星律科技地埋式积水监测仪助力北京亦庄内涝风险管理实现精准预警

一、城市概况

1.1 地理与水文

北京位于华北平原北端（北纬39°26′~41°03′），总面积16,410平方千米，常住人口2,185万人（2023年末）。亦庄经济技术开发区位于北京东南部大兴区与通州区交界处，规划面积225平方公里，2024年常住人口约18万人，从业人员超过30万人，是北京市唯一的国家级经济技术开发区。

经开区地处凉水河、大羊坊沟、新风河等水系交汇区域，整体地势相对平坦低洼，海拔多在20-30米之间，排水依赖泵站和管网。经开区面临"上防洪水、中防内涝"的排水防涝任务，北有凉水河洪水威胁，内部排水管网在大暴雨工况下超负荷运行风险高。

1.2 气候与降雨

北京属温带大陆性季风气候，年平均降雨量约585mm，汛期为6-9月，降水主要集中在7-8月。2023年7月底北京遭遇特大暴雨（"23·7"特大暴雨），房山、门头沟等地降雨量超过历史极值，城区多处严重积水。2024年"23·7"暴雨一周年复盘显示，城市内涝防御体系持续加强，物联感知能力建设成为重点方向。

二、政策背景

2.1 国家层面政策

• 《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，2021年4月）：到2025年各城市基本形成"源头减排、管网排放、蓄排并举、超标应急"排水防涝体系
• 《"十四五"城市排水防涝体系建设行动计划》（建城〔2022〕36号，2022年4月）：推进海绵城市建设，在城市更新中将解决居住社区积水内涝作为重要内容

2.2 省级政策（直辖市）

北京市推进城市内涝治理和智慧水务建设，要求在排水防涝设施关键节点安装监测设备，构建覆盖全市的积水物联感知网络，提升城市防汛智能化水平。

2.3 市级/区级政策

• 北京经开区智慧水务项目（2024年入选全国2024年度数智开发区建设应用优秀案例）：通过软硬件配套建设构建智能化全域监管体系，致力于解决排水系统超负荷、污水溢流、路面积水等突出问题
• 苍穹数码技术股份有限公司与中国水利水电科学研究院（水科院）联合构建经开区城市内涝综合分析模型，基于DEM地形数据、排水管网GIS数据、历史降雨和积水记录，通过水文水动力模拟实现内涝风险预测

三、项目背景

经开区聚集了奔驰汽车、京东方、中芯国际、GE医疗等数百家世界500强及高新技术企业，形成了以新一代信息技术、高端汽车和新能源智能汽车、生物技术和大健康、机器人和智能制造为主导的四大千亿级产业集群，区域经济活跃度位居全国经开区前列。每到汛期，区内荣华路、科创街、博大路、经海路等多条主干道频繁积水，严重影响企业生产运营和员工通勤——2023年7月一场暴雨造成区内多处路段积水超30厘米，部分企业推迟上班、物流配送中断，对以分钟计算生产效率的高端制造业来说，经济损失颇为可观。

2024年，亦庄智能城市研究院主导的"北京经开区智慧水务项目"成功入选全国2024年度数智开发区建设应用优秀案例，成为全国经开区数字化转型的标杆。然而，内涝综合分析模型的高精度运行需要大量实时积水监测数据作为输入和校核——这正是此前经开区最为薄弱的数据基础。地埋式积水监测仪的部署，将作为智慧水务项目的重要前端感知节点，为内涝模型提供实时、准确的地面积水实测数据。

客户痛点

• 排水系统超负荷运行：经开区排水管网建设年代分布不均——核心区管网多建于2000年前后，设计重现期多为1-2年一遇标准，远低于现行规范的3-5年一遇标准。在极端降雨工况下，管网满载溢流频发，溢流检查井处的路面积水短时难以消退。部分区域地势平缓导致水流速度慢，积水退去时间长达2-3小时，长时间影响交通通行。
• 人工巡查效率低下、覆盖不足：传统汛期依赖网格员和市政巡查人员人工巡视路面积水，但225平方公里的区域面积和数百公里的道路网使人工巡查覆盖范围极为有限。巡查一班次（4人）仅能覆盖约20公里路段，而积水风险点分散在区域各处，巡查车赶到一处时其他位置可能已发生积水。同时响应存在明显滞后——发现积水、拍照上报、等待指令、协调派遣，平均耗时30-60分钟。
• 积水数据与交通管控脱节：积水数据无法实时传递至交通管理部门，导致积水路段信号灯维持正常放行状态，可变情报板无任何提示，车辆持续驶入积水区。2023年曾有车辆在荣华路低洼段涉水熄火，驾驶员被困车内等待救援的险情。企业班车和物流车辆无法获取实时路况，增加了暴雨期间的安全风险和运营不确定性。
• 内涝模型缺乏实测数据校核：苍穹数码与水科院联合构建的城市内涝综合分析模型需要大量实测积水数据作为模型率定和验证的基础，但在此之前，经开区地面实测积水数据几乎为零。模型输入完全依赖理论参数和少量历史记录，预测精度无法验证，对实际防汛指挥调度的指导价值大打折扣。
• 企业生产运营受积水影响大：经开区内半导体、精密制造等企业对生产连续性要求极高，暴雨造成的交通中断直接影响原材料进厂和成品出厂，部分企业的JIT（准时制）生产模式对物流准时性有严格的时间窗口要求。因积水导致的物流延迟可能造成整条生产线的停工，单次停工损失可达数十万元。

解决方案

设备选型

系统架构

系统采用"感知—传输—平台—应用"四层架构，与经开区智慧水务体系深度整合：

第一层（感知层）：地埋式积水监测仪作为前端感知设备，埋设于易积水路面以下。设备采用304不锈钢外壳和特种低温密封工艺，适应北京冬季-20℃的低温环境，确保全年不间断运行。设备通过导水槽结构自动感应路面积水变化，精度达±5mm。汛期模式下数据上报频率为2分钟/次，可在积水初起阶段即完成检测和上报。设备同时监测内部温度和电池电压，当电池电量低于20%时自动发送运维提醒，确保设备持续在线。外壳表面承压设计可承受重型卡车反复碾压，适应经开区物流车辆密集的路面环境。

第二层（传输层）：LoRaWAN无线通信将前端监测数据汇聚至物联网网关，网关经4G/5G网络上传至智慧水务云平台。LoRaWAN技术具有低功耗、长距离、抗干扰的特点，特别适合经开区厂房密集、电磁环境复杂的场景。网关支持断网缓存——通信中断时自动保存数据，恢复后批量补传，确保数据完整不丢失。所有数据传输经过加密处理，符合政务数据安全要求。

第三层（平台层）：智慧水务云平台接收各点位积水数据后，通过GIS地图实时展示全区积水态势，支持按积水深度分级着色——绿色（正常）、黄色（30-50mm注意）、橙色（50-100mm警戒）、红色（>100mm危险）。平台基于历史积水数据和实时雨量数据，结合苍穹数码与水科院联合构建的城市内涝综合分析模型，实现积水趋势的短临预测——未来30-60分钟积水深度变化预测，为应急决策提供前瞻性参考。

第四层（应用层）：预警信息通过多渠道分发——平台推送至防汛指挥大屏和值班人员APP；对接交警系统触发信号灯和情报板联动；通过政务短信和企业服务APP向区内重点企业推送路况预警；同时为内涝模型提供实测数据反馈，持续优化模型精度。系统预留与北京市防汛指挥平台的数据接口，支持数据向市级的统一汇聚。

部署方案

在经开区荣华路（管委会办公楼前段、上海沙龙段）、科创街（京东总部门前段、京东方厂区段）、博大路（奔驰工厂段、物流园区段）、经海路（地铁站周边段、中芯国际段）、文昌大道、永昌路等15处历史易涝点部署地埋式积水监测仪。点位选址经过历史积水记录分析、地形DEM分析和内涝模型模拟结果三重验证，确保"设备装在真正会积水的地方"。

设备施工采用夜间时段（22:00-06:00）进行车道局部半幅封闭——使用水钻开孔、速凝灌浆安装、养护固化工艺，单点施工时间约40分钟，施工完成后2小时即可开放交通。施工方案经经开区交通管理部门审批，全程设置安全警示标识和引导人员。

在经开区管委会大楼顶层和凉水河管理站各部署1台LoRaWAN网关，两台网关互为冗余，覆盖半径2-4公里可实现15个点位的信号全覆盖。平台部署于经开区政务云，通过政务外网与智慧水务系统实现数据互通，并与苍穹数码内涝模型的数据输入接口完成对接——积水监测数据实时注入模型，支持模型在线率定和动态优化。

实施效果

客户评价

"亦庄是国家级经开区，产业层级高、企业要求高，城市运行安全是底线。汛期内涝防治既要保证效果，也要体现科技含量——这正是我们推进智慧水务项目的初衷。星律科技的地埋式积水监测仪部署后，我们真正实现了从'被动抢险'到'主动预防'的转变。设备埋在路面以下，完全不影响车辆通行，数据精度和运行稳定性都达到了预期效果。更重要的是，15个点位的实时数据注入苍穹数码的内涝模型后，模型的预测准确率有了显著提升——以前只能告诉你'要下雨了'，现在可以告诉你'荣华路管委会段未来30分钟积水深度可能达到15厘米'，这对指挥调度的价值是颠覆性的。项目入选2024年数智开发区优秀案例，积水物联感知能力是其中的重要亮点。"——经开区水务管理部门负责人

方案总结

1. 智慧水务的前端感知底座：15个地埋式积水监测点位为经开区智慧水务平台提供了地面实测数据基础，填补了此前内涝监测的物联感知空白，使"智慧水务"从"平台"真正走向"感知+平台"的完整体系。

2. 实测数据驱动内涝模型精度提升：实时积水数据注入苍穹数码与水科院联合构建的城市内涝综合分析模型，实现模型在线率定和动态优化，预测精度较纯理论参数方案大幅提升，为防汛指挥提供了真正可信的前瞻性决策依据。

3. 产业园区防汛标杆方案：针对经开区企业集中、时效敏感的特点，系统实现了从路面积水感知到企业提前预警的全链路闭环，确保高端制造和物流企业的生产连续性不因内涝中断。

4. 适应北京气候环境的可靠性保障：-20℃低温电池设计和特种低温密封工艺确保设备全年不间断运行，经受住了北京夏季暴雨和冬季严寒的双重考验。

5. 降本增效：自动化监测大幅减少了汛期人工巡查的人力投入，从每日40人次降至10人次，节省的人力可用于其他更有价值的城市管理工作。

6. 数智开发区建设的亮点成果：积水实时监测预警能力作为智慧水务项目的重要组成部分，为经开区入选2024年全国数智开发区优秀案例提供了关键支撑，在全国经开区数字化转型中具有示范意义。

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