随着城市化进程持续推进,城市建成区硬化面积不断扩大,降雨时期地表汇流速度加快,低洼路段、下穿隧道、地下通道等区域容易形成路面积水,对道路交通通行、公众出行安全带来诸多现实挑战。强降雨天气之下,局部点位短时间积水上涨,依靠人工现场巡查的模式,会出现信息反馈滞后、覆盖范围有限、人力投入大等现实问题,传统巡查模式很难做到全时段不间断覆盖,夜间、暴雨环境下开展现场人员作业同样会承受不少现实层面的压力。
道路积水监测站作为城市防汛感知网络中的硬件载体,可以完成积水水位信息的自动化采集、传输与告警推送,为城市排水调度、交通管理、风险提示提供客观的数据支撑,在城市生命线安全工程的排水防涝板块中占据重要位置。这套前端监测设备补齐人工巡查存在的短板,把分散在城市各个角落易涝点位的积水状态转化为可读取、可传输的数字化信息,帮助管理部门掌握现场真实情况。
道路积水监测站的实际应用价值,首先体现在现场态势感知层面。设备部署于城市各类易涝点位之后,可以不间断开展水位数据采集工作,不受昼夜、降雨天气条件影响,持续输出点位积水深度信息,管理部门可以掌握分散点位的实时状态,不再局限于事后接收险情上报信息。当积水水位到达预设阈值,设备可以通过本地声光提示、语音播报、远端平台消息推送等多种形式输出告警信号,便于管理工作人员及时获取风险信息,开展排涝处置、交通疏导相关工作,降低积水带来的各类隐患。
同时,长期积累的历史监测数据,也可以为城市防汛工作提供参考,用于梳理易涝点位分布,辅助排水设施运维改造方案的研讨,推动防汛处置模式向提前研判、主动处置转变。不同应用场景对于积水监测站有着差异化的实际需求,城市隧道出入口需要面向过往驾驶员完成现场水位公示,对本地显示、现场声光预警模块的配套能力存在一定要求。城市道路低洼点位往往点位分散,对通信方式适配性、现场安装便捷度、设备环境耐受性能有着相应考量。部分郊野路段点位布线条件有限,设备供电模式、整机部件防护性能会成为项目实施阶段需要考量的内容。
山东仁科
山东仁科道路积水监测站落地场景覆盖城市防汛、园区环境监测、公路沿线气象感知等多个领域,积累了较多复杂现场工况下的设备应用实践。国内不同地域气候条件差异明显,南方多雨潮湿,汛期降雨集中,积水点位长期处于高湿环境,北方冬季低温霜冻,设备要面对低温冻害、昼夜温差大的现实情况,设备需要适应高温、严寒、高湿、多扬尘等各类户外环境,企业针对这类现实工况开展大量测试验证工作,让设备可以适配不同地域项目的部署条件。
道路积水监测站在户外露天、潮湿多尘的道路现场可以长期稳定运行。户外道路监测点位环境复杂,雨水冲刷、扬尘附着、车辆通行带来的震动都会对设备运行产生影响,企业在设备研发阶段就针对这类现场干扰因素做对应优化,同时配套相应的配置软件,便于项目实施人员完成设备调试、参数设置工作,适配系统集成项目当中的对接需求。
道路积水监测站由远程遥测终端 RTU、电子水尺、语音播报模块、光报警模块、LED 屏显示模块等部件共同组成,整套设备采用模块化设计思路,各个功能部件可以根据项目实际需要做取舍搭配,不需要强制配齐全部组件,给项目方案设计留出充足的调整空间,能够匹配不同预算、不同功能诉求的项目建设方案。
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电子水尺借助 485 通信链路,把采集得到的水位信息传输至远程遥测终端,485 通信具备不错的抗干扰能力,适合道路这种电磁环境复杂的户外现场使用。遥测终端再经由 4G 通讯模块将水位数据上传至后台服务器,数据可以进一步推送至微信小程序、云平台网页终端,管理工作人员可以通过远端软件页面查看各个点位实时积水数据,实现多点位集中查看管理,不用奔赴现场就能够掌握各个易涝点的积水动态。
道路积水监测站采集到的水位数值能够实时展示在 LED 显示屏,一旦水位达到设定阈值,设备可以触发号筒扬声器与声光报警器两套告警组件,形成现场双重告警效果,对路面通行的车辆与人员起到提醒作用。整套设备以此支撑城市内涝状况掌握、排水统筹调度工作,帮助搭建完整的城市内涝监测预警系统,打通前端采集到后台管理的完整链路。
在功能配置层面,道路积水监测站可结合项目实际条件选用 4G 全网通、网口等不同的数据上传方式,适配不同点位网络环境条件。部分城市老旧路段有线网络铺设难度高,优先选用 4G 传输完成数据回传;部分隧道、地下通道点位有线网络布设完备,就可以选用网口通信,两种通信模式都可以保障水位数据稳定上传。设备支持外接显示屏组件,能够实时展示现场水位,水位超限之后屏幕内容切换为变色显示,面向现场通行人员完成直观提示。
道路积水监测站可对接语音播报组件与光报警器,实现现场实时水位预警输出,当积水深度不断上涨,现场就可以通过灯光、声音同步向外传递风险信号。整机自带一路无源继电器输出以及一路有源输出接口,具备外设扩展空间,便于项目现场对接其他外接装置,可联动其他现场控制设备完成联动动作。工作人员可以借助蓝牙方式完成设备配置操作与现场信息查看,配套提供中性配置软件,适配项目集成阶段的软件对接需求,方便集成商做二次开发与系统融合。
道路积水监测站支持外接两路室外 LED 双色显示屏,能够实现隧道两端位置同步展示水位数值,契合隧道类点位的应用需要,隧道进出口双向都可以向驾驶员同步积水信息。设备支持水位阈值自定义设置,水位超限之后给出醒目提示,联动光报警器、号筒扬声器开展告警动作。整机采用部件化组装结构,各模块划分清晰,现场组装流程简化,降低现场安装作业的工作量,便于施工人员完成点位部署,在有限的施工窗口期完成设备安装调试。设备整体硬件模块的组合模式,既可以满足单点基础水位监测需求,也能够通过外接外设的方式拓展本地公示、现场告警相关能力,适配城市道路积水监测项目的多样化建设诉求。
道路积水监测站属于城市防汛感知体系当中的前端硬件,整套监测网络发挥实际作用,不单单依靠单台设备硬件性能,同时和点位布设规划、通信链路条件、后台业务平台能力、后期运维保障工作息息相关。不同城市、不同点位的工况条件存在差异,下穿隧道、城市主干道低洼点位、郊野易涝路段,在安装空间、供电条件、网络环境、告警输出诉求上各有不同,设备选型需要结合项目本身的建设目标、现场实地工况、整体业务体系开展综合评估。
硬件设备完成部署之后,持续的运维工作同样不可忽视。道路积水监测站长期放置在露天户外环境,会面临泥沙、雨水、漂浮物等各类外界因素影响,传感器表面堆积杂物会对采集工作带来干扰,通信单元、供电部件也会随使用时间出现损耗,需要按照周期开展现场巡检、部件维护、设备校准等工作,保障设备能够稳定输出有效的监测数据。同时前端设备采集到的积水监测数据,需要和应急、交通、水务等相关部门业务流程打通,监测告警信息可以顺畅流转至处置环节,硬件采集的数据才可以转化成为防汛处置的有效支撑。
伴随国内城市安全建设持续推进,道路积水监测相关硬件设备也会随着物联网技术迭代持续优化,设备的外设拓展能力、多源数据融合对接能力会持续完善。各类厂家的设备有着自身的设计侧重,部分设备更侧重本地现场公示告警能力,部分设备偏向和大型综合业务平台对接集成,也有企业可以同步配套运维服务,项目建设过程中需要综合考量硬件配置、软件配套、项目适配性等多方面因素,以此搭建可以稳定运转的道路积水监测感知网络,服务城市防汛安全建设。
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