在市政排水系统中，泵站作为水流调度的核心节点，其集水池液位监测的准确性直接影响水泵启停控制、水量调度及防汛应急决策。雷达液位计凭借非接触测量、抗恶劣环境等优势，已成为集水池液位监测的主流设备。然而，集水池内频繁产生的大量泡沫，会反射雷达信号并形成虚假回波，导致雷达液位计误判实际液位高度，轻则引发水泵空转、能耗增加，重则造成集水池溢水或排水不及时，给泵站运维带来严重隐患。本文将从泡沫成因分析入手，系统阐述泡沫对雷达液位计的干扰机制，并从设备选型、安装优化、功能升级、运维管理四个维度，提出针对性的解决策略。

一、市政排水泵站集水池泡沫的成因与干扰机制

（一）泡沫的主要成因

市政排水泵站集水池接收的污水来源复杂，涵盖居民生活污水、商业废水及部分工业预处理废水，泡沫的产生主要源于三类因素：

污染物成分影响：生活污水中的洗涤剂、化妆品残留，商业餐饮废水的动植物油脂，工业废水（如食品加工、印染废水）中的表面活性剂，会降低污水表面张力，使水流搅拌时形成稳定泡沫。

水力条件驱动：集水池进水管道流速快（通常 3-5m/s），水流冲击池底或与池内污水混合时，卷入大量空气；同时，水泵吸水口的负压作用也会导致空气进入水体，形成持续性泡沫层，厚度可达 5-750px。

环境因素叠加：夏季高温时，污水中微生物活性增强，有机物分解产生甲烷、二氧化碳等气体，进一步加剧泡沫生成；而冬季低温环境下，泡沫稳定性提升，消散时间延长，干扰持续周期更长。

（二）泡沫对雷达液位计的干扰机制

雷达液位计通过发射高频电磁波（通常 6-26GHz），接收液面反射的回波信号计算液位高度，其测量原理依赖 “信号发射 - 液面反射 - 回波接收” 的精准传递。泡沫对该过程的干扰主要体现在两个层面：

虚假回波掩盖真实信号：泡沫层由大量微小气泡组成，气泡表面会反射雷达电磁波，形成强度较高的 “虚假回波”。若泡沫层厚度超过 250px，虚假回波的信号强度可能超过实际液面的回波信号，导致雷达液位计误将泡沫层顶部判定为 “真实液面”，测量值比实际液位偏高 5-750px，严重时甚至无法识别下方真实液面。

信号衰减降低测量精度：部分泡沫（如含油脂、表面活性剂的泡沫）具有一定导电性，会吸收雷达电磁波的能量，导致实际液面的回波信号衰减。当泡沫层厚度较大时，衰减后的回波信号可能低于雷达液位计的灵敏度阈值，设备无法接收有效回波，出现 “液位丢失” 或 “测量波动” 现象，数据稳定性大幅下降。

二、泡沫干扰的系统性解决策略

针对市政排水泵站集水池泡沫的特性及干扰机制，需从 “设备适配 - 安装优化 - 功能升级 - 运维保障” 四个维度构建解决方案，实现雷达液位计的精准测量。

（一）设备选型：匹配泡沫场景的专用雷达液位计

传统雷达液位计（如普通高频雷达）对泡沫的抗干扰能力较弱，需选择针对泡沫场景优化的专用设备，核心选型指标包括：

选择低频率、窄波束雷达：频率越低的雷达电磁波（如 6GHz），穿透能力越强，可部分穿透泡沫层到达真实液面；同时，窄波束角（≤8°）设计能减少电磁波与泡沫层的接触面积，降低虚假回波的产生概率。例如，某品牌 6GHz 窄波束雷达液位计，在泡沫厚度 500px 的集水池中，测量误差可控制在 ±75px 内，远优于普通 26GHz 雷达（误差 ±250px 以上）。

优先选择 “泡沫抑制” 功能型号：部分厂商针对泡沫场景开发了 “泡沫抑制算法”，通过软件优化增强对虚假回波的识别能力。该算法通过分析回波信号的 “波形特征”（真实液面回波波形陡峭、峰值清晰，泡沫回波波形平缓、峰值分散），自动过滤泡沫产生的虚假回波，保留真实液面信号。实际应用中，开启该功能后，雷达液位计对泡沫的误判率可降低 70% 以上。

选用双天线或导波雷达设计：双天线雷达液位计通过 “发射天线” 与 “接收天线” 分离设计，减少发射信号对接收信号的干扰，提升回波信号的信噪比，增强对薄泡沫层（≤250px）的抗干扰能力；而导波雷达液位计通过金属导波杆（或缆）传递信号，电磁波沿导波杆传播至真实液面，不受泡沫层影响，适用于泡沫厚度超过 750px 的极端场景，但需注意导波杆需避开水流冲击区域，防止晃动影响测量。

（二）安装优化：减少泡沫接触的空间布局

合理的安装位置与角度设计，可从物理层面减少雷达电磁波与泡沫层的接触，降低干扰概率，具体优化方案包括：

精准选择安装点位：避免在集水池进水口正上方、水泵吸水口附近等泡沫密集区域安装雷达液位计，优先选择集水池中部偏下游区域（水流相对平缓、泡沫较少），或靠近池壁 1.5-2 倍池径的位置（池壁附近泡沫易消散）。例如，某市政泵站将雷达液位计从进水口正上方（泡沫厚度 625px）移至池壁侧方后，泡沫干扰频次从每日 15 次降至 3 次以下。

优化安装角度与高度：采用 “倾斜安装” 方式，将雷达液位计的发射方向与垂直方向呈 5-10° 夹角，使电磁波避开泡沫层密集区域，直接指向真实液面；同时，控制安装高度，确保雷达天线与最高泡沫层顶部的距离≥1250px，减少虚假回波的信号强度。若集水池深度较大（≥5m），可采用 “分层安装”，在泡沫层下方增设辅助雷达，通过数据对比验证真实液位。

加装物理隔离装置：在雷达液位计下方安装 “防泡沫罩”（材质选用 304 不锈钢，孔径 5-10mm），通过物理遮挡减少泡沫与天线的接触；或在集水池内设置 “导流筒”（直径 80-3000px），引导水流从导流筒内流过，使导流筒内泡沫减少（水流平稳），雷达液位计安装在导流筒上方，直接测量筒内真实液面。某泵站应用导流筒后，泡沫干扰导致的液位波动从 ±200px 降至 ±50px。

（三）功能升级：软件与硬件的协同优化

除设备选型与安装优化外，通过软件算法升级与硬件辅助设计，可进一步提升雷达液位计抗泡沫干扰的能力：

软件算法：增强回波识别精度：

启用 “动态阈值调节” 功能：部分高端雷达液位计可根据实时回波信号强度，自动调整灵敏度阈值，当泡沫产生的虚假回波强度升高时，阈值同步提升，避免误识别；

接入流量、水质数据联动分析：将雷达液位计数据与泵站进水流量、水质 COD 浓度数据联动，当流量骤增（泡沫易产生）或 COD 浓度升高（表面活性剂增多）时，自动切换至 “抗泡沫模式”，优化算法参数；

历史数据对比校准：通过存储历史正常工况（无泡沫或少量泡沫）下的回波波形特征，当当前回波波形与历史特征差异较大时，自动提示 “可能存在泡沫干扰”，并基于历史数据进行偏差修正。

硬件辅助：减少泡沫生成与加速消散：

在集水池进水管道末端安装 “消能装置”（如多孔扩散管、挡板），降低水流流速，减少空气卷入，从源头减少泡沫生成；

在集水池内安装 “泡沫破碎器”（如旋转式破碎桨、高压喷淋装置），破碎已形成的泡沫，加速泡沫消散。某泵站安装旋转式泡沫破碎器后，泡沫层厚度从 625px 降至 200px，雷达液位计测量误差从 ±375px 降至 ±100px；

对雷达液位计天线进行 “防粘涂层” 处理（如聚四氟乙烯涂层），减少泡沫附着在天线表面，避免信号衰减。

（四）运维管理：建立全周期保障机制

日常运维管理的规范性，直接影响雷达液位计抗泡沫干扰的长期稳定性，需建立三项核心机制：

定期清洁与校准机制：每周对雷达液位计天线进行清洁，去除表面附着的泡沫残留物（可用软布蘸清水擦拭，避免使用腐蚀性清洁剂）；每月进行一次液位校准，采用 “人工测绳法” 测量实际液位，与雷达液位计数据对比，若偏差超过 ±125px，及时调整设备参数（如灵敏度、阈值）。

泡沫工况监测与预警机制：在集水池内安装 “泡沫传感器”，实时监测泡沫层厚度，当厚度超过 375px 时，自动发送预警信息至运维平台，提醒运维人员采取干预措施（如启动泡沫破碎器、调整进水流量）；同时，建立泡沫工况数据库，记录泡沫产生的时段、厚度、伴随的水质流量条件，为设备参数优化提供数据支撑。

应急处理预案：当雷达液位计因泡沫干扰出现 “液位丢失” 或 “严重偏差” 时，启动应急预案：

短期应急：切换至备用液位测量设备（如投入式液位变送器，不受泡沫影响），确保泵站正常运行；

长期处理：分析泡沫产生的原因（如是否存在工业废水偷排导致表面活性剂增多），联合环保部门排查污水来源，从源头解决泡沫问题。

三、应用案例与效果验证

某北方城市市政排水泵站（设计规模 5 万 m³/d），集水池长期存在泡沫问题（夏季泡沫厚度可达 750px，冬季消散时间延长至 4-6 小时），原使用的 26GHz 普通雷达液位计因泡沫干扰，测量误差达 ±500px，导致水泵频繁空转（每日 3-5 次），能耗增加 15%，且多次出现集水池溢水风险。

针对该问题，泵站采取以下解决方案：

更换为 6GHz 窄波束雷达液位计（带泡沫抑制算法）；

在集水池内安装导流筒（直径 2500px），雷达液位计安装在导流筒上方；

进水管道末端加装多孔扩散管，减少泡沫生成；

建立每周清洁、每月校准的运维机制，并接入泡沫传感器实现预警。

改造后运行 6 个月的数据显示：

雷达液位计测量误差稳定在 ±75px 内，泡沫导致的误判率从 85% 降至 5% 以下；

水泵空转次数从每日 3-5 次降至 0 次，月均能耗降低 12%；

集水池溢水风险完全消除，设备运行稳定性显著提升。

四、结论与展望

市政排水泵站集水池泡沫对雷达液位计的干扰，是设备特性与场景工况共同作用的结果，需通过 “源头控制（减少泡沫生成）- 过程优化（设备与安装适配）- 末端保障（运维与应急）” 的系统性方案解决。当前，随着智慧水务技术的发展，未来可进一步探索：

基于 AI 算法的智能抗干扰：通过机器学习训练泡沫干扰场景下的回波特征模型，实现更精准的虚假回波识别与自动修正；

多传感器融合监测：将雷达液位计与超声波液位计、投入式液位计结合，形成 “多设备冗余监测”，通过数据对比进一步提升测量可靠性；

泡沫成因的智能诊断：结合水质在线监测数据（如表面活性剂浓度、COD）与水力数据，智能判断泡沫产生的主要原因，为源头治理提供精准依据。

通过技术创新与管理优化的协同，可有效解决泡沫对雷达液位计的干扰问题，为市政排水泵站的安全、高效运行提供可靠的液位监测保障。