一．引文
地下管网是城市水系统的核心组成部分，其流量与水质的稳定直接关系到城市供水排水安全、生态环境保护及民生保障。流量水质监测设备作为地下管网运行状态的感知载体，通过精准采集管网内水流数据与水质指标，为管网运维、故障排查、水质管控提供数据支撑，成为现代城市管网智能化管理的关键技术装备。
二．监测原理
地下管网流量水质监测设备以多传感器融合技术为核心，结合数据采集、传输与处理模块，实现对管网内水流及水质的实时在线监测。
多普勒超声波流量计是是利用声波在流体中传播的多普勒效应，通过测定流体中运动粒子散射声波的多普勒频移，即可得到流体的速度，结合内置压力式水位计，利用速度面积法，即可测量液体的流量。电磁流量计基于法拉第电磁感应定律工作，其核心原理是，当导电液体（如水、污水等）在磁场中作切割磁力线运动时，会在垂直于磁场和流体流动方向的两端产生感应电动势（电压），该电动势大小与流体的平均流速成正比。
水质监测单元集成多种水质传感器，将水中目标污染物浓度、理化指标转化为电信号，传感器探头与水样直接接触，通过检测电信号的变化量对应得出pH值、浊度、余氯、化学需氧量、氨氮等水质指标数据。
数据处理模块将流量与水质传感器采集的电信号进行放大、滤波、模数转换，转化为可识别的数字信号，再通过无线通信模块将数据上传至云端监测平台，同时设备本地具备数据存储功能，可在网络中断时保存监测数据，保障数据的连续性与完整性。
三．核心技术参数
研究人员经大量现场测试与实验室验证，确定了地下管网流量水质监测设备的核心技术参数，参数设置需兼顾管网运行特点与监测需求，同时满足户外复杂工况的使用要求。流量监测参数方面，多普勒超声波流量计流速测量范围：0.02-5m/s（可扩大），流速测量精度：±1%±0.01m/s ，分辨率：1mm/s，水位测量范围0-10m（可扩大），水位测量精度：±1cm 分辨率：1mm，流量测量范围：0.001-999999999m3/h ，流量测量精度：±2-3%（根据断面形态有所不同）， 分辨率：0.001m3/h ，可捕捉管网内低速流与高峰流的流量变化，数据采集频率可根据需求调节，调节范围为5-60分钟/次。水质监测参数需覆盖管网水质管控的关键指标，pH值测量范围为0-14、精度±0.1，浊度测量范围0-1000NTU、精度±5%FS，余氯测量范围0-2mg/L、精度±0.05mg/L，化学需氧量精度±5%FS，氨氮测量精度不低于10%，传感器响应时间不超过30秒，确保水质异常时可被快速捕捉。设备运行参数方面，工作电压为DC12-24V，支持太阳能与市电双供电模式，适应地下管网井室、户外泵站等无稳定市电的场景，工作温度为0℃-60℃，防护等级IP68，可在潮湿、多尘、有腐蚀性的管网环境中长期稳定运行，无线通信方式支持4G/5G、北斗等，满足不同城市管网布局的传输需求。
四．技术优势
地下管网流量水质监测设备凭借适配性强、监测精准、运维便捷的技术特点，相较于传统人工监测与单一指标监测设备，在管网管理应用中展现出显著的技术优势。设备采用非接触式或浸入式安装方式，无需对原有管网进行大面积改造，仅需在管网井室、节点处预留安装位置即可完成布设，安装过程耗时短、对管网正常运行无影响，同时设备体积小巧，可适配不同空间大小的管网设施，解决了地下管网安装环境复杂的问题。设备实现流量与水质指标的同步监测，打破了单一设备仅能监测单项指标的局限，将管网水力特性与水质状况结合分析，能更全面反映管网运行状态，且监测精度高、数据稳定性强，可有效识别管网内微小的流量波动与水质变化，为管网漏损检测、水质污染溯源提供精准数据支撑。
五．应用场景
1.在城市供水管网中，设备被布设在市政主管道、小区入户管道、泵站出口等关键节点，实时监测供水流量与水质，通过流量数据分析管网漏损区域，结合余氯、浊度等指标判断供水水质是否达标，及时发现因管道老化、破损导致的水质污染问题，保障城市供水安全。
2.在城市排水管网中，设备主要应用于雨污合流管、污水干管、工业园区排水口等位置，监测污水流量与污染物浓度，掌握污水排放规律，识别超标排污行为，同时在降雨期监测雨水与污水的混合流量，为雨污分流改造、调蓄池调度提供数据依据，提升城市排水防涝能力。
3.在水环境治理领域，设备被布设在河流入河排污口、市政管网末端、污水处理厂进水口等位置，对排入自然水体的污水进行流量与水质监测，精准掌握排污口的排放规律与污染物总量，为流域水环境质量考核、污染溯源治理提供数据支撑，助力水生态环境改善。
4.此外，在工业园区管网中，设备可对工业废水排放进行实时监测，及时发现废水超标排放问题，防范工业废水对城市管网与水环境造成污染，保障工业园区与城市水系统的协同运行。
六．总结
地下管网流量水质监测设备作为城市管网智能化管理的核心装备，其技术发展与应用推广对提升城市水系统管理水平、保障水安全具有重要意义。
