窨井液位监测是排水防涝、管网运行监测里最常见的一类点位。和水厂、泵站里的液位计不同,窨井是一个潮湿、密闭、有腐蚀性气体、水面还经常漂着杂物的狭小空间,而且大多数点位没有市电。所以选液位计时,除了精度,更要看它能不能在井下长期稳定工作。

三类液位计的测量原理 #

雷达液位计(非接触) #

向水面发射微波,按回波时间(或频率差)计算距离,再换算成液位。微波在空气中的传播几乎不受温度、湿度和井内气体成分影响,不接触水体,所以不怕污水腐蚀、淤泥包裹和杂物缠绕。

超声波液位计(非接触) #

原理与雷达类似,但发射的是声波。声速会随温度变化,井下的水汽、冷凝水和水面泡沫会吸收或散射声波,测量容易跳变;探头附近还有一段测不到的盲区。

投入式(压力式)液位计(接触) #

把压力传感器沉到井底,用水压换算水深。优点是不受水面泡沫和漂浮物影响,满管、压力流时也能测;缺点是长期泡在污水里,容易被淤泥覆盖、被杂物缠绕,需要定期清理和校准。

井下工况下的对比 #

对比项雷达超声波投入式(压力)
是否接触水体否否是
水汽、冷凝影响小大无
泡沫、漂浮物影响小大无
淤泥、缠绕影响无无大
满管 / 压力流不能测满管以上水位不能测满管以上水位可以
日常维护少较少需定期清淤、校准
安装井口下方挂装井口下方挂装沉底固定,走线入井

结论很直接:常规排水窨井优先选雷达液位计;需要掌握满管后的压力水头(比如倒虹管、压力管段)时,再在雷达之外补一个投入式传感器。

选型时还要看的四件事 #

1. 供电方式 #

大多数窨井附近没有市电,终端需要电池供电。这时要看的不是电池容量,而是「上报频率 × 信号质量」下的实际续航:信号差的井位,每次联网耗电会成倍增加。平时低频上报、液位越线后自动加密上报,是兼顾续航与预警的常见做法。

2. 通信方式 #

城区窨井常用 NB-IoT 或 4G Cat.1。井盖是金属的,井下信号会明显衰减,安装前必须到现场实测信号,弱信号点位要调整天线位置或改用信号更好的运营商。网络中断时,终端应能在本地缓存数据、恢复后补传,否则一场暴雨过后数据就会断档。

3. 防护等级与防爆 #

井下长期高湿,还可能被短时淹没,终端整体防护等级要满足浸水要求。污水井、合流制井里有沼气等可燃气体,有防爆要求的项目要确认产品具备相应的防爆认证。

4. 安装方式 #

雷达液位计一般用支架挂装在井口下方,波束正对水面,要避开爬梯、进水管正下方和井壁凸起,否则会测到假回波。井深、井径决定支架长度和安装角度,最好安装前先下井看一眼。

选点比选设备更重要 #

同样的液位计,装在代表性差的井位,数据再准也用处不大。一般优先考虑:

  • 易涝点上游最近、能代表这段管网水位的检查井;
  • 干管汇合节点、汇水末端;
  • 下穿通道、低洼路段周边的雨水井。

阈值也不能全网一刀切:干管与支管、平缓段与瓶颈段的预警液位应分别设置,并和处置流程(谁接单、多久到场)一起定下来。

常见问题 #

窨井液位监测为什么推荐雷达液位计? #

窨井内湿度高、水面常有泡沫和漂浮物,超声波容易受水汽和泡沫干扰;投入式传感器长期浸泡在污水中容易被淤泥覆盖和缠绕。雷达液位计不接触水体、受水汽影响小、日常维护少,更适合常规排水窨井的长期在线监测。

雷达液位计能测满管以后的水位吗? #

不能。雷达测的是到水面的距离,管道满流后水面进入管内,液位计只能看到「已满」。需要知道满管后的压力水头时,可以在同一井位补装投入式压力传感器。

没有市电的窨井怎么供电? #

一般用电池供电的低功耗终端,平时低频上报,液位越线后加密上报。续航要按现场实测信号和上报策略估算,弱信号井位耗电会明显增加。

井下信号差怎么办? #

安装前先实测 NB-IoT / 4G 信号,信号弱时调整天线位置、选择信号更好的运营商;终端需具备断网缓存与恢复后补传能力,保证数据连续。

参考标准与文献

  1. GB 50014-2021《室外排水设计标准》
  2. CJJ 68-2016《城镇排水管渠与泵站运行、维护及安全技术规程》
  3. GB 4208-2017《外壳防护等级(IP 代码)》

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