城市管网排污是水环境治理的关键环节，其水质状况直接影响下游水体生态安全。城市管网排污水质监测系统通过整合物联网、自动化控制、数据传输等技术，构建起从前端感知到后端管理的全链条监测体系，为污染防治提供精准数据支撑。
系统构成
城市管网排污水质监测系统由前端感知层、数据传输层和平台应用层三部分构成，各层级协同运作实现水质动态监测。
前端感知层是系统的数据采集核心，集成多种水质传感器与监测设备。工程师设计的投入式传感器可直接浸入污水中，监测电导率、pH 值、溶解氧、浊度、温度等常规五参数，同时对 COD、氨氮等关键污染指标进行实时测量。这些传感器采用 IP68 防护等级设计，能适应管网内复杂的水质环境，减少淤泥、杂物对探头的损害。部分场景下，浮标式监测设备被用于管网节点或小型排污口，其搭载的多参数传感器通过机械转动自清洁装置维持监测稳定性，配合太阳能供电模块实现长期无人值守。岸边式监测站则适用于大型排污口，通过采水单元抽取水样，经预处理后分配至检测单元，可集成更多分析模块，满足高精度监测需求。
数据传输层承担着数据从前端到平台的中转功能。监测设备通过 RS485 接口与遥测终端连接，终端搭载的通信模块支持 GPRS、4G 等多种无线传输方式，也可通过以太网等有线方式传输数据。研究人员采用的通信协议确保数据在传输过程中的稳定性与完整性，当监测点分布较广时，系统可通过 “一包多投” 功能将数据同步发送至多个管理中心，避免信息延迟。部分区域还可借助 LoRa、NB-IoT 等低功耗网络，降低偏远监测点的运行成本。
平台应用层是数据处理与管理的中枢，云端数据平台整合了实时监控、历史数据存储、异常预警等功能。管理人员通过电脑端或移动设备登录平台，可查看各监测点的实时数据与历史曲线，平台自动生成的报表为污染趋势分析提供依据。当某项指标超出预设阈值时，系统会立即触发报警机制，通过短信、平台推送等方式通知相关人员，以便及时采取干预措施。平台还支持与城市现有管理系统对接，通过数据共享提升综合治理效率。
核心功能
实时监测是系统的基础功能，通过密集布点实现管网水质的全方位感知。在城市管网的关键节点、排污口等位置，传感器按设定频率采集数据，数据经处理后同步上传至平台，使得管理人员能够实时掌握 COD、氨氮等指标的动态变化。对于管网内水流不稳定的区域，系统可通过调整采样频率提高数据代表性，确保监测结果能反映真实水质状况。
预警与溯源功能为污染治理提供精准指引。系统通过建立水质参数模型，对数据进行智能分析，当发现指标异常波动时自动锁定异常区域。技术人员借助网格化布点形成的监测网络，结合管网拓扑图追溯污染源头，快速定位偷排、漏排等问题。例如，当某一区域氨氮浓度突然升高时，系统可通过周边监测点的数据对比，缩小排查范围，为执法监管提供方向。
远程管理功能降低了系统运维成本。运维人员通过平台可远程配置设备参数、升级系统程序，减少现场操作需求。设备自带的存储模块可缓存历史数据，即使在网络中断时也能保证数据不丢失，网络恢复后自动补传。对于需要定期校准的传感器，系统会提前推送维护提醒，确保监测精度。
技术特点
系统采用模块化设计，各组件可根据监测需求灵活组合。常规五参数传感器与 COD、氨氮等专项传感器可自由搭配，满足不同区域的监测重点；传输模块支持多种通信方式切换，适应城市不同区域的网络条件。这种设计不仅降低了初期建设成本，也为后续功能扩展提供便利，新增监测参数时无需重构系统。
数据安全性与标准化是系统互通的关键。传输过程中采用加密协议防止数据泄露，平台符合行业数据存储标准，确保历史记录可追溯。系统支持 Modbus、SL651 等通用协议，能与环保、市政等部门的管理系统无缝对接，打破数据壁垒，为跨部门协同治理提供支撑。
应用场景与优化方向
在城市生活小区排污口，系统通过监测液位、COD 等指标，及时掌握生活污水排放状况，为污水处理厂的运行调节提供依据；在工业集中区管网，重点监测重金属、有毒有机物等特殊指标，防止工业废水超标排放；在市政管网交汇处，通过多点联动监测，快速定位管网破损、混接等问题。
未来，系统可向智能化与精细化方向升级。研究人员正在探索将人工智能算法引入数据处理，通过分析历史数据预测水质变化趋势，提升预警的前瞻性；采用更小型化的传感器实现高密度布点，结合管网数字孪生技术，构建更精准的污染扩散模型。同时，降低设备成本、简化维护流程，将推动系统在中小城市的普及，为全域水环境治理提供更全面的技术支撑。
