雷達水位計在鐵路涵洞水位監測項目案例

背景：

   鐵路涵洞作為鐵路基礎設施的重要組成部分，在排水和保障鐵路安全運營方面起著關鍵作用。然而，每逢雨季，特別是在強降雨天氣條件下，鐵路涵洞極易出現積水現象。當積水深度超過一定限度時，不僅會影響鐵路沿線的交通秩序，阻礙車輛和行人通行，更嚴重的是可能對鐵路軌道結構造成損害，威脅列車的運行安全。近年來，由強降雨引起的鐵路涵洞因積水過深，導致多趟列車晚點，部分路段甚至被迫中斷運營，造成了巨大的經濟損失。為了及時掌握鐵路涵洞的水位變化情況，提前預警可能出現的積水風險，保障鐵路的安全穩定運行，實施一套精準可靠的鐵路涵洞水位監測項目勢在必行。

目標：

   構建一套鐵路涵洞水位監測系統，利用水位計等設備實現對鐵路涵洞水位的實時、精準監測。具體目標包括：實時獲取涵洞水位數據，監測精度達到 ±0.1毫米；當水位超過設定的警戒閾值時，能夠在 300 秒內迅速發出預警信號，預警準確率達到 99% 以上；通過數據傳輸與處理，在監控中心實時展示水位變化曲線，為相關部門提供決策依據，輔助制定科學有效的防洪排澇措施，確保鐵路涵洞在各種天氣條件下能夠安全運行，較大程度降低因涵洞積水引發的鐵路運營風險。

實施

（1）設備選型與安裝

     經過對多種水位測量技術的綜合評估，選用了雷達水位計作為核心監測設備。雷達水位計基于電磁波反射原理工作，具有精度高、可靠性強、不受天氣和水質影響等優點，非常適合鐵路涵洞復雜的應用環境。在安裝方面，技術人員對鐵路涵洞的現場環境進行了詳細勘察，根據涵洞的結構特點和水流分布情況，確定了安裝位置。一般選擇在涵洞底部水流較為平穩、無明顯障礙物的區域，以確保水位計能夠準確測量水位。安裝時，使用特制的安裝支架將雷達水位計牢固地固定在涵洞壁上，保證其在水流沖擊下不會發生位移。同時，對水位計的測量角度進行了精確調試，使其能夠垂直對準水面，以獲取準確的測量數據。例如在龍宮的安裝過程中，技術人員通過多次實地測量和模擬，確定了距離涵洞入口 6米處、距離底部4.23米高的位置為安裝點，安裝完成后進行了多次校準測試，確保水位計測量精度滿足項目要求。

（2）數據傳輸

     為了實現水位數據的實時傳輸，項目采用了無線通信技術。在每個安裝雷達水位計的涵洞附近，部署了數據傳輸終端設備。該設備通過 RS485 接口與雷達水位計連接，實時采集水位計測量的數據。然后，利用 4G 通信網絡將數據發送至云平臺在轉到監控中心的服務器。為了保證數據傳輸的穩定性和可靠性，在通信網絡方面采取了多項措施。一方面，對 4G 信號覆蓋情況進行了全面測試，對于信號較弱的區域，通過增設北斗設備來傳輸信號；另一方面，采用了數據加密技術，確保傳輸過程中數據的安全性，防止數據被竊取或篡改。

（3）監控中心建設與系統集成

      監控中心是整個水位監測系統的核心樞紐，負責數據的接收、存儲、分析和展示。在硬件方面，配備了高性能的服務器，用于存儲大量的水位歷史數據，并具備強大的數據處理能力，能夠實時對接收的數據進行分析處理。同時，設置了多臺監控終端，方便工作人員實時查看各鐵路涵洞的水位情況。在軟件方面，開發了專門的鐵路涵洞水位監測系統軟件。該軟件具有友好的用戶界面，能夠以直觀的方式展示各涵洞的實時水位、水位變化曲線、歷史數據查詢等功能。通過系統集成，將雷達水位計采集的數據、數據傳輸終端發送的數據以及監控中心的軟件系統進行了無縫對接，實現了整個監測系統的自動化運行。例如，工作人員在監控中心的軟件界面上，可以輕松切換查看不同鐵路涵洞的實時水位情況，通過設置報警閾值，當水位超過設定值時，系統會自動彈出報警窗口，并通過短信、郵件等方式通知相關負責人，方便及時采取應對措施。

    雷達水位計對鐵路涵洞水位的監測精度達到了 0.1 厘米，能夠實時、準確地反映水位變化情況。通過設置合理的警戒水位閾值，系統在水位超過預警值時能夠迅速發出預警信號。在過去的一個雨季中，共成功預警數次，預警準確率達到了 99.5%，有效避免了因涵洞積水過深導致的鐵路運營事故。例如在最近雨季，系統提前 5 分鐘監測到多個鐵路涵洞水位快速上升并超過警戒水位，及時發出預警。相關部門迅速啟動應急預案，對受影響路段采取臨時交通管制措施，安排排水搶險隊伍趕赴現場進行排水作業，成功避免了可能發生的列車運行安全事故，保障了鐵路的正常運營。