星律科技地埋式积水监测仪在永宁高速实现交通安全突破

一、城市概况

1.1 地理与水文

福建省位于中国东南沿海，地理坐标北纬23°30′~28°22′，总面积12.4万平方千米，常住人口4,183万人。全省山地丘陵约占陆地总面积的80%以上。永宁高速公路（永安—宁化）全长约123公里，是福建省"六纵十横"高速公路网中重要的东西横向通道，连接闽西山区与江西赣南地区。该线路穿越闽中—闽西丘陵与河谷交错地带，海拔起伏在200米至800米之间，沿线地形地貌以低山丘陵、河谷盆地和山间冲积平原为主，地势复杂多变。由于地形条件和排水系统的局限性，永宁高速存在多处地势低洼路段和排水瓶颈点位。福建省高速公路通车里程已超6,000公里。

1.2 气候与降雨

福建属亚热带海洋性季风气候，温暖湿润，雨量丰沛。永安市和宁化县年均降雨量约1,650-1,800毫米，降雨主要集中在每年4-9月的汛期，占全年降雨量的75%以上。该区域受台风和强对流天气影响显著，近十年间多次遭受强降雨和台风袭击：2015年台风"苏迪罗"带来单日降雨量212毫米的极值降水；2022年"龙舟水"期间永宁高速先后发生4处路面积水，累计中断交通近11小时。暴雨期间高速公路低洼路段和桥梁段积水是重大交通安全隐患。

二、政策背景

2.1 国家层面政策

• 《交通强国建设纲要》（2019年9月，中共中央、国务院）：明确推进交通基础设施智能化，提升公路安全运行保障能力。
• 《"十四五"现代综合交通运输体系发展规划》（2022年1月，国务院）：要求提升公路基础设施安全防护能力，推进公路交通运行监测预警体系建设。
• 《国务院办公厅关于加强城市内涝治理的实施意见》（国办发〔2021〕11号）：要求加强城市和交通基础设施内涝监测预警能力建设，推广智能感知设备在易涝点位的应用。
• 《公路安全设施和交通秩序管理精细化提升行动方案》（2022年，交通运输部、公安部）：针对公路积水等安全隐患，要求加强监测预警能力建设。

2.2 省级政策

• 《福建省"十四五"现代综合交通运输体系发展规划》：提出推进高速公路智慧化建设和安全监测，提升公路防汛和应急保障能力。
• 《福建省交通数字化转型行动计划》：推进高速公路智慧化建设，推动物联网感知设备在公路运行安全监测中的应用。
• 福建省交通运输厅要求加强高速公路汛期安全监测，在积水高风险路段部署智能监测设备，提升预警响应能力。

三、项目背景

永宁高速公路（永安—宁化）全长约123公里，是福建省高速公路网"六纵十横"布局中重要的东西横向通道。该线路穿越闽中—闽西丘陵与河谷交错地带，沿线地形地貌以低山丘陵、河谷盆地和山间冲积平原为主，地势复杂多变，存在多处地势低洼路段和排水瓶颈点位。

永安市和宁化县均属于亚热带季风气候区，年均降雨量约1,650-1,800毫米，降雨主要集中在每年4-9月的汛期。两地在近十年间多次遭受强降雨和台风袭击，导致永宁高速多处低洼路段和桥梁段发生严重积水，引发交通事故和交通中断。

高速公路积水事故具有突发性强、后果严重的特点。据交通运输部公路科学研究院统计，积水引发的交通事故致死率是一般高速事故的1.7倍。在永宁高速管养部门的年度风险评估中，积水风险一直位居前三位的安全隐患。

为从根本上解决积水问题，福建省高速公路集团三明管理分公司于2023年启动了"永宁高速积水路段智能监测预警工程"，在全线15处积水高风险路段和桥梁段，统一部署星律科技地埋式积水监测系统。

客户痛点

• 积水形成到发现的时间窗口过长：当暴雨来临时，路面积水可能在15-20分钟内迅速形成，而传统的人工巡查或视频监控往往需要等积水深度达到肉眼可见的5-8厘米以上才会被发现，再加上报告、研判、决策的时间，从积水形成到启动应急响应通常需要30-45分钟。这段时间内，大量车辆已经高速驶入积水路段，事故风险极高。

• 夜间和暴雨期间监测失效：高速公路视频监控在夜间依靠红外补光，有效监视距离一般不超过80米，暴雨天气下镜头被雨水模糊、灯光反射眩光，视频画面几乎无法辨认路况。而低洼路段积水恰恰最容易发生在夜间强降雨期间——这正是监控最薄弱、事故最高发的"重叠高危时段"。

• 桥梁段积水不可预测性强：永宁高速全线共有桥梁57座，桥梁排水系统依赖泄水孔和排水管将桥面雨水排至桥下。泄水孔一旦被杂物堵塞（落叶、泥沙、塑料袋等），桥面会在短时间内快速积水。传统巡检需要养护人员逐一登桥查看，全线路桥巡一次至少需要3-4小时，无法在暴雨天气做到实时监测。

• 缺乏主动预警和联动提醒手段：以往发现积水后，主要依靠电话通知和临时摆放警示标志进行处置，从发现到警示标志到位又需要20-30分钟。在高速公路上，车辆以100km/h速度行进时，驾驶人的有效反应时间极短，更需要的是在积水路段上游数公里处就通过可变情报板发布预警，引导驾驶人提前减速或绕行。

解决方案

设备选型

星律科技地埋式积水监测仪是一款专为道路积水检测设计的物联网传感设备：

系统架构

采集层：在每处积水高风险路段的路面最低点，嵌入安装地埋式积水监测仪。传感器与路面齐平安装，顶部采用304不锈钢承压面板，可承受40吨以上轴载反复碾压。传感器内置扩散硅压力芯片，通过测量水压换算出积水深度，每分钟自动采集一次数据。安装后几乎与路面融为一体，不影响车辆正常通行。

传输层：传感器通过内置的LoRaWAN/NB-IoT双模通信模块，将积水深度数据无线发送至路侧LoRaWAN网关或NB-IoT基站。永宁高速沿线已有良好的NB-IoT网络覆盖（依托高速公路光纤通信硅芯管沿线的4G/5G基站），同时部署少量太阳能供电的LoRaWAN网关作为NB-IoT的补充，形成双链路冗余通信保障。

平台层：积水数据汇聚至福建省高速公路集团三明管理分公司的道路安全监测平台。平台实时显示全线15个积水监测点的水位变化曲线，当任意点位积水深度超过预设阈值（5cm预警、10cm告警、20cm严重告警）时，平台自动触发三级应急预案。

联动层：平台通过与高速公路现有的交通控制系统接口对接，自动联动以下设备：积水点上游1-3公里处的可变情报板（VMS）自动显示"前方积水 减速慢行"或"前方积水 禁止通行"提示；路侧广播自动播报预警语音；养护人员手机APP同步收到处置工单；必要时联动信号灯系统实施车道管控。

部署方案

• 监测范围：永宁高速全线15处积水高风险点，其中低洼路段11处、桥梁段4处
• 安装位置：每个积水点路面最低处（通过路面标高测量精确定位），每处安装1台
• 部署数量：15台地埋式积水监测仪，配套5台LoRaWAN网关
• 安装工艺：路面开槽（深8cm×宽15cm×长25cm）→ 嵌入传感器底座 → 环氧树脂灌注固定 → 与路面齐平打磨 → 标线恢复，单点安装耗时约2小时，无需封闭车道施工

实施效果

系统于2023年8月投入运行，经历2023年汛期（8-9月）和2024年春季降雨季（3-4月）的实战检验：

运行6个月，系统累计触发积水告警23次（5cm预警14次、10cm告警7次、20cm严重告警2次）。每次告警均在积水形成初期（3分钟内）即自动联动上游可变情报板发布警示信息，驾驶员提前获得预警，有效避免了车辆高速通过积水路段造成的失控追尾事故。2023年9月台风"海葵"外围暴雨期间，K75处积水深度达到32厘米，系统在积水超过5cm时即启动预警，超过20cm时联动发布"禁止通行"指令，养护人员及时到场疏导，暴雨结束后30分钟积水消退恢复通行，全程未发生任何车辆涉水事故。

客户评价

"以前一到大雨天我就睡不着觉，电话打到手软——哪个路段积水了？多深？要不要封路？信息全都是模糊的、滞后的，只能凭经验判断，风险很大。自从装了星律科技这套积水监测仪，我每天早上打开手机就能看到全线15个积水点的水位情况，实时曲线一目了然。尤其是自动联动可变情报板的这个功能，以前需要人在监控室手动打字发信息，现在系统自己干了，反应速度比人快得多。去年那场台风天，K75水位一路上涨，系统步步为营地推送预警，从5厘米到32厘米全流程可追溯，我们调度起来心里有底，路上司机也提前收到了提示，没有发生任何事故。这就是科技的力量。"

—— 福建省高速公路集团三明管理分公司 · 郑科长

方案总结

• 分钟级感知，实现极速响应：地埋式积水监测仪每分钟自动采集积水深度数据并通过无线网络即时上报，将积水发现时间从传统人工方式的30-45分钟压缩至1分钟以内，为应急响应抢占了黄金时间窗口。
• 自动联动预警，形成管理闭环：从传感器检测到可变情报板提示、路侧广播告警，全流程自动化执行，无需人工操作，实现"检测→告警→发布→处置"的完整闭环管理，大幅压缩预警传播链路的时间延迟。
• 工业级可靠，安装即忘：IP68防护等级+304不锈钢外壳+40吨承载能力，设备嵌入路面后与道路融为一体，不受雨雪冰冻、车辆碾压、路面清扫等干扰。内置锂电池续航3年以上，真正做到免布线、免供电、免维护。
• 精准量化，数据支撑决策：±2mm级测量精度让管理者从"大概多深"的主观判断升级为"精确到毫米"的量化监测，积水变化趋势曲线为排水系统改进和养护计划制定提供了客观数据支撑。
• 夜间暴雨不断电、不掉线：不受光照和天气条件限制，在暴雨、暴雪、夜间等一切极端条件下同样稳定工作，解决了传统视频监控在积水高危时段反而失能的根本性矛盾。

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