城市积水监测液位仪使用指南

一、概述

城市积水监测液位仪是用于实时监测城市低洼路段、下穿式立交桥、地下通道、涵洞、停车场等易积水区域水位高度的专用设备。该设备通过液位传感器实时采集积水深度数据，并通过无线通信技术将数据上传至监测管理平台，为城市防汛排涝决策、交通管控和灾害预警提供数据支撑。本指南旨在为用户提供从设备选型到日常使用的通用操作指导。

二、常见液位仪类型及工作原理

城市积水监测液位仪按工作原理主要可分为以下几类：

1.超声波液位仪

超声波液位仪属于非接触式测量仪器，通过发射高频超声波脉冲并接收水面反射回波来计算探头到水面的距离。安装于水面上方，不与被测液体接触，适用于含有漂浮物或腐蚀性较强的积水环境。其测量精度受温度、湿度、水面波动等因素影响，安装时需避开障碍物对声波的遮挡，并加装防波筒以减弱水面波动干扰。

2.雷达液位仪

雷达液位仪同样为非接触式测量设备，通过发射电磁波并接收水面反射信号来测定液位高度。雷达波不受温度、湿度、泡沫、蒸汽等因素影响，具有穿透力强、测量精度高、稳定性好等优点，尤其适用于环境恶劣的室外积水监测场景。调频连续波雷达液位仪精度可达毫米级。

3.压力式液位仪

压力式液位仪基于流体静力学原理工作，传感器安装于水面以下，通过测量水体对传感器产生的静水压力来换算液位高度。液位高度与压力呈线性关系，测量结果不受水质、颜色、泡沫等因素影响。此类仪器适用于水深变化较大、含泥沙量较高的积水环境，但需定期清理传感器表面的淤泥和附着物。

4.电容式液位仪

电容式液位仪利用水和空气介电常数的差异进行测量。液位变化会引起电容值的变化，通过测量电容值可换算出液位高度。此类仪器精度高、响应快，但需确保探头表面清洁，避免油污或结垢影响测量精度。

5.电子水尺（电阻式）

电子水尺采用电极式传感原理，利用水的导电性进行分段测量。沿尺身方向等间距布置多个电极触点，当水位上升至某电极位置时，该电极导通，从而确定水位高度。电子水尺结构简单、成本较低、安装方便，但测量精度受电极间距限制（通常为1cm或2cm），适用于精度要求不高的积水点监测。

三、系统组成

一套完整的城市积水监测系统通常包括以下部分：

液位传感器：核心感知元件，负责实时采集水位数据

数据采集终端（RTU/采集器）：对传感器信号进行采集、处理和存储，具备数据转换、报警判断等功能

通信模块：实现数据远程传输，支持4G、NB-IoT、LoRa、ZigBee等无线通信方式

供电系统：包括太阳能电池板及蓄电池、市电适配器或电池供电模块，确保设备全天候运行

安装立杆与支架：用于固定传感器、采集终端、太阳能板等设备

防护机箱：内置采集终端和蓄电池，具备防水、防尘、防盗功能

监测管理平台（软件系统）：部署于云端或本地服务器，实现数据接收、展示、预警、分析和设备管理

四、安装位置选择

安装位置的选择直接影响监测数据的代表性和设备的运行安全，应遵循以下原则：

选择城市低洼易涝区、下穿式立交桥底部、地下通道入口、涵洞、地下车库出入口等典型积水点位

安装位置应避开排水口、雨水篦子等排水设施，防止监测数据无法反映路面实际积水深度

避开河道、沟渠等流动性水体，以免水流冲刷造成设备损坏

避免安装在地势过高处，确保监测点能有效反映区域积水真实情况

对于无线通信设备，确保安装位置处于通信信号覆盖范围内

安装点应便于后期维护和检修，避免设置在交通密集道路中央或存在安全隐患的位置

对于下穿式立交桥等典型积水点，通常分别在道路最低点及两侧坡道适当位置各布设一套监测设备，以全面掌握积水分布情况。

五、仪器安装

5.1安装方式

立杆式安装（适用于超声波、雷达液位仪）：

开挖基础坑（尺寸建议40cm×40cm×50cm），浇筑混凝土基础，预埋地脚螺栓或法兰盘

混凝土养护达到强度后，安装立杆（通常为直径76mm或89mm的镀锌钢管，高度2.5m—4m）

调整立杆垂直度并紧固法兰螺母

将液位传感器固定于立杆横臂上，传感器探头垂直向下对准水面测量位置

安装太阳能板支架，调整朝向正南（北半球）以保证最佳光照效果

壁挂式安装（适用于涵洞、地下通道墙体）：

在墙面选定位置钻孔，安装膨胀螺栓

将设备支架固定于墙体，确保安装牢固

将传感器安装于支架上，调整至垂直测量姿态

一体化电子水尺安装：

电子水尺通常垂直安装于固定在水底的钢管或槽钢上，设备底部接触池底或安装基面，保持与水底垂直，确保沿程高度与设计水位一致。

5.2传感器安装要点

超声波和雷达液位仪应安装于水面正上方，探头表面与被测水面保持平行

传感器安装高度应根据量程合理设置，确保最高水位不超过传感器盲区，最低水位不低于有效量程下限

超声波液位仪应加装防波筒或静水管，减少水面波动对测量稳定性的影响；传感器探头与防波筒保持同轴，避免偏移造成声波反射干扰

非接触式传感器应避开安装位置的障碍物（如横梁、管道），以免干扰信号传播

压力式液位仪应固定安装于水面以下，传感器探头朝下，确保完全浸没于最低水位以下

所有传感器应安装稳固，避免因风振或车辆通行振动导致测量偏差

5.3线路连接与防护

按照产品说明书正确连接传感器、采集终端、通信模块及供电系统线路

信号线应采用屏蔽电缆，屏蔽层一端接地，减少电磁干扰

所有线缆接头应做防水密封处理，使用防水胶带或热缩管包裹

裸露线缆应穿入PVC管或金属软管加以保护，防止日晒雨淋或鼠咬损坏

机箱内线缆应整齐绑扎，避免松动或短路

六、系统调试与校准

6.1通电检查

完成安装和接线后，进行系统通电检查：

检查供电电压是否正常（太阳能供电系统正常12V或24V）

查看采集终端指示灯状态，确认设备正常启动

检查传感器是否输出有效信号，采集终端能否正确读取数据

检查通信模块是否成功连接网络，数据能否正常上传至平台

6.2零点校准

在无积水状态下（传感器探头处于空气中），将当前测量值设置为零点。不同仪器的零点设置方式有所不同：

超声波和雷达液位仪：通过设定安装高度（探头至安装基面的距离）和当前空高值进行校准

压力式液位仪：将传感器置于空气中，记录当前压力值作为零点基准

电子水尺：确认最低电极恰好位于基准面处，确保电极编号与高度对应关系正确

零点校准应在设备初次安装时和每次维护后重新进行。

6.3满量程校准（如适用）

当条件允许时，可采用人工注水方式对传感器进行满量程验证。向安装位置注水至传感器满量程的50%和100%两个高度，比对实测值与标准尺测量值，误差应在仪器标称精度范围内。如超出允许误差，应检查传感器安装状态或联系厂商处理。

6.4平台联调

登录监测管理平台，确认设备在线状态和实时数据刷新正常

核对现场水位值与平台显示值是否一致（响应时间应在合理范围内）

设置水位报警阈值（如警戒水位15cm、危险水位30cm），测试报警功能是否正常触发

设置数据采集和上传频率（常规可设为5分钟采集、15分钟上传，汛期可加密至1分钟采集）

记录初始安装数据，存档作为设备原始档案

七、操作流程

7.1日常巡视检查

日常巡视应确认以下事项：

目测检查立杆、支架、机箱和传感器外观完好，无倾斜、松动或破损

检查太阳能板表面清洁无遮挡，连接线缆无松动、破损或老化迹象

查看机箱密封条完好，锁具正常，无进水痕迹

检查传感器探头表面清洁，无异物遮挡或水下附着物

查看采集终端和通信模块指示灯状态正常

登录监测平台查看设备在线状态和数据更新情况

7.2降雨期间监测

降雨期间监测工作应重点关注：

实时关注监测平台积水深度数据变化趋势

当积水深度达到预警阈值时，及时确认报警信息并通知相关部门

对持续上涨的积水点加密监测频次

特别注意非接触式传感器在大雨、大雾天气下数据是否正常，必要时启用人工辅助观测

记录降雨期间的设备运行情况和数据异常事件

7.3积水记录与上报

降雨结束后应及时整理积水监测记录：

统计各监测点的最大积水深度、积水持续时间、积水消退时间

对照预警阈值，标注超警戒和超危险水位的点位

将监测记录以日报或专报形式上报至管理部门

如遇数据缺失或异常，应在记录中注明原因

7.4关机与复位（如适用）

非汛期或设备停用期间：

按照设备操作手册的步骤正常关闭系统电源

如为长期停用，应拆下蓄电池妥善保管，定期充电维护

重新启用时应进行全面检查和校准

八、维护与保养

8.1日常维护

为保持仪器的准确性和可靠性，应做好以下日常维护工作：

定期清理传感器探头表面的灰尘、污垢、油污及水下附着物（藻类、贝壳等）

清理超声波或雷达探头表面的结露、冰霜，确保信号发射和接收不受阻

检查太阳能板表面清洁度，及时清除灰尘、积雪、鸟粪等遮挡物

检查机箱内蓄电池接线端子有无氧化或松动，测量蓄电池电压

检查防水密封圈及电缆接头，确保无老化、开裂和进水现象

检查立杆、支架有无锈蚀，及时涂刷防锈漆

8.2定期校准

建议每3—6个月进行一次系统校准，汛期前后应各增加一次。校准方法：

使用标准量具（如钢尺、卷尺）在现场测量实际水面高度

将实际测量值与仪器读数进行比对，计算偏差

偏差超出仪器标称精度时，重新进行零点校准

多次校准仍无法满足精度要求时，应检查传感器状态或联系厂家检修

8.3汛前与汛后维护

汛前维护（每年4—5月）：

全面检查设备安装稳固性和防水密封性

进行系统校准和联调测试

测试通信链路和数据上传功能

检查供电系统（蓄电池容量、太阳能板转换效率）

测试报警阈值触发功能

备足易损备件（防水胶带、线缆、保险管等）

汛后维护（每年10—11月）：

全面检查设备在汛期运行中的异常情况

清理传感器和承水部件上的泥沙和附着物

检查并记录蓄电池健康状态

整理汛期监测数据，分析设备运行状况

对锈蚀部件进行防锈处理

8.4建立维护档案

建立每台设备的维护档案卡片，记录以下内容：

设备基本信息（型号、编号、安装日期、安装位置）

每次维护保养的时间和内容

校准记录（校准日期、校准方法、校准结果）

故障现象、原因分析及处理措施

零部件更换记录（更换日期、更换部件、更换原因）

九、常见故障与排除

9.1设备离线或数据不上传

可能原因：通信信号弱、SIM卡欠费、通信模块故障、供电不足。

解决方法：检查天线是否正常、检查设备信号强度。确认SIM卡状态及资费正常。重新启动采集终端和通信模块。测量蓄电池电压，确认供电系统工作正常。

9.2测量数据明显异常或跳变

可能原因：传感器探头有遮挡物、水面波动剧烈、安装支架松动、电磁干扰。

解决方法：检查并清理传感器探头表面。确认超声波或雷达探头前方无遮挡物。检查安装支架是否松动。检查信号线屏蔽及接地情况。对于超声波液位仪，可增大阻尼系数或延长积分时间。

9.3数值恒定不变

可能原因：传感器损坏、信号线断路、采集通道故障。

解决方法：检查传感器与采集终端之间的连接线是否完好。用万用表检测传感器输出信号是否正常。将传感器拆下在空气中测试零点是否有变化。

9.4供电异常

可能原因：太阳能板被遮挡或损坏、蓄电池老化、控制器故障、线路接触不良。

解决方法：清洁太阳能板表面，检查太阳能板朝向。测量蓄电池端电压（12V系统空载应大于12.5V）。检查控制器指示灯状态。检查所有供电线路连接是否牢靠。

9.5报警误报或漏报

可能原因：报警阈值设置不合理、水位波动导致临界值频繁触发、数据采集频率过低。

解决方法：复核报警阈值设置，必要时调整至合理值。在软件中设置延时确认（如水位超过阈值持续30s再触发报警）。检查数据采集和上报频率是否满足监测要求。

十、安全注意事项

严格按照仪器说明书操作，不得私自更改设备设置和参数

不得随意拆卸设备或进行非授权的维修

登高作业应佩戴安全帽、安全带等个人防护装备

雷雨天气禁止进行设备检修操作

在道路中央或交通密集区域安装、维护时，应设置警示标识并安排专人疏导交通

设备应有良好的接地装置，防止雷击损坏

涉水作业时穿戴绝缘鞋和防水装备

安装和维护时应远离高压线缆

蓄电池更换时应注意极性，防止短路起火