1 概述

1.1 背景介紹

我國自十五大（1997 年）以來，全國排水管道建設和城鎮污水收集及處理 能力實現了顯著增長。截止 2018 年全國城市、縣城已經建立污水處理廠 2300 余座，日處理能力達到 1.97 億立方米，排水管道長度達到了 68.3 萬公里。但 管網密度、污水處理廠規模、生活污水集中收集率等核心指標仍和發達國家有 很大差距。

圖 1 截至 2018 年排水管道總長度和污水處理廠總量 

表 1 排水管道和污水處理對比表

目前雖然國家大力建設和改造雨污分流系統，旨在徹底解決城市排水問題， 但在實際中仍存在各種各樣的問題難以解決，比如雨污混接、偷排漏排、管道 堵塞淤積、管道溢流和導致的內澇等問題，下圖對問題的原因進行概括說明。

圖 2 現實中的雨污管道使用情況（分流制）

圖 3 排水管道遇到的現實問題

城市排水管網承擔著城市防汛排澇、污水收集和輸送的任務，是重要的城 市基礎設施之一，它關系到社會經濟穩定發展和人民生活的安定,在保障城市發 展和安全運行中發揮著重要的作用。利用現代信息技術和監測手段，建設智慧城市，是當今世界城市發展的趨 勢，更是生態文明建設的重要內容。隨著河長制、治水提升、海綿城市建設等 新策略先后實施，水務管理的精細化、業務協通化的能力得到不斷提升。同時，新時代的發展對水務的智慧化也提出了更高的要求。因此，對城市雨污排水系 統不僅要建設好，而且要采取有效的監測手段，保護城區的生態環境顯得尤為重要。 通過排水管網系統可以實現對管網分布信息的查詢，通過排水管網系統可以實現對排水管網數據的監測和采集，而智慧排水信息系統可以與排水系統、 排水泵站自動監控系統、城市河道管理系統等共享數據信息，并處理分析數據，實現對排水管網運行狀態的評估、預測，進而完成對排水管網科學有效的調度管理。

1.2 建設內容

本項目旨在排水管網中建設非接觸式雷達流量監測系統，重點監測城市排 水管道內污水和雨水的流速、流向、水位及流量等信息，并通過無線通訊方式 將監測數據實時發送到綜合管理平臺，在平臺中進行數據分析評估以及展示。

1.3 建設依據

1. 《關于加強城市地下管線建設管理的指導意見》-國辦發〔2014〕27 號。

2. 《關于做好城市排水防澇設施建設工作的通知 》-國辦發〔2013〕23 號。 

3. 《城鎮排水與污水處理條例》-第 641 號。 

4. 《城鎮污水排入排水管網許可管理辦法 》-住建部令第 21 號。 

5. 《關于加強城市基礎設施建設的意見》-國發〔2013〕36 號。 

6. 《室外排水設計規范》GB 50014-2006(2014 年版)。 

7. 《城市排水工程規劃規范》GB 50318-2017。 

8. 《城鎮給水排水技術規范》GB 50788-2012。 

9. 《城市排水防澇設施數據采集與維護技術規范》GBT 51187-2016。 

10. 《城市水系規劃規范》GB 50513-2009。 

在上述國家政策和標準規范中，優先采用中華人民共和國標準及排水行業 標準，若有國內標準規范缺項或不完善時，可選用相應的國際標準規范，國家 政策和標準規范應按最新頒布的執行。

2 管網雷達水位監測站系統設計

2.1 結構組成

雷達水位監測站結構組成如下圖所示。

                                                                 鋰電池供電箱                      +                                    雷達水位計及安裝支架

圖 4 雷達水位監測站組成示意圖

雷達水位監測站主要由帶有控制、通訊和供電功能的鋰電池供電系統（含 RTU）、雷達水位計和安裝支架組成。

2.2 主要功能特點

雷達水位監測站所采用的雷達水位計的波束角僅有 8°，可以明顯有效減 少井壁和井內金屬腳踏等所造成多徑干擾，可有效監測 7m 范圍內的窨井水位。 除了監測水位的基本功能外，同時還具有控制、傳輸、儲存、報警等功能。

? 量程：7m 

? 精度范圍：±3mm 

? 低功耗，6-24V寬電壓供電 

? 測量中無需人工介入，可長期無人值守，自動測量 

? 結構簡單、讀數便捷、安裝維護方便、攜帶方便、無機械磨損、壽命長 

? 帶溫度補償功能，可在溫差較大的環境下使用，精度高，適應性強 

? 非接觸式連續測量，不受水體污染，不破壞水流結構，精度高，適應性強 

? 通信功能：支持GPRS,3G,4G，短消息，衛星，433，以太網等多種通信方式。 

? 工作模式：支持實時在線以及定時喚醒等工作方式。 

? 采集功能：水位，雨量，溫濕度，水文，流速，流量，風速風向，閘位， 電池電壓等數據，其它傳感可定制。 

? 遠程管理功能：支持遠程配置，遠程升級，遠程重啟等遠程維護功能。 

? 存儲功能：自帶flash存儲以及TF卡，可永久存儲歷史數據，掉電不丟失。 

? 本地配置：本地支持USB以及WIFI配置，數據查詢，歷史數據導出。 

? 支持多3個中心，可實現“一包多投”功能 ? 支持最高256GB容量TF卡，可作為海量數據存儲器使用。 

? 支持主備信道切換，以及GPRS短信同時上報（短信內容格式可定制）。 

2.3 安裝方式 

雷達水位計通過易拆卸的安裝支架安裝在檢查井的中間位置且位于井蓋正 下方即可，同時需要保證雷達水位計水平安裝。如下圖所示，此種安裝方式易于 RTU 的通訊和后期維護時更換電池。安裝支架采用不銹鋼材質，采用模塊化設計。

圖 5 窨井安裝示意圖

圖 6 安裝現場

2.4設備清單

表2雷達水位監測站設備清單（單站）

2.5設備技術參數

雷達水位計（DX-WLX-2）

水深：

測量范圍：7   

精度：±3mm 

? 天線發射角度（水平和垂直) ：8°

? 電源：DC6V-24V 典型值 12V 

? 平均功耗：≤30mW 

? 信號接口：RS485（Modbus） 

? 防護等級：IP68 

? 工作溫度：-35~80℃（不結冰） 

? 存儲溫度：-35℃-70℃ 

? 外殼材質：鋁合金 

? 安裝方式：螺紋 

? 外形尺寸：直徑：68mm 高：90mm 

鋰電池供電系統(DX-LD-2)

? 數據接口：3 路開關量輸入接口、2 路 4-20mA 模擬量輸入接口、 2 路 RS485 接口、2 路電源輸出接口、1 路繼電器輸出接口 

? 無線通信模塊：支持 GPRS,3G,4G，短消息，衛星，433，以太 網等多種通信方式；支持向三路以上地址發送含不同登錄信息的數據功 能 

? 處理器：32 位工業級 

? 內存：16M，支持最大 256G TF 卡。

? 指示燈：網絡指示燈、WiFi 開關指示燈、運行指示燈、報警指 示燈 

? 按鍵：電源按鍵、WiFi 按鍵 ? 工作溫度：-30—65°C 

? 儲存溫度：-30—65°C 

? 工作濕度：0-95% RH 

? 外殼材質：ABS 

DX-WLX-2 雷達水位計使用聲波反射原理測量水位，適用于水庫、管道、閘 道、 渠道、河道、及各種水工建筑物處水位測量。可用作水位數據采集和水文 自動測報系統傳感器。可配合 DX-RTU-1 遙測終端機使用，遠程監測。DX-WLX-2 雷達水位計與同類產品相比，具有性能可靠、運行穩定、適用范圍廣等點， 即 使在偏遠山區，或者氣候惡劣的條件下也能實現全天候工作。測量穩定可靠， 不受風速、溫度、蒸 汽等條件影響。非接觸式連續測量，不受水體污染 ，不 破壞水流結構，精度高，適應性強。 灌區明渠水位監測，城市供水，排污 水 位監測，管道(井)水位監測。 工作溫度范圍廣，可在溫差較大的環 境下使用。 DX-WLX-2 雷達水位計發射電磁波，電磁波遇到被測液位表面被反射回來，反射 回波被接收并轉換成電信號。水位計會測量電磁波的發射和接收時間差 T，以 及空氣中 傳播速度常數C，通過公式計算出水位計與液面之間的距離L1= CxT/2，輸出的水位值 H=L1-L2。(L1 為渠底或管道底部至水位計的高度，簡稱雷達水 位計安裝高度。)

2.6 安裝支架圖紙

圖 7 俯視圖

圖 8 側視圖

圖 9 支架配件圖