随着全球气候变化影响加剧，我国多数城市极端强降雨发生频率显著提升，加上城市硬化面积扩张、原有排水管网承载能力不足，城市内涝已经成为影响城市运行安全的核心灾害类型之一。精准高效的积水监测是内涝预警、应急处置和排水调度的基础，当前行业内已经形成多品类、多技术路线的监测设备体系，不同设备适配不同监测场景，以下对主流应用设备分类梳理说明。
一、液位类监测设备
液位监测是城市内涝积水监测最核心的监测方式，通过直接测量积水深度获取内涝核心数据，是当前应用占比最高的设备类型。
1.投入式静压液位计
投入式静压液位计是基于液体静压力原理工作的监测设备，其核心感应部件为压力传感器，使用时直接将传感器探头投入积水中，探头受到的水压大小与积水深度正相关，通过压强换算即可得到实时积水深度。
这类设备的优势在于原理成熟、成本低廉、测量精度较高，一般测量误差可控制在±1cm范围内，同时探头耐腐蚀性能较好，可长期浸泡在城市污水环境中稳定工作，适合安装在城市下穿隧道、下沉式广场、低洼路口等固定积水点长期监测。其缺陷在于探头容易被水中泥沙、杂物堵塞，需要定期清理维护，在水流流速较快的场景下，水流冲击会对测量精度产生一定影响。
2.超声波液位计
超声波液位计属于非接触式监测设备，安装在监测点上方固定位置（如龙门架、路灯杆、墙面等），设备向积水表面发射超声波脉冲，超声波碰到积水表面后反射回设备接收器，通过计算超声波往返传播的时间差，结合安装高度换算得到实时积水深度。
超声波液位计无需接触水体，不会受到水中杂物淤积的影响，维护频率远低于投入式液位计，同时量程范围大，可满足0-10米甚至更大深度的积水监测需求，适合下穿隧道、大型地下车库入口等容易产生较深积水的场景。这类设备的局限性在于，监测精度会受环境温度影响，温度变化会造成超声波传播速度偏移，需要额外温度补偿校正；同时空气中的粉尘、雾气也会衰减超声波信号，大风天气下积水液面波动也会导致测量误差偏大。
3.雷达液位计
雷达液位计同样属于非接触式监测设备，通过发射电磁波（雷达波）接触液面后反射回波，计算波的传播时间得到积水深度。根据技术路线不同，可分为脉冲雷达液位计和调频连续波雷达液位计两类。
相比超声波液位计，雷达液位计不受温度、湿度、气流、粉尘等环境因素的干扰，测量精度更高，误差一般可控制在±3mm范围内，而且雷达波波束更窄，可以穿透一般的遮挡杂物，稳定性远优于超声波方案，近年来在新建城市内涝监测点中应用占比快速提升。同时雷达液位计功耗更低，适合采用太阳能+电池供电的无人值守监测站点，使用寿命可达10年以上，维护成本极低。其短板主要在于设备采购成本较高，对于大面积普及应用存在一定成本压力，另外少量油污或者漂浮杂物遮挡液面，一般不会影响测量，但若遮挡面积过大会产生一定误差。
4.地埋式积水监测仪
地埋式积水监测仪的工作原理基于液介式超声波传感器。它通过测量声波从发射至接收的时间间隔，并结合补偿后的声波声速，来计算声波传输的距离，从而准确测量当前液位高度。当积水达到一定深度时，水位传感器会迅速感应到水位变化，并将信号传输给数据传输模块，实时上传至监测平台或相关部门。
地埋式积水监测仪是一种用于实时监测地下或地表积水情况的设备，广泛应用于城市排水系统、地下停车场、隧道、桥梁等易积水区域。该设备通过传感器采集积水深度、温度等数据，并通过无线或有线方式将数据传输至监控中心，帮助相关部门及时采取应对措施，防止内涝等灾害发生。
5.侧装式积水监测仪
侧装式路面积水仪（以下简称积水仪）是针对路面积水自主研发的一款低功耗高精度积水监测设备。积水仪采用静压式和电导率传感器复合测量技术，通过多模感知融合不同传感器优势，极大提升了道路积水检测的精确性和可靠性。积水仪安装于马路牙石上，无需复杂施工，实现快速部署，且后期运维简便，能有效减少人力和时间成本，为城市道路积水检测提供高效稳定的解决方案。常用于市政道路、公园道路、重要设施（如：变压器等电力设施、机站、变电站等）的积水测量与预警。
二、图像视觉类监测设备
图像视觉类设备通过摄像头获取监测区域的实时画面，结合图像识别算法获取积水深度，同时可直观展示现场内涝情况，为应急指挥提供可视化支撑，是当前内涝监测体系中重要的辅助设备。
1.普通监控摄像头+积水识别算法
利用城市已经建成的天网工程、治安监控摄像头资源，在不新增硬件的基础上，通过AI图像识别算法对监控画面进行分析，可识别区域是否存在积水，大致判断积水深度。这类方式的优势在于可以充分利用已有设施，改造成本极低，覆盖范围广，能够快速实现大面积城市内涝积水态势感知。缺陷在于普通监控摄像头没有标定标尺，识别精度较低，只能大致判断有无积水和大概的积水范围，无法提供精准的深度数据，同时在夜间、大雾、暴雨等低能见度场景下识别准确率大幅下降。
2.标定式视觉监测设备
标定式视觉监测设备是专门针对内涝积水监测开发的专用视觉设备，在监测点预先安装带有刻度的标定标尺，搭配高清摄像头，AI算法可通过识别积水淹没的刻度位置，直接得到精准的积水深度，测量精度可达到±1cm，和传统液位计精度相当。同时设备可实时回传现场画面，指挥人员可以直观掌握现场内涝情况，判断对交通、行人的影响，非常适合在城市主干道、下穿隧道等核心点位部署，兼具监测和可视化双重作用。这类设备的局限性在于，如果标定标尺被杂物遮挡，或者暴雨导致画面模糊，会无法正常识别，另外夜间需要配套补光设备才能正常工作，整体成本高于传统液位计。
3.3D视觉监测设备
3D视觉监测设备采用立体视觉或TOF（飞行时间）技术，可直接获取监测区域的三维点云数据，通过对比无积水时的基准高程数据，计算得到积水深度，不需要额外安装标定标尺，也不受杂物遮挡标尺的影响，可同时测量监测区域内多个位置的积水深度，获取整个区域的积水分布情况，适合应用于大型低洼区域、下沉式商业区等大面积监测场景。这类设备技术门槛较高，成本也相对较高，目前还处于试点推广阶段，尚未大规模普及应用。
三、物联网低功耗监测终端
城市内涝积水监测点大多分布在城市道路、低洼区域，很多位置无法外接供电，需要低功耗物联网终端实现数据采集传输，这类终端是积水监测系统的核心组成部分，负责汇总各类传感器的数据，通过移动通信网络传输到监控平台。
1.NB-IoT低功耗监测终端
NB-IoT是面向低速率物联网应用开发的窄带通信技术，具有覆盖范围广、功耗低、成本低的特点，NB-IoT终端待机时间可达到5-10年，依靠一节电池就可以长期工作，不需要外接电源，非常适合分散式的城市内涝积水监测点部署。而且NB-IoT信号穿透能力强，在地下管井、隧道等信号遮蔽区域也能稳定通信，当前已经成为城市内涝监测终端的主流方案。其不足在于NB-IoT属于低速率通信，只能传输小数据包，无法传输图像视频类数据，仅适合传输液位传感器采集的积水深度数据。
2.4G/5G物联网监测终端
4G/5G终端通信速率高，可同时传输传感器数据和高清视频图像，满足视觉监测设备的传输需求，适合核心点位的综合性监测站点。5G终端还具备低时延的特性，可支持监测数据实时传输，满足应急处置对实时性的要求。4G/5G终端的功耗比NB-IoT高，一般需要外接供电或者搭配更大容量的太阳能供电系统，成本也相对更高，主要用于重点监测区域的综合性站点。
四、其他配套监测设备
城市内涝的发生和降雨量、管网流量、河流水位等因素密切相关，除了直接监测积水深度的设备，还需要配套监测设备完善监测体系。
1.翻斗式雨量计
降雨量监测是城市内涝预警的前项数据，翻斗式雨量计是最主流的降雨量监测设备，通过翻斗承接雨水，每积累一定量雨水（一般为0.5mm）翻斗翻转一次，触发一次计数信号，从而统计得到单位时间降雨量，为内涝预警提供基础数据。翻斗式雨量计技术成熟、成本低，测量精度能够满足需求，一般每个城市都会布设大量雨量监测站点，和积水监测点形成互补。
2.管网流量监测设备
城市排水管网的运行状态直接影响内涝的发生，当前主流的管网流量监测设备为多普勒流量计，分为插入式和非接触式两类，可测量排水管网内的水流流速和流量，帮助管理人员掌握管网排水能力，提前预判管网满溢风险，为排水调度提供数据支撑。多普勒流量计可长期在管网阴暗潮湿环境下工作，测量精度满足调度需求，当前很多城市内涝治理项目中都会在关键管网节点布设这类设备。
3.电子水尺
电子水尺是利用水的导电性原理工作的积水监测设备，在绝缘杆体上安装间隔排列的金属电极，当积水淹没不同电极时，电极之间导通，通过导通电极的位置即可判断积水深度。电子水尺结构简单、成本低、精度较高，安装方便，可直接贴装在墙体、桥墩、路牌等位置，适合快速布设的临时监测点或者低成本固定监测点。缺陷在于如果电极表面积累过多油污、杂物，会影响导电性，导致测量误差，需要定期清洁维护。
五、不同应用场景设备选型对比
整体来看，当前城市内涝积水监测设备已经形成多技术互补的格局，未来随着物联网和AI技术的发展，设备会向更低功耗、更高精度、更低成本方向发展，同时多设备融合、数据协同的监测方案会成为主流，为城市内涝治理提供更精准的数据支撑。
