雷达流量计是一种基于微波雷达技术的非接触式流量监测设备,凭借不受天气、介质影响、测量范围广、稳定性强等特点,成为城市排水、河道防汛、明渠输水等领域的核心流量监测装备,而雷达流量计如何助力城市排水与管网监测? 是市政管理部门、水务企业关注的核心问题。城市排水与管网系统是城市基础设施的重要组成部分,承担着雨水、污水的收集与输送功能,其运行状态直接关系到城市的防汛排涝能力与水环境质量,雷达流量计的非接触式监测、精准数据采集、智能联动能力,为城市排水与管网的智慧化运维提供了关键数据支撑,推动城市排水系统从 “被动运维” 向 “主动防控” 转型。
雷达流量计能助力城市排水与管网监测,核心源于其先进的微波雷达测量原理与非接触式监测特性。雷达流量计采用 FMCW 调频连续波雷达技术,设备的雷达天线向被测流体表面发射高频微波信号,信号经流体表面反射后,被天线接收,通过计算发射信号与接收信号的频率差,得到流体表面的运动速度,再结合明渠、排水管网的过水断面参数,通过内置算法计算出流体的瞬时流量、累计流量。整个测量过程中,雷达流量计的传感器无需与流体直接接触,仅需安装于排水口、明渠、管网检查井的上方,有效避免了城市排水中泥沙、杂质、腐蚀性污水对设备的腐蚀、磨损与堵塞,保障了设备在城市排水复杂工况下的长期稳定运行。
在城市雨水排水监测与防汛排涝中,雷达流量计发挥着不可替代的作用。城市雨水排水系统在汛期面临着强降雨带来的巨大压力,路面积水、管网倒灌、河道漫溢等问题频发,雷达流量计可被布设于城市雨水管网的关键节点、雨水泵站进水口、城市易积水路段的排水口、城市内河与排水干渠等位置,实现对雨水流量的实时、精准监测。当强降雨来临时,雷达流量计能快速捕捉雨水流量的骤增变化,实时传输流量数据至城市排水智慧平台,平台结合雨量数据、管网液位数据,对雨水排水系统的运行状态进行动态分析,判断管网的排水能力、泵站的负荷情况。当雨水流量超过管网承载能力时,平台触发预警,管理人员可及时启动防汛排涝应急预案,联动雨水泵站提升抽水效率、打开应急排水口,有效缓解管网压力,防止城市内涝的发生。同时,雷达流量计采集的雨水流量数据,还能为城市雨水管网的规划、改造提供科学依据,帮助市政部门优化管网布局,提升城市雨水排水系统的防汛排涝能力。
在城市污水管网监测与运维中,雷达流量计是提升管网运维效率、降低漏损率的关键设备。城市污水管网遍布城市各个区域,管网老化、堵塞、破裂、偷排等问题时有发生,传统的人工巡检方式效率低、成本高,难以实现对管网的全域、实时监测。雷达流量计可安装于污水管网的干支流节点、提升泵站、污水处理厂进水口等位置,实时监测污水的流量变化,通过流量数据的异常分析,及时发现管网运行中的问题。当管网出现堵塞时,污水流量会骤减,雷达流量计捕捉到流量异常后,平台触发报警,管理人员可快速定位堵塞区域,及时进行管网疏通,避免污水淤积、管网溢流;当管网出现破裂或偷排时,污水流量会出现骤增或不规则波动,平台通过流量数据的分析,可精准定位故障或偷排区域,及时进行管网检修与执法处置,降低管网漏损率,防止污水泄漏对土壤、地下水造成污染。同时,雷达流量计采集的污水流量累计数据,能为污水处理厂的工艺调节提供依据,让污水处理厂根据进水流量的变化,及时调整处理工艺,保障污水处理效率与出水水质。
雷达流量计的技术优势进一步提升了其在城市排水与管网监测中的应用价值。其一,环境适应性极强。雷达流量计不受暴雨、雷电、高温、低温、雾霾等恶劣天气的影响,可在 - 40℃至 85℃的温度范围内稳定工作,即使在汛期的极端天气下,也能保障流量监测的连续性与准确性,解决了传统监测设备在恶劣天气下无法正常工作的痛点。其二,测量范围广、精度高。雷达流量计的测量流速范围可达 0.1-10m/s,可适配城市排水管网、明渠等不同流量规模的监测需求,测量精度可达 ±2%,能精准捕捉流量的微小变化,为管网运维提供精准的数据支撑。其三,安装便捷、运维成本低。雷达流量计采用非接触式安装,无需切割管道、侵入流体,仅需通过支架将设备固定于监测点上方,施工时间短、成本低,不影响排水管网的正常运行;设备无易损件,无需与流体接触,避免了腐蚀、磨损,维护频率极低,仅需定期清理天线表面的灰尘即可,大幅降低了管网监测的运维成本。其四,智能联动、数据共享。雷达流量计支持 LoRa、NB-IoT、4G、5G 等多种无线通信方式,能将采集的流量数据实时传输至城市排水智慧平台,与液位计、雨量计、泵站控制系统等设备实现数据共享、智能联动,形成 “监测 - 分析 - 预警 - 调度 - 处置” 的城市排水闭环管理体系,提升城市排水与管网监测的智能化水平。
在城市排水管网的数字化、智能化建设中,雷达流量计采集的流量数据是构建数字孪生排水管网的核心基础数据。数字孪生排水管网通过对真实管网的数字化建模,实现对管网运行状态的虚拟仿真、动态监测与预测分析,而雷达流量计提供的实时、精准的流量数据,能为数字孪生模型提供动态的数据源,让模型精准反映真实管网的运行状态。通过数字孪生模型,管理人员可直观查看管网的流量分布、流速变化、运行负荷,进行防汛排涝、管网调度的模拟推演,提前制定应急预案,提升城市排水与管网管理的科学性与前瞻性。
雷达流量计在城市排水与管网监测中的应用,还能提升城市水环境治理能力。城市排水管网的污水溢流、泄漏是造成城市水环境污染的重要原因,雷达流量计通过精准监测污水流量,及时发现管网溢流、泄漏问题,有效减少污水对城市河道、湖泊、土壤的污染;同时,雷达流量计采集的雨水、污水流量数据,能为城市海绵城市建设、水环境综合治理提供数据支撑,帮助市政部门优化海绵城市设施布局、制定水环境治理方案,提升城市水环境质量。
随着智慧城市、智慧水务建设的不断推进,雷达流量计的技术也在不断升级,新一代雷达流量计具备更高的测量精度、更强的抗干扰能力、更丰富的数据分析功能,还能实现与 5G、大数据、人工智能等技术的深度融合,进一步提升其在城市排水与管网监测中的应用能力。未来,雷达流量计将在城市排水与管网监测中实现全域布点,构建起覆盖城市所有排水管网、明渠、泵站的流量感知网络,为城市排水系统的智慧化运维、防汛排涝、水环境治理提供更加强有力的数据支撑,让城市排水与管网管理更加科学、高效、智能。