项目背景与行业痛点

城市道路下穿通道、地下车库、城市隧道、地下商业空间和低洼道路在短时强降雨、排水能力不足、雨水倒灌、泵站故障或排水口堵塞等情况下，可能在较短时间内形成积水。与河道、水库等缓慢变化水位不同，城市内涝往往具有积水形成突然、水位上涨速度快、现场车辆与人员暴露风险高等特点。

传统城市积水监测大量依赖人工巡查、视频查看、路面积水尺或群众上报。此类方式可以发现已经形成的明显积水，但较难持续获得“什么时候开始积水、当前水深多少、上涨速度多快、最高达到多少、什么时候开始消退”等完整过程。

下穿通道和地下车库还存在设备安装空间有限的问题。路面中央布设监测设备容易受到车辆碾压、施工机械、清扫作业和漂浮物撞击；建设独立水位井则需要额外土建施工。贴壁式水位监测终端沿墙面或侧壁安装，可以利用既有结构形成稳定安装基准，减少对道路通行空间的占用。

城市内涝监测还不能仅依赖某一个瞬时水位值。车辆经过产生的水浪、道路冲洗、局部水流冲击、施工积水和短时间波动都可能造成水位变化。如果单一水位一超过阈值就立即报警，容易出现大量无效告警。

贴壁城市内涝水位监测系统通过连续积水深度感知、上涨速度计算、持续时间判断、边缘事件识别、4G无线通信和SIYB智能监测平台，将积水从形成、上涨、达到风险水位、消退到恢复全过程数字化，并可按照项目需要联动声光警告、排水泵、道闸、显示屏或第三方城市管理平台。

建设目标与监测目标

本项目建设城市内涝积水自动化监测系统，在道路下穿通道、地下车库坡道、城市隧道、低洼易涝点和地下空间关键位置安装贴壁式水位监测终端。

系统主要监测当前积水深度、水位上涨或下降速度、最高积水水位、积水持续时间、事件开始时间、恢复时间以及设备电池、通信和在线状态。

通过边缘端持续分析阈值、上涨速度和持续时间，识别普通短时水流波动与具有持续性的内涝积水事件。

达到不同项目控制条件后，可形成关注、预警和严重等不同等级事件，并按照项目配置联动现场声光设备、排水泵站、道路道闸、诱导屏或远程管理平台。

最终形成“积水感知—涨速分析—事件识别—4G上报—远程告警—现场联动—处置反馈—恢复闭环”的城市内涝数字化监测体系。

需求分析

城市内涝监测首先需要确定真正具有代表性的积水位置。传感器应布置在下穿通道最低点、地下车库坡道低点、隧道积水易发区或历史内涝位置附近，同时避开排水口直接冲击、局部跌水和强烈水流扰动区域。

第二，需要建立准确的零水位高程。贴壁式水位监测不是简单把设备固定到墙上，安装时应明确道路或地下空间设计高程、零积水位置、设备有效测量段和项目控制水位，使平台显示的厘米或毫米数据具有明确工程意义。

第三，需要考虑车辆和人工环境。下穿通道可能存在车辆剐蹭、路面清洗、高压冲洗、泥沙和漂浮物，因此设备结构、安装高度、墙面固定和防撞措施需要同步设计。

第四，需要降低误报。系统不应只使用瞬时阈值，而应结合水位持续时间、上涨速度、恢复回差和设备状态形成事件逻辑。

第五，城市地下空间经常存在4G弱网或短时通信盲区，因此现场终端需要具备本地存储、弱网重试和恢复补传能力。

第六，对于重要交通通道，仅远程平台报警仍然不够，应根据项目风险等级考虑声光警告、道闸封闭、诱导显示或排水泵联动。

总体解决方案

本方案采用S-WWLT贴壁式城市内涝水位监测终端，由贴壁式水位感知组件、耐候防护结构、低功耗边缘数据采集主机、4G Cat.1通信与电源管理组件以及SIYB智能监测平台组成。

终端固定在道路下穿通道、隧道或地下空间墙面，以项目确定的零水位高程作为基准，连续测量墙边实际积水深度。

边缘主机对原始数据进行零点、合理性、滤波和去抖处理，同时计算水位变化率、上涨速度和积水持续时间。

普通状态下系统按照低功耗策略采集和上传；当水位开始上涨或达到事件条件后，可以根据项目配置缩短上传周期，提高积水过程的数据密度。

数据通过4G Cat.1上传SIYB平台。公网中断时终端继续在现场采集并缓存数据，网络恢复后按照原始时间顺序补传。

当内涝风险达到相应等级后，可按照项目配置联动声光报警、排水泵、道闸、诱导显示屏或城市排水、应急管理等第三方业务系统。

系统架构设计

系统由积水感知层、边缘事件识别层、蜂窝通信层、云平台层和现场联动层组成。

积水感知层负责测量道路、隧道或地下空间实际积水深度，并以固定安装高程建立统一测量基准。

边缘事件识别层负责零点处理、滤波、去抖、上涨速度、持续时间、分级阈值、恢复回差、质量判断和本地存储。

通信层以4G Cat.1作为典型远程链路，并根据项目通信条件进行弱网重试、授时和恢复补传。

SIYB平台集中管理实时水位、历史积水过程、告警、设备状态、处置记录和维护状态。

现场联动层根据项目需要接入声光警告、泵站、道闸、显示屏、PLC或其他执行机构。

监测内容与监测方法

积水深度是系统核心工程量，表示当前水面相对于现场零水位基准的垂直高度，可用于直接反映道路或地下空间积水程度。

水位上涨速度用于表示单位时间内积水增加的速度。相比只查看当前水深，上涨速度能够更快反映排水能力是否可能低于当前进水速度。

水位下降速度用于观察降雨减弱或排水泵启动以后积水消退情况。

积水持续时间从水位达到项目事件条件开始计算，用于过滤车辆水浪、道路冲洗和短时局部积水等瞬时扰动。

最高积水水位记录一次内涝事件期间出现的峰值，为事件复盘和排水能力评估提供数据。

设备状态同步监测电池电压、4G通信质量、终端在线状态以及项目配置的开盖或防拆信息。

如项目同时配置雨量、泵站和视频系统，可将降雨开始、积水形成、最高水位、泵站启停和积水消退全过程放到统一时间轴。

技术原理与算法模型

贴壁式水位监测终端沿墙面建立固定测量基准，以安装时确认的零水位高程为参考，持续获取当前积水深度。

设零水位基准对应H0，当前有效测量值为Ht，则积水深度可根据设备安装方向、零点和现场标定参数换算得到。

水位变化量可以表示为ΔH=Ht-Ht-1。

一定时间窗口内的水位变化率可表示为VH=(Ht-Ht-1)/Δt。当VH持续为正时表示水位上涨，持续为负时表示积水正在消退。

内涝事件判断不采用单一瞬时水位作为唯一依据，可以将水深H、持续时间T和上涨速度VH组合为项目化事件规则。

例如某水位仅短暂超过关注值后立即恢复，可通过持续时间规则进行过滤；如果水位持续上涨且变化速率明显增加，则可按照项目策略提前提升事件等级。

恢复过程采用回差逻辑，避免水位在某一告警线附近波动造成报警和恢复状态反复切换。

具体阈值、持续时间和上涨速度条件应根据道路设计、积水允许深度、交通管理要求、历史内涝记录和项目应急预案确定。

系统功能设计

系统具备积水深度连续监测、水位上涨速度计算、累计持续时间、内涝事件识别、分级告警、本地存储、断网补传、低电量提醒和远程设备诊断等功能。

事件型边缘判断将水位阈值、上涨速度、持续时间和设备状态组合使用，降低单一瞬时波动造成的误报。

事件加报功能可在积水形成或水位快速上涨时缩短通信间隔，使平台获得更高时间分辨率的事件过程。

恢复判断功能在积水下降至项目恢复条件并持续一定时间后自动关闭事件。

远程诊断功能用于查看电池、通信、最近数据时间、设备在线和维护状态。

平台闭环功能记录告警产生、通知、派单、现场复核、处置、恢复和维护过程。

开放数据功能支持按照项目协议接入已有智慧城市、排水、交通、应急或物业管理系统。

硬件组成与配置方案

系统主要由S-WWLT贴壁式水位监测终端、不锈钢及工程材料防护结构、墙面固定组件、密封接头、防撞或防拆附件、大容量电池、4G Cat.1天线和SIYB平台组成。

设备沿墙面或侧壁固定，不占用道路中心区域，适合下穿通道、地下车库和隧道等车辆通行环境。

安装位置应避开车辆可能直接剐蹭区域、道路清扫机械运动空间、结构伸缩缝和排水口高速水流冲击位置。

对于存在较高碰撞风险的位置，可增加防撞护罩，但防护结构不得明显影响水体正常进入有效测量区域。

地下空间可以采用独立电池长期工作；具备固定电源或系统联动要求的项目，也可按照现场条件配置相应供电方式。

需要联动道闸、声光或排水设备时，由边缘主机、继电器、PLC或项目化控制器完成接口集成。

核心设备参数

S-WWLT贴壁式城市内涝水位监测终端典型水位量程为0～10m，实际有效测量段和安装基准根据现场确认。

水位参考误差典型为±6mm，需要在正确安装、介质及现场校准条件下使用。

主机典型采用3.6V大容量电池组，资料典型容量为76Ah。

终端休眠静态功耗典型≤30μA，实际通信和采集期间功耗会明显高于休眠状态。

传感支路内部可按照测量组件配置受控9～36V供电，该参数属于内部受控支路，并不代表现场需要持续提供9～36V外部电源。

远程通信采用4G Cat.1或项目约定蜂窝制式。

4G上报过程资料典型通信电流约100mA量级，实际功耗受到网络信号、通信时间和发射功率影响。

结构材质典型采用SUS304不锈钢与ABS或其他工程材料组合，水体接触部件根据腐蚀环境配置。

整机参考重量约4.2kg，实际重量随结构、电池和线缆配置变化。

设备资料采用典型IP68结构，线缆入口、墙体安装面和密封位置需要在现场施工过程中同步保证防水。

电子部分设计环境温度资料典型为-45～+85℃，实际可用工作温度还受到电池性能、蜂窝通信、结冰及现场安装条件限制。

安装方式采用墙面或侧壁固定，并需要建立可复测零水位高程，同时根据环境配置防撞和防拆措施。

软件平台与数据展示

SIYB智能监测平台按照“城市—区域—道路/地下空间—监测点”的层级管理城市内涝终端。

地图总览可以显示各易涝点当前积水深度、预警等级、设备在线状态和最近数据时间。

实时数据页面显示当前积水深度、水位变化率、电池电压、通信质量和设备状态。

积水过程曲线从事件开始时间持续记录上涨、峰值、稳定和消退全过程。

多点对比功能可将同一道路多个低点、多个下穿通道或不同地下车库水位进行统一比较。

告警管理页面保存事件等级、触发条件、开始时间、最高积水深度、持续时间和恢复时间。

设备健康页面自动标记超量程、突变、漂移、离线、低电、维护和校准状态。

系统支持日报、月报、事件报表、CSV/Excel数据导出以及项目约定的API、Modbus、MQTT等接口。

数据分析与智能应用

城市内涝数据分析的重点不是只统计最大水位，而是还原每次积水事件的形成速度和持续过程。

平台可统计从开始积水到达到第一控制水位所需要的时间，用于评估内涝发展的快慢。

通过上涨速度可以比较不同强降雨事件。例如相似积水深度下，如果某次水位上涨速度明显更快，则交通封控和人员响应时间可能更短。

积水下降速度可以辅助分析排水系统效果。如果排水泵已经启动但水位仍持续上涨，应进一步检查降雨强度、泵站能力、排水口堵塞或外部倒灌。

通过长期历史事件，可统计某个下穿通道一年内出现积水的次数、最高水位、平均持续时间和主要发生时段。

如果同步接入自动雨量，可分析降雨开始、雨强峰值、道路开始积水和积水峰值之间的时间差。

如果同步接入视频，可在严重内涝事件中查看车辆通行、现场水流和道路封控状态，为报警复核提供现场证据。

如果接入泵站运行数据，可形成“降雨—积水—泵站启动—水位消退”的完整事件链。

预警机制与决策支撑

城市内涝预警可采用积水深度、上涨速度、持续时间和设备状态组合形成不同风险等级。

积水深度阈值用于对应不同交通和地下空间风险。例如浅层积水可以进入关注状态，更高水深则按照项目预案提高警告等级。

上涨速度预警用于发现短时间快速积水。当当前水深仍较低但上涨速度明显异常时，可以提前通知管理人员关注。

持续时间判断用于过滤车辆水浪、道路冲洗和短时积水造成的瞬时触发。

严重事件可以采用“水位达到较高控制值+持续一定时间”或“水位持续上涨+高上涨速度”等组合条件。

设备低电、4G离线、传感器突变和异常数据应形成设备故障告警，而不能直接作为真实内涝事件处理。

恢复条件应设置明确回差和持续时间，避免水位在临界位置上下波动导致现场联动设备反复动作。

具体交通封闭、地下空间疏散和人员撤离控制值应由项目管理单位根据道路标高、车型通行条件、应急预案和主管部门要求确定。

现场联动与自动处置

对于道路下穿通道，系统可按照项目配置联动入口声光报警、LED情报板或道闸。

当积水达到关注条件时，可先向管理人员和平台发布预警，并提高终端数据上报频率。

达到项目规定的道路风险水位后，可联动入口警灯或显示屏提示前方积水。

达到正式封闭条件后，可由项目控制系统向道闸或交通控制设备发送联动信号，禁止车辆继续进入积水区。

对于地下车库，可以将水位监测与集水井排水泵、物业平台和门禁管理流程结合。

对于城市隧道，可将积水水位与排水泵站、视频监控和交通诱导系统进行关联。

自动联动必须保留设备执行反馈和人工处置权限，并根据项目明确监测系统、执行机构和责任单位之间的控制边界。

项目实施方案

项目实施前应调查历史内涝记录、最高积水深度、道路横断面、墙体结构、排水口、泵站、车辆通行、道路冲洗、4G信号、电源和人员疏散条件。

根据历史水深和项目控制值确定设备量程、安装位置和有效测量段。

安装位置应选择能够代表主要积水区的墙面，同时避开排水口直冲、车辆剐蹭、道路清扫设备和结构伸缩缝。

现场建立可复测的零水位高程，并将设备零点与道路或地下空间工程高程记录在竣工资料中。

采用耐腐蚀紧固件完成墙面固定，对线缆入口、安装面和结构接缝进行防水密封。

平台配置水位分级阈值、上涨速度、持续时间、事件加报周期、恢复回差、通知联系人和联动规则。

调试阶段采用分级注水或现场参考水尺对关键水位点进行比对，并测试正常、预警、严重和恢复全过程。

同步验证4G弱网、断网缓存、网络恢复补传、低电量和现场联动功能后，再进入正式运行。

运维服务保障

汛期前应对贴壁式终端的固定结构、零点基准、防撞装置、密封、电池和4G通信进行专项检查。

长期潮湿环境下应检查不锈钢结构、紧固件、密封接头和墙面连接位置是否出现腐蚀、松动或渗水。

道路冲洗、车辆碰撞、隧道检修或墙面施工后，应重新检查设备安装基准和有效测量区域。

强降雨和严重积水事件结束以后，应清理泥沙、漂浮物和附着污染，并通过现场水尺或项目认可方法复核水位。

平台持续监测电池电压和通信质量，在电量降低到维护条件前安排电池更换，避免汛期设备失电。

4G网络中断期间设备继续保存现场数据，恢复通信后按照真实时间戳进行补传。

设备更换、零点调整、阈值修改、联动逻辑和维护操作应全部形成版本和时间记录。

项目优势与方案价值

贴壁式结构充分利用下穿通道、隧道和地下空间既有墙体，不需要在道路中央建设独立大型监测设施，降低占道和车辆碰撞风险。

0～10m典型量程可以覆盖从浅层道路积水到部分地下空间较深积水场景，最终有效量程按照安装位置进行确认。

典型±6mm参考误差为城市道路和地下空间积水过程监测提供较细的数据基础。

3.6V、典型76Ah大容量电池和休眠典型≤30μA的低功耗设计，适合不方便长期布置市电的城市监测点。

4G Cat.1通信使分散的下穿通道、地下车库和低洼点可以集中接入远程平台。

阈值、上涨速度和持续时间联合判断，相比单纯一个水位超限条件更适合具有车辆水浪、冲洗和瞬时扰动的城市环境。

本地缓存和断网补传保证地下空间4G短时失联期间积水过程仍可以保存。

声光、泵站、道闸和第三方平台联动能力使设备从单纯“测水位”升级为城市内涝事件感知与处置节点。

平台同时保存水位、质量码、设备状态、告警、处置和恢复记录，使每一次城市内涝事件均形成可追溯数字档案。

应用场景

本方案适用于城市道路下穿通道，在墙面布设终端连续监测积水深度和上涨速度，并可与入口声光、显示屏和道闸联动。

适用于地下车库入口坡道和地下停车空间，对暴雨倒灌、集水井异常和车库积水进行远程监测。

适用于城市隧道，在潮湿、车辆和道路冲洗环境下连续记录积水和设备状态。

适用于城市低洼易涝点，可与自动雨量、视频和泵站数据联合形成内涝事件监测链。

适用于地下商业街、人防工程、地下通道及其他地下公共空间。

适用于市政排水、交通管理、应急管理、物业管理和智慧城市内涝监测项目。

效益分析

监测连续性方面，将人工道路巡查转换为全年连续积水深度和涨速时间序列，提高内涝事件全过程记录能力。

发现效率方面，通过上涨速度和持续时间判断，可以较早识别快速发展的积水过程。

误报控制方面，边缘去抖、持续时间、变化率和质量判断降低短时水浪及冲洗造成的无效告警。

交通管理方面，水位监测可以与显示、声光和道闸联动，为道路封闭和交通诱导提供现场实时数据。

排水管理方面，将积水曲线与泵站和降雨数据结合，可以分析排水系统在不同降雨条件下的运行表现。

运维方面，远程查看电池、通信、在线和质量状态，可以减少大量无目标现场巡检。

数据资产方面，长期积累每个易涝点的最高积水、上涨速度、持续时间和发生频次，有利于后续排水改造和城市内涝治理分析。

标准规范与政策依据

城市内涝、水位自动监测和远程数据采集项目可根据实际适用范围参考GB/T 41368-2022《水文自动测报系统技术规范》。

水文设备的信号与接口可根据项目条件参考GB/T 19705-2017《水文仪器信号与接口》。

具有外壳防护等级声明的现场设备可参考GB/T 4208-2017《外壳防护等级（IP代码）》。

采用Modbus方式进行设备、边缘主机和第三方系统集成时，可参考Modbus Application Protocol Specification V1.1b3。

综合在线管理平台涉及网络安全建设时，可根据项目适用条件参考GB/T 22239-2019《信息安全技术 网络安全等级保护基本要求》。

城市道路、隧道、地下空间和应急管理项目还应结合所在地现行城市排水防涝规划、交通管理规定、地下空间安全管理制度和应急预案执行。

所列标准用于项目设计、选型和监测方法参考，不表示S-WWLT整套产品自动满足标准全部条款或已经取得相关认证。

成功案例

成功案例应以真实实施并获得公开授权的项目资料为准。典型城市道路下穿通道内涝监测项目，可在通道最低区域墙面安装S-WWLT贴壁式水位监测终端，并根据交通管理要求配置入口显示、声光或道闸联动。

项目实施时首先测量道路最低点和设备安装高程，建立零水位基准，再通过分级注水或参考水尺对多个控制水位进行现场比对。

正常天气期间终端按照低功耗模式运行并周期上报水位、电池和设备状态。当强降雨造成通道开始积水后，边缘主机识别水位持续上涨并提高数据上报频率。

当积水达到项目关注条件后，平台形成内涝事件；如果水位继续上涨并达到更高等级控制条件，则根据项目配置联动现场声光、诱导显示或道路控制设备。

随着降雨减弱和排水系统运行，水位逐渐下降。当水位低于恢复值并持续满足规定时间后，系统自动结束本次积水事件。

平台完整保存事件开始时间、水位上涨曲线、最高积水深度、上涨速度、持续时间、联动记录、人工处置和恢复时间，为后续交通管理和排水设施评价提供数据。

以上内容属于基于S-WWLT产品能力编制的典型应用流程，不作为欣仰邦既有客户名称、真实项目业绩或固定量化效果声明。

参考文献

[1] GB/T 41368-2022，《水文自动测报系统技术规范》。

[2] GB/T 19705-2017，《水文仪器信号与接口》。

[3] GB/T 4208-2017，《外壳防护等级（IP代码）》。

[4] GB/T 22239-2019，《信息安全技术 网络安全等级保护基本要求》。

[5] Modbus Application Protocol Specification V1.1b3。

[6] 城市道路下穿通道、地下车库、隧道及低洼易涝点积水监测相关工程技术资料。

[7] 城市排水防涝、积水上涨速度、道路交通管控及内涝事件综合在线监测相关技术资料。