随着城市化进程的加速，城市给排水地下管网规模不断扩大、结构日益复杂，其安全稳定运行直接关系到城市防洪排涝能力、供水安全、居民生活质量及生态环境健康。传统人工巡检与管理手段已难以满足现代城市对管网精细化、智能化运维的需求，给排水地下管网监测系统应运而生。
一、系统架构与技术组成
给排水地下管网监测系统通常由感知层、传输层、平台层核心模块构成，通过多层级协同实现对管网状态的实时、精准管控。
1. 感知层：管网信息的神经末梢感知层部署于管网关键节点，包括水位计、流量计、水质传感器、压力变送器、气体检测仪及井盖状态监测仪等设备。这些传感器如同 “电子探针”，实时采集管网液位、流量、流速、水质参数（如 COD、氨氮、pH 值）、管道压力及井盖开合状态等关键数据。例如，在易涝区域、泵站进出口、雨污分流节点及重要管段分支处密集布设传感器，可实现对管网运行的全域覆盖监测。新型传感器注重低功耗、防水防尘及长期稳定性设计，部分设备采用太阳能或电池供电，显著降低维护频次与成本。
2. 传输层：数据流通的高速公路传输层负责将感知层采集的海量数据高效、稳定地传输至平台层。常用通信技术包括 NB-IoT、4G/5G、LoRa 及光纤网络等，根据管网环境与传输需求灵活选择。4g传输适用于分散监测点，具有覆盖广、功耗低、穿透性强等优势，可在窨井、隧道等复杂地下空间稳定传输数据；有线网络（如光纤）则用于对数据实时性、带宽要求高的主干管段或核心区域，确保关键信息无延迟传递。网络架构设计注重冗余备份与安全加密，保障数据传输可靠性及隐私性。
4. 应用层：人机交互与业务闭环用户可直观查看管网三维布局、实时数据曲线、预警信息状态，远程操控泵站启停、阀门开度等设备，实现从监测预警到调度执行的闭环管理。此外，系统支持与智慧城市平台、应急指挥系统、气象部门等外部系统的数据共享与业务协同，打破信息孤岛，提升城市综合管理效能。
二、核心功能与应用价值
给排水地下管网监测系统通过技术集成与流程优化，重塑城市水务管理模式，其核心价值体现在以下方面：
1. 实时监测与风险预警系统 24 小时不间断追踪管网运行参数，一旦液位超限、流量突变、水质恶化或有害气体浓度超标，立即触发多级预警机制。例如，暴雨期间实时监测管网液位与河道水位关联性，可提前预测内涝积水区域，辅助防汛部门科学调度排水泵站与抢险资源，显著降低洪涝灾害损失。同时，长期趋势分析功能可揭示管网老化、腐蚀等潜在风险，为预防性维护提供决策依据，避免事故扩大化。
2. 智能调度与资源优化
系统依据实时数据与预测模型自动生成管网调度方案，动态调整泵站运行参数、阀门开度及排水路径，实现资源优化配置。例如，在用水高峰时段，智能调配供水压力与流量，保障区域均衡供水；根据降雨预报与管网负荷模拟，提前启动调蓄池预泄或优化排水路径，缓解内涝压力。
3. 运维效率提升与成本控制传统人工巡检依赖经验判断且覆盖有限，监测系统则通过自动化数据采集、智能分析与远程操控，将运维人员从高强度、高风险的现场作业中解放出来。故障响应从 “事后抢险” 转向 “事前预防”，维修工单精准派发至最近维护队伍，缺陷定位精度可达米级，大幅缩短处置时间、减少开挖面积，显著降低人力、物力及时间成本。据实践统计，引入监测系统可使管网应急响应效率提升 70% 以上，漏损率降低、事故率下降，全生命周期运维成本显著优化。
4. 城市安全与可持续发展支撑系统不仅保障供排水安全，更通过水质监管、碳排放监测等功能服务于城市生态与 “双碳” 目标。实时监测排口水质，确保达标排放，防止水体污染；探索建立管网温室气体（如甲烷）排放因子监测装置，量化污水处理过程的碳足迹，为绿色水务提供数据基础。同时，系统与城市生命线工程（如燃气、热力管网）协同监测，共同筑牢城市安全运行防线，推动智慧城市与可持续发展进程。
三、实践挑战与发展趋势
尽管技术优势显著，给排水地下管网监测系统在推广应用中仍面临多重挑战：数据融合壁垒（多源异构数据标准化不足）、复杂环境适应性（地下空间电磁干扰、腐蚀影响设备稳定性）、初期投资与维护成本（传感器网络部署及平台建设投入较高）、跨部门协同机制缺失制约系统效能最大化。
未来发展将聚焦以下方向深化突破：
- 技术融合创新：推动 5G-A、北斗高精度定位、分布式光纤传感等新兴技术与现有系统集成，提升监测精度、扩展功能边界；探索 AI 大模型与数字孪生深度结合，实现管网故障根因诊断、寿命预测及自主决策优化。
- 标准规范与生态构建：建立统一的数据接口、安全协议及评估标准体系，促进设备互操作性与平台互联互通；培育涵盖软硬件供应商、水务部门、科研机构的产业生态，推动产学研用协同创新。
- 跨域协同管理：打破部门壁垒，将管网监测数据融入城市 “一网统管” 平台，与气象、交通、应急等系统深度联动，构建 “厂 - 网 - 河 - 城” 一体化智慧水务体系，全面提升城市韧性与综合治理能力。
结语
给排水地下管网监测系统是城市基础设施智能化升级的关键引擎，通过感知赋能、数据驱动、智能决策，实现地下管网从 “不可见” 到 “全透明”、管理从 “经验依赖” 到 “科学精准” 的根本性转变。随着技术迭代与应用深化，该系统将持续优化城市水务运行效率、保障居民生活品质、守护生态安全，为新型智慧城市建设奠定坚实的水安全基石。水务管理者需立足长远，结合区域特点科学规划系统布局，破解实施瓶颈，最大化释放监测系统的技术红利，推动城市可持续发展迈向新高度。
