一、任务来源
本项目研究来源于烟台市城市排水服务中心在城市排水设施管理工作中发现的痛点难点，主要针对解决城市下穿隧道、低洼路段雨后积水所引发的各类城市管理问题。本项目由烟台市城市排水服务中心与山东正元数字城市建设有限公司联合研究，烟台市城市管理局推荐。
二、应用领域
在城市管理方面，主要应用于城市的排水系统监控，防洪预警，及时发现和应对积水点，提升城市管理效率；在交通管理方面，可在交通要道和低洼区域布设传感器，实时监测积水情况，保障交通安全，减少因积水引起的交通事故；在社区和物业管理方面：帮助社区和物业管理公司实时监测小区内的积水情况，防止内涝，保障居民安全；在公共设施保护方面，如在地下通道、停车场等易积水区域布设系统，实时监控，预防设施损毁；在农业和农村地区，可在农业灌溉区和农村低洼地带推广应用，帮助农民及时了解积水情况，保护农田，减少洪涝灾害带来的损失。
三、技术原理及性能指标
1.技术原理
雨水警示系统主要由积水监测中心、通信网络、现场监测设备三部分组成，利用前端监控、数据采集设备的数据远传通讯功能和系统软件功能实现。现场监测设备主要包括水位计、视频和Led显示屏等，每个监测点可以接入水位计（电子水尺）和摄像头。通信网络主要将采集到的传感器数据，通过4G/宽带等通讯方式，将数据传输到远程监测中心。
监测中心服务器接收水位监测终端发送的实时数据，以数据、表格、图形等形式显示监测点的数据。能够根据用户自定义的数据报警限值设定进行报警，对出现的预报预警情况进行在低洼区Led提示屏，并在预报预警的处理过程中建立消除机制，保证预报预警得到及时的处理。
应用系统是可运行在互联网上的B/S应用系统，可以通过计算机或手机的网页浏览器输入系统的访问地址，查看监测积水点的相关数据，实现城市内涝积水的24小时全天候信息化、无障碍化管理。
2.性能指标
（1）硬件指标
传感器类型：电子水尺、RTU
传感器水位精度：±1cm
数据传输方式：GPRS、CDMA、4G、5G、光纤等
最小数据采集频率：10s（可根据用户需求设定）
工作温度：-40℃～80℃
供电电源：5～36V DC
平均电流：≤3mA
防护管：304 不锈钢管（50、63mm 供选配）
防水等级：IP68
电极触点：电极触点单排或双排
设计使用年限：5～8 年
（2）系统性能指标
响应时间：前端页面响应时间小于2秒
数据处理能力：每秒处理500条传感器数据
系统可用性：99.9%
扩展性：支持传感器数量扩展至10000个
预警响应时间：≤120s。
数据传输准确率：≥99%。
系统稳定性：连续无故障运行时间≥720h。
环境适应性：能够在-1℃至40℃、湿度99%的环境下正常工作。
（3）安全指标
数据加密：传输过程中采用TLS加密，存储采用AES加密
身份认证：基于Token的用户认证和授权
日志审计：详细的操作日志和访问日志，支持日志审计
四、与国内同类技术比较
使用高精度的电子水尺传感器，能够实时监测雨水积水情况，精度达到±1cm，远高于一般传感器，同时通过NB-IoT、LoRa、4G/5G等先进通信技术，确保数据的实时传输和处理，响应速度快，延迟低。
设备接入采用自主可控的物联网接入平台，同时自主研发包括用户身份统一认证服务与权限管理服务，极大程度确保相关数据的安全性。
系统采用模块化设计，易于集成到相关职能部门的通用管理平台中，支持多种第三方系统对接，支持传感器数量的灵活扩展和多地域部署，能够适应不同规模和需求的城市积水监测。
五、成果创新性、先进性
雨水警示系统在传感器技术与数据处理方面实现了显著创新。通过集成电子水尺，系统突破了传统监测技术的限制，实现了毫米级精度的液位监测。此外，系统的模块化设计使得不同城市和地区能够根据自身需求灵活配置和扩展，大大提高了系统的适用性和可操作性。
在先进性方面，数据传输和处理技术上处于行业前沿，采用了NB-IoT、LoRa等低功耗广域网技术，实现了数据的高效、低延迟传输。物联平台采用实时数据流处理框架，能够高效处理和分析大规模传感器数据。选用嵌入式含总线模块的RTU，并加配工业路由器，实现现场信号接收、数据计算、结果远传和显示设备控制的一系列功能，数据传输及控制，均采用485总线通信，摒弃了开关量（DO）的控制方式，使雨水警示系统有了在LED情报板上高精度实时显示当前水位值的功能，同时重新开发信号对接程序及控制软件并优化了控制逻辑，避免了因前端传感器失真、线路电压不稳等问题导致的雨水警示系统信息发布错误的故障。
此外，系统的用户界面设计借助于最先进的GIS技术和数据可视化工具，提供了直观且高交互性的用户体验。结合高标准的数据安全和系统可靠性设计，该系统不仅在监测精度和响应速度上领先于同类产品，还在整体性能和用户体验上树立了新的标杆。
雨水警示系统可实时监测城区低洼路段的积水水位并实现自动预警。市政管理部门借助该系统可整体把握整个城区内涝状况，及时进行排水调度。城市管理部门通过该系统可获取各路段的实时积水水位，并借助广播、电视、现场LED显示屏、移动终端等媒体为广大群众提供出行指南，避免人员、车辆误入深水路段造成重大损失，能够增强公众对城市管理的信任和满意度，维护和促进社会和谐稳定。

一、推广应用的范围、条件和市场前景
1.推广应用的范围
在城市管理方面，主要应用于城市的排水系统监控，防洪预警，及时发现和应对积水点，提升城市管理效率；在交通管理方面，可在交通要道和低洼区域布设传感器，实时监测积水情况，保障交通安全，减少因积水引起的交通事故；在社区和物业管理方面：帮助社区和物业管理公司实时监测小区内的积水情况，防止内涝，保障居民安全；在公共设施保护方面，如在地下通道、停车场等易积水区域布设系统，实时监控，预防设施损毁；在农业和农村地区，可在农业灌溉区和农村低洼地带推广应用，帮助农民及时了解积水情况，保护农田，减少洪涝灾害带来的损失。
2.推广应用的条件
首先应具备一定的通讯基础设施，如NB-IoT、LoRa、4G/5G网络，确保数据的实时传输，同时需要地方政府的政策支持和资金投入，推动系统在城市管理中的应用。
建立完善的设备维护和数据管理体系，确保系统长期稳定运行。提升公众对积水监测和防洪减灾的意识，增强参与度和配合度。
3.推广应用的前景
通过雨水警示系统的推广，可极大提升城市防灾能力，能够显著提升城市防洪减灾能力，减少因积水带来的经济损失和人员伤亡。同时该系统作为智慧城市建设的重要组成部分，推动城市管理向智能化、精细化方向发展。技系统的推广应用将促进相关技术的不断创新和升级，推动传感器技术、数据处理技术和人工智能算法的发展。
二、存在的问题及改进意见
当前的雨水警示系统在数据传输稳定性和设备维护方面存在一些问题。在恶劣天气或信号覆盖不足的地区，数据传输可能会受到干扰，影响实时性和准确性。此外，传感器设备长期暴露在户外环境中，容易受到自然因素的影响，增加了设备的维护和更换难度以及成本。大规模数据的实时处理和存储也需要强大的计算和存储能力，可能导致系统负载过高。高精度传感器和先进的数据处理技术成本较高，初期部署和运营费用较高，限制了系统的推广范围。用户对新技术的接受度不高以及缺乏统一的技术标准和规范，也可能影响系统的推广和使用效果。
针对这些问题，可以通过增强数据传输稳定性和改进设备耐用性来提升系统性能。优化传输协议并增加数据传输冗余设计，确保在恶劣天气和信号薄弱区域也能稳定传输。同时，选用耐用性更强的传感器材料，增加设备的防护等级，如提升至IP68，以延长设备使用寿命。为了减轻数据处理的负担，可以采用更加高效的计算和存储技术，并考虑使用多种传输方式（如卫星通信）提高传输可靠性。此外，通过推广成本较低的传感器和数据处理方案，降低初期部署和运营费用，提高系统的普及性。进一步增强公众对新技术的理解和接受度，并推动相关技术标准和规范的制定，以确保不同系统之间的数据兼容性和互操作性。