近年，全球氣候變化加劇，暴雨洪澇等災害突發性、極端性、反常性特征越來越明顯。今年7月，北方多地遭遇極端強降雨。河北易縣累計雨量達464.6毫米，內蒙古呼和浩特四天降雨超常年半年總量，北京市全市平均降水量165.9毫米，個別地區達到543.4毫米……南方部分地區也接連遭遇罕見暴雨，出現不同程度的內澇。
“城市看海”“逢大雨必澇”已成為城市的一種通病。面對復雜條件下城市洪澇防控的新挑戰，山東仁科利用物聯網、大數據、云平臺等技術，自主研發出能夠24小時對城市易積水點進行監測與管理的積水監測系統，提高城市洪澇災害的防御能力。
積水監測系統——功能優勢
積水監測系統主要由地埋式積水測點和積水監測站組成，集“水位監測、內澇預警、自控排水、數據遠程傳輸”等功能于一體，可助力相關部門全面掌握城市內澇狀況，實現排水統籌調度，建立起城市內澇“數據可視化、管理信息化、指揮調度智慧化”的監測預警系統。
地埋式積水測點作為測量地面積水的重要設備，在積水監測領域發揮著重要的作用。然而，市面上大部分的地埋式積水監測設備卻因自身設計缺陷，在使用過程中故障頻發，暴雨極端天氣下無法正常使用，給防汛工作帶來了不小的挑戰。
為何有些地埋式積水監測設備暴雨天頻頻失靈
傳輸方式缺陷致數據傳輸中斷
部分廠家地埋式積水監測點常用的NB-IoT 與 4G 兩種數據傳輸方式，存在明顯短板。水的介電常數很高，對電磁波吸收能力強，且衰減程度會隨頻率升高和水深增加急劇增大。而 NB-IoT 與 4G 的工作頻率相對較高，采用這兩種方式上傳數據時都會受頻段限制，在水中的信號衰減非常明顯。其中 4G 因頻率高于 NB-IoT，電磁波在水中的衰減幅度更大，即便是淺積水環境，信號穿透能力也遠不如預期。當水深超過50厘米時，NB 信號可能已完全衰減到接收靈敏度以下，4G 信號則衰減得更為嚴重，二者均無法在暴雨等積水嚴重的關鍵場景正常工作。此外，NB-IoT 與 4G 都需要直連遙遠的固定基站，信號在穿透水土后，強度已大幅減弱，難以完成后續的長途傳輸，進一步導致數據傳輸中斷。
泥沙覆蓋設備表面致測量失真
市面上的地埋式積水監測設備多采用超聲波原理測量積水深度，超聲波原理的基本工作方式是通過發射超聲波信號測量信號反射的時間差來計算積水深度，但在實際使用場景中，積水中往往夾雜大量泥沙，這些泥沙會隨著積水流動逐漸沉積覆蓋在設備的測量表面。一旦設備表面被泥沙覆蓋，超聲波信號的發射和接收就會受到嚴重影響，干擾信號傳播路徑，導致所計算的積水深度出現偏差，無法準確反映實際的積水情況。
售后維修復雜
市面上的地埋式積水監測設備除了無法在暴雨天正常工作之外，設備的維護修理工作也非常復雜。由于設備整體與地下環境緊密結合，在進行維護時，工作人員必須將整個設備從深埋的地下基坑中完整取出。這一過程不僅需要動用專門的施工工具，還需先清理周邊覆蓋的土層、路面材料等，操作步驟繁瑣且流程冗長，不僅會耗費大量的時間和人力成本，還可能對周邊的道路通行或場地環境造成臨時干擾。
新一代地埋式積水測點——功能優勢
針對當前地埋式積水測點所存在的問題，山東仁科在深入實地調研和系統分析客戶需求的基礎上，推出了新一代地埋式積水測點。經多方測試與客戶實際使用后反饋，新一代地埋式積水測點在精準性、穩定性與可靠性方面表現卓越。
采用LoRa信號，方便組網
新一代地埋式積水測點采用LoRa信號傳輸數據，LoRa信號的優勢在于水中衰減遠小于高頻的4G信號和NB-IoT信號。當水深超過25厘米時，4G信號可能完全失效；超過50厘米時，NB信號可能完全失效。但LoRa信號憑借更高的鏈路預算和處理增益，仍能保持可解碼的信號，確保數據正常傳輸。
LoRa通信：優；經試驗，LoRa信號穿透2m積水后的直線傳輸距離可達50m~100m范圍
NB-IoT通信：一般‘’經試驗，NB信號無法穿透50cm高度的積水深度
4G通信：差；經試驗，4G信號無法穿透25cm高度的積水深度
透水能力結論如下：LoRa>NB-IoT>4G
除此之外，LoRa采用的是低功耗廣域網技術，傳輸距離適中且無需直連遙遠的固定基站，可通過就近部署的LoRa網關接收信號，剛好規避了NB-IoT需長途傳輸的弊端，即便信號穿透水土后有一定損耗，也能通過網關順利完成數據上傳，進一步保障傳輸穩定性。
LoRa技術還具備較強的抗干擾能力，在暴雨、雷電等復雜天氣環境下，不易受外界電磁信號的干擾，能持續穩定地傳輸積水監測數據。這些特性共同使得LoRa能更好地應對積水環境下的信號傳輸問題，全面滿足地埋式測點的工作需求。
解決泥沙覆蓋導致的測量失準難題
針對泥沙覆蓋設備表面導致測量失真的問題，山東仁科針對地埋式積水測點進行了系統性優化，搭載了自研的高精度水深傳感器，并采用多重抗干擾算法，結合新一代防護工藝與傳感設計，解決了泥沙覆蓋設備導致的測量不準問題。即使在積水中泥沙含量較高的惡劣環境下，設備依然能夠穩定捕捉到準確的水位數據，讓設備在復雜的防汛場景中也能發揮實際作用。
安裝迅速，維護便捷
山東仁科為新一代地埋式積水測點配備了防護筒外殼，充分考慮了設備安裝和維護的便捷性。防護筒不僅能為設備內部元件提供有效保護，抵御地下潮濕、泥沙等環境因素的侵蝕，還簡化了安裝后的拆卸流程。工作人員在進行設備維護時無需復雜的拆解步驟即可快速完成檢修、校準等操作，提升了維護效率，減少了維護作業對周邊交通、環境以及正常監測工作的影響。
地埋式積水測點安裝步驟簡潔，可實現10分鐘迅速安裝。
01開設安裝孔
在路面安裝設備處開設安裝孔，直徑110~120mm，深度350mm的圓形孔。
02放置防護筒外殼
將“外層不銹鋼防護地漏”放入其中，調節“外層不銹鋼防護地漏”與路面水平。
03固定核心設備
待初步凝結后將“內部核心設備”使用兩枚內六角螺絲固定在“外層不銹鋼防護地漏”上，設備整體安裝完成后，設備應當比路面高3~4mm。
暴雨智能識別
新一代地埋式積水測點支持暴雨智能識別。設備能夠自動感知降雨變化，當識別到暴雨天氣時，設備可自行切換采集頻率，高頻監測地面積水動態。智能頻率切換機制能在強降雨和積水變化快的關鍵時段提升積水數據采集的密度，及時監測積水變化情況，為防汛決策提供及時全面的數據。同時，在非暴雨時段，設備可維持常規采集頻率，兼顧監測效果與設備能耗優化。
漏電監測
新一代地埋式積水測點支持路面積水漏電監測。在積水環境下，路面周邊的電力設施、路燈線路等若發生破損極易出現漏電的情況，給過往行人帶來觸電安全風險。新一代地埋式積水測點通過漏電監測功能可實時監測積水區域的漏電情況，一旦檢測到漏電信號可快速反饋相關信息。相關人員可依據這些信息及時采取處理措施，從源頭消除行人觸電的安全隱患，保障積水天氣下的出行安全。
潔凈度預警
新一代地埋式積水測點可以監測設備本身的潔凈度，當設備表面被泥沙等雜物覆蓋時，能夠自動發出潔凈度預警。在以往，工作人員無法提前遠程知曉設備表面的潔凈情況，要等到暴雨天氣出現監測數據異常的情況時才能發現設備問題，此時若想保證監測數據的準確有效，工作人員不得不冒著暴雨外出對設備進行維護。
潔凈度預警功能的應用可以提前告知工作人員地埋式積水監測設備測量表面的潔凈狀況，工作人員可在天氣條件適宜時對被泥沙覆蓋的設備進行清理維護，確保設備在暴雨等關鍵監測時段處于正常工作狀態。
長續航
新一代地埋式積水測點內置大容量鋰亞電池，加入超低自放電設計，采用動態休眠算法，可保障地下密閉環境長期電力儲備（無積水情況下支持連續工作5年），有效降低了運營成本，適用于偏遠區域、地下通道等無人值守的監測場景。
環境適應性強
新一代地埋式積水測點采用地埋式安裝設計，不占用地面空間還避免了人為破壞，尤其適用于交通樞紐、隧道、低洼路段等敏感區域。設備采用不銹鋼材質，防護等級達IP68，搭配獨特的結構設計和優異的抗壓、防水、耐腐蝕性能，能抵御車輛碾壓、泥沙沖刷、雨水沖刷、污泥淤積、極端溫度、酸堿物質腐蝕等多重復雜工況，保障設備在各類惡劣場景下長期穩定運行。
地埋式積水測點作為積水監測系統的前端感知設備，為用戶提供了靈活可靠的積水監測基礎硬件。然而要實現從“感知”到“預警”再到“決策”的閉環管理，僅靠獨立的監測設備是不夠的，在此基礎上，積水監測系統進一步集成了智能報警、智能控制、云平臺智能化管理等功能。
提供多種報警方式
搭配新一代地埋式積水測點使用的積水監測站支持多種報警方式，可利用不同信息通道發布報警信息，確保將積水信息有效傳達給周邊行人及車輛，以提前進行風險規避。
現場LED屏變色智能顯示
現場配置的雙色LED顯示屏能夠實時、動態地輪播顯示轄區內多個關鍵監測點的積水深度數據，以直觀的形式進行發布，可以為公眾提供及時的路況警示。
1積水監測站可滾動顯示8路站點實時水位數據，文本內容縱向滾動顯示“站點名稱+測量水深”。
2積水監測站所顯示的文本內容中的“站點名稱”可通過配置APP自定義修正。
3顯示的文本字號大小默認16號字體，支持用戶自行設置字號大小。
現場LED顯示屏采用模塊化設計，可定制多種規格的屏幕尺寸，高清顯示，確保強光或雨霧天氣下的可視性，適合安裝在隧道、河道、地下車庫等多種地方。
語音+聲光報警保障安全
積水監測系統可外接語音報警器及光報警器，當積水測點監測到的數據超限時，光報警器會同步閃爍，警示來往路人，語音報警器也會同步播報。
如果遇到緊急情況，管理人員還可以通過語音報警器向現場工作人員遠程喊話，進行緊急通知，或編輯短信并發送給對應的語音報警器，實現短信內容播報（可設置循環播報），做到及時提醒。
注：水位超限后，語音播報和聲光報警器同時工作，超限后聲光報警器和語音播報三次（三次為一個單次報警循環周期），單次報警循環時間結束后，遠程遙測終端重新判斷水位是否超限，如果還處于報警狀態，則進入下一個報警循環。反之，則停止報警。
智能聯動排水泵
積水監測站配備雙路繼電器輸出端口，為城市內澇防控系統構建智能執行終端（外接各類報警設備、排水泵等）。用戶可通過環境監控云平臺對其設置自動控制，也可以進行遠程手動控制，確保排水及時，防止造成交通擁堵和人員傷亡。
支持手機藍牙配置
藍牙交互功能使工作人員無需繁雜的接線操作，只需在手機上下載配置軟件，就可以輕松連接設備進行數據查看和參數設置，顯著降低了操作門檻，提升了工作效率。
地埋式積水測點不僅可以利用藍牙app配置設備參數，還可以利用藍牙實現設備升級，無需拆卸設備或中斷監測工作，即可完成固件版本更新與功能優化，提升設備運維效率與使用靈活性。
智能監測與管控
積水監測系統基于“4G/以太網/RS485/繼電器”等通訊接口，依托我公司環境監控云平臺提供的云服務、APP客戶端，可實現“水位遠程在線監測、內澇遠程預警、聯動控制排水、水位數據記錄分析”等多種物聯網應用服務。
環境監控云平臺是綜合性服務平臺，平臺擁有查看實時和報警數據、導出歷史數據、視頻監控/視頻抓拍、地圖查看、賬號分級、手動/定時/自動控制等功能，并且平臺完全中性，支持二次開發。
云平臺智能報警
智能報警功能是環境監控云平臺的重要功能。當現場積水超過安全閾值時，環境監控云平臺會以數據變紅、彈窗、聲音等方式進行平臺報警，還會以郵件、短信、電話、微信的形式進行遠程報警，同時，用戶還可以通過電子地圖確認出現積水的具體地點，根據實際情況做出決策，降低損失。
氣候變化和人類活動雙重影響下，城市暴雨呈現增多趨強的態勢，隨著城市經濟社會的快速發展，災害的暴露度大幅度增加，城市洪澇災害風險明顯增高，城市洪澇災害防御需要高度重視。山東仁科積水監測系統具備多維度的功能設計與穩定可靠的運行性能，通過實時數據采集、智能預警與自動化控制，為城市防汛工作提供關鍵技術支撐，助力科學化城市內澇治理。
