度、应急资源精准投放以及抢险救灾指挥提供关键、科学的决策依据,极大提升响应效率和处置效果。

 

   1.4主要功能


本监测系统集实时监测、智能分析、联动控制与信息发布于一体,主要实现以下核心功能:

 

1)公众出行安全预警交通管理部门实时获取各路段积水水位,并通过广播、电视、交通诱导屏、手机APP、导航软件等多渠道,动态发布积水信息和绕行指引,有效引导公众规避深水危险区域,最大限度减少涉水风险与损失。

 

2)现场风险可视化警示在立交桥、隧道等关键风险点部署LED信息屏,实时显示当前积水深度,并动态发布“允许通行”、“谨慎通行”、“禁止通行”等直观、强制的警示信息,实现现场安全主动防控。

 

3)排水设施智能联控监测点与周边排水泵站建立智能联动机制。系统根据预设阈值或智能算法,自动触发排水泵组的启停指令,实现积水快速、精准、自动化抽排,显著提升应急响应速度和排水效率。

 

4)综合态势可视化监控监控中心集成数据与视频监控信息,可在电子地图上直观展示各监测点实时积水深度、历史趋势及现场视频画面,实现“一屏观涝情、一图知全局”的综合态势感知。

 

5)多级智能告警机制当监测到积水水位超过预设安全阈值或设备运行状态异常(如掉线、故障)时,系统自动触发声光、弹窗、短信、APP推送等多级告警,第一时间通知相关责任人。

 

6)开放互联平台融合监测软件平台提供标准API及数据接口,无缝对接并融入城市防汛预警综合调度平台,实现数据共享与业务协同,支撑城市级防汛指挥决策。

 

   1.6城市内涝监测系统的需求分析

 

1)建立基于传感网络技术的实时、可靠的涝情数据监测系统。为涝情应急决策提供数据支持;

2)建立基于传感器技术的内涝监测系统可在排水通道出现堵塞情况时第一时间发现、排除堵情;

3)建立稳健的无线通信网络实现传感数据与控制设备和指挥中心的连接,实现多点同时监测,中心统一指挥调度;

4)通过监测平台控制前端声光报警器,当水位到达阈值时,实时提醒人员、车辆禁止进入积水路段,避免损失

5)监测平台进行数据统计,支持历史数据查询,有利发现问题路段;

6)实时了解积水路段信息,提高管理水平。

 

  1.7设计标准和规范


(1) 系列标准《城市监控报警联网系统系列标准》GA/T669

(2) 《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》GB/T28181-2011

(3) 《安全防范工程技术规范》GB50348-2004

(4) 《视频安防监控系统技术要求》GA/T367-2001

(5) 《视频安防监控系统技术要求》GA/T367-2001

(6) 《中华人民共和国公共行业标准》GA38-92

(7) 《水文测报装置遥测水位计》GB/T11830-1989

(8) 《国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》

(9) 水利部《水文基础设施建设及技术装备标准》(SL276-2002)

  (10)国家防汛指挥系统工程水情信息采集系统分类设计指导书

  (11)《水文情报预报规范》GB/T22482-2008

  (12)《水文自动测报系统设备基本技术条件》SL/T102-1995

  (13)《水文资料整编规范》SL247-1999-96

 

  2、内涝监测预警系统

  2.1系统组成

城市内涝监测预警系统是基于水位传感、图像识别、预警发布、物联网等技术研发设计的一套监测预警系统。系统对积水点进行实时的水位监测,通过无线物联网传输给远程管理平台或移动手机用户。当达到预警阈值时,前端声光报警模块提示预警,远程管理平台、手机端用户实时接收到监测数据。

地埋式液位传感器通过积水探测器超声波接口监测地面积水深度,并通过内置LORA通信方式上报采集与预警终端,终端通过4G上报云服务器,为行业用户指挥决策提供数据支持,提升城市水文监测能力。同时可通过LORA通信方式传送至附近网关进行现场预警指示。

 

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(1)地埋式液位传感器

实时监测路面积水点,数据无线传输,实时监控。


(2)采集与预警终端

采集与预警终端进行数据收集,将水位计和雨量计的收集数据反馈到服务器上,服务器建立相应的监测平台,处理及分析各监测点上报的水位和雨量数据,并及时发布相应的预警信息。


(3)多媒体水雨情监测杆

通过连接地地埋式水位传感器、雨量计计算当前雨量,实时显示现场水位信息,并进行超限声光预警,减少了不必要的财产损失,方便城市交通的正常运作。


(4)采集与预警监测平台

将硬件所采集到数据在整编分析系统中得到展示,并且可以对硬件采集数据进行查询功能,包含各种监测数据的展示,远程控制。


2.2组网方式


1)监测层:由地埋式水位传感器收集前端数据,利用原有视频监控杆挂网关传输实时监测数据

2)传输层:公共网络4G;自组网络LORA和蓝牙

3)监控层:中心监控层PC端、手机端

4)发布层:由声光报警器发布警示信息


2.3产品参数


2.3.1液位传感器技术参数

  

  (1)水位量程:0~200cm;

  (2)测量精度:≤1cm;

  (3)支持电极与电导率双重校核触发功能;

  (4)雨量:可具备扩展雨量计功能;

  (5)数据储存容量:16MB;

  (6)传输方式:LORA\NB-IOT\蓝牙;

  (7)信号穿透:能够穿透2m以上的路面积水;

  (8)LORA通信:报文加密传输。支持数据主动上报和查询和应答双重工作模式;

  (9)采集方式:支持定时和加密采集。定时时间0-24H可设置;电极触发后加密采集;

  (10)设备唤醒方式:支持蓝牙唤醒,蓝牙扫描时间<3秒;支持磁吸触发;电极触发唤醒;

  (11)低功耗:支持多级低功耗工作模式。休眠电流<10uA,蓝牙扫描电流<100uA,LORA通信及水位采集电流<50mA;

  (12)电源:内置锂亚电池及聚合物复合电容,电池容量≥38000mAH;

  (13)防护等级:IP68;

  (14)外壳:支持双层304不锈钢防护,材质为不锈钢、工程塑料,便于设备检修与电池更换;

  (15)连续工作时间:支持无积水情况下3年以上;

(16)参数修改及控制方式:支持本地蓝牙参数设置、数据提取、升级;支持物联网平台通过LORA主机对液位探测器进行远程参数设置。

  2.3.2采集预警终端技术参数

(1)输出功率:整机输出功率100W;单路喇叭功率≥30W;

(2)报警方式:支持自定义预警内容(内容可为文字、多种格式音频(高清音频)、语音(打电话))的报警;支持远程下发GB2312格式文字播报报警;支持预制快速播报内容,用户可通过按钮选择设备已预制的播报内容报警;支持循环报警及单次循环播报模式(播报次数设置);

(3)通信功能:支持全网通4G通讯远距离通信功能;支持实现本地LORA组网,可接收配套的积水深度、雨量等参数信息的预警信息;亦可兼容不同厂商的监测设备发送的预警信息进行联动告警;

(4)配置功能:设备即插即用,支持远程配置,支持多途径配置功能:包含本地串口配置和BLE近场通信配置功能,CAT1网络配置、GSM短信配置功能,系统平台远程调试配置及管理;

(5)配置内容可包含站点属性、管理广播站号码权限、播放内容、播报次数、多种级别的报警音等;

(6)语音切换:支持触发式语音和近场语音切换功能;

(7)报警次数:可自定义报警次数,默认状态下的语音重复播放为1-100遍;

(8)接口与显示:具备本地参数设置和一键预警、消警物理按键,广播分级延时逐级预警功能;主机带3.2寸TFT显示屏,显示接入液位传感器的水位、LORA信号强度,预警等级等。

(9)定位功能:支持GPS/北斗定位功能;

(10)支持自定义红橙黄蓝4种颜色或单红色指示灯告警提示功能;

(11)LORA通信:支持报文的加解密通信,开阔环境下保证5km通信距离;

(12)供电:太阳能板≥80W、电池≥20AH;

(13)LORA主机管理:数据展示具备安装位置的实时地图位置信息、4G信号强度、设备在线信息、水位采集值、预警等级、物联网卡信息、基于国密算法的原始加密报文及解密报文;支持远程参数设置、远程的预警命令的下发和消警。

  2.4内涝监测预警系统平台

积水预警配置平台可以将LoRa主机采集到的传感器数据发送到服务器上,其功能包括:

1)基于GPS一张图展现内涝监测点位置;

2)设备历史数据;

3)积水实时报警;

4)数据统计预警;

5)设备参数配置;

6)声光报警联动,设置积水报警阈值。

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查看历史数据

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采集与预警终端基本参数设置

 

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广播参数设置

 

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其它平台对接参数设置

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传感器设置

 

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设备地图

 

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报警历史信息

 

 (1主要功能

 

  1.采集各节点的液位数据,查看历史数据

  2.手机端可同时监测多个设备。

  3.手机端可通过蓝牙设置工作参数。

  4.用户可使用手机端查看各节点数据。

  5.具备上传各节点的电池电压功能。

 (2)手机端展示

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首页设备蓝牙连接示意图

 

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手机端历史数据画面示意图

 

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基本参数配置示意图LoRa参数配置示意图

 

  3、系统安装照片

 

  3.1设备照片

 

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 液位传感器采集与预警终端

 

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堵塞测试


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现场情况

 

 

  四、联系方式

四川合睿达自动化控制工程有限公司

地址:成都市成华区成致路50号银龙国际11栋504-505

电话:400-068-7978

网址:www.cdhirend.com