从“三本账”到智慧运维：看光谱技术如何助力城市排水系统提质增效？

基于该技术打造的监测终端，充分适配排水系统的使用场景，体积控制在保温杯至保温瓶之间，具备多项核心性能优势：其一，数据获取效率高，可实现秒级响应，快速捕捉水质变化;其二，抗干扰能力强，能在复杂的地下管网环境中稳定工作;其三，检测参数全面，可同时监测有机污染物相关的COD 指标、无机污染物相关的电导率、反映水体洁净度的浊度，以及氨氮等特征指标，多维度呈现水质状况与具体信息。

在设备结构与供电方面，该监测终端设计极为简洁，整体结构尺寸仅相当于几支笔搭建起来的大小，核心流程为“光源 - 待测液体 - 传感器”，简单的结构使其在井下环境中能有效抵御温度变化、撞击等因素带来的信号波动，保障长期稳定运行;同时，设备供电需求简单，进一步降低了井下部署难度。

孙常库介绍到相较于传统监测技术与国外进口设备，该量子点光谱传感技术展现出显著优势：

对比传统光电传感器，传统设备长期应用于水厂等场景，仅能实现单一波长的检测，而水体中污染物种类丰富，不同污染物对应的波长存在差异，无法全面捕捉水质信息。量子点光谱传感技术则能覆盖紫外、可见、近红外波段，不仅可获取水体中各类物质的特征信息，还能捕捉干扰物在不同波段的响应，通过多波段数据融合，更精准地描述水质状况。

对比国外进口光谱设备，在体积上，该技术的整套设备(含控制单元与探头)体积远小于进口设备的单个探头;在功耗上，该设备功耗不足1 瓦，而传统进口设备功耗约 20 瓦。这两大优势使其能适配马路上等空间有限、供电条件复杂的监测点位，无需依赖外部复杂供电与庞大安装空间，可自主完成供电、数据采集与传输，实现更广阔区域的监测覆盖，在全球该领域技术中处于领先前沿水平。

此外，该监测设备还针对现场实际应用场景优化了多项特性：

安装便捷性高，单个监测点位的安装时间约1 小时，一条线路的监测设备布设可在 1 天内完成，大幅提升部署效率。

应用场景广泛，凭借小巧便携的特性，可灵活安装于各类管网、排口泵站、调蓄池等不同排水设施中。

自检能力完善，设备内置约40 种传感器，可实时监测自身运行状态，一旦出现异常便会第一时间触发报警，保障设备稳定可靠工作。

数据稳定性优异，通过多台设备同步部署于排水管网的测试可见，设备间数据一致性良好，为区域水质排查中各监测点数据的关联性分析提供可靠保障，其在多个典型场景测试中，相关系数平均值达0.97、极小值为 0.967，系统偏差仅 3%;同时，设备具备出色的抗氯离子干扰能力与颗粒物分离能力，在沿海城市排水系统监测中优势显著 —— 沿海城市常面临海水倒灌导致排水系统中氯离子含量升高的问题，传统化学检测法需先去除氯离子才能准确检测，而该技术可直接规避氯离子干扰，无需额外处理流程，即可获取连续、准确、可靠的水质数据。

有了先进可靠的技术作为支撑，如何将其有效应用于实际场景、系统性地解决排水管理中的顽疾，就成为检验其价值的最终标准。

以下是芯视界在多个城市的实践案例，充分展示了该技术从精准诊断走向系统治理的可行路径与显著成效。

03.落地应用与成效：从精准诊断到系统治理

孙常库说到，芯视界凭借在光谱传感技术领域的深厚积累，研发出一套集传感终端等设备于一体的完整水障检测水缸传感系统方案，该方案通过四位一体模式，实现全面监测。其应用范围广泛，无论是城市中的排河口、排污通道管网、排污单位，还是重大水体等各个角落，都能安装这套排水系统。

在实施过程中，首先进行本底排查，建立底账;接着梳理水账，摸清整个区域的水变化情况，先从大区域逐步锁定到小区域，再聚焦到具体管段;最后借助 CCTV 等手段排查具体管段问题，从而为后续工程改造提供精准建议，以最小成本解决管网问题。而且，改造完成后，该监测系统还能持续评估改造效果，明确成效优劣与问题所在，形成一个持续的全面监测闭环。

在系统方案的具体功能方面，涵盖点线面体智慧溯源排查。点层面实现排口监督与突发事件快速反应;线层面助力河道治理与污染溯源，对事件进行追溯与预警预测;面层面推动城市地表水、排水系统及流域管理;体层面达成源、厂、网、河一体化数字孪生管理。

该智慧监测系统具备精准、提质、降本、长效优势，能精准识别问题区域，快速高效排查治理，降低成本并建立长效感知体系，赋能智能运营监管。

在实际案例应用中成果丰硕。芯视界深度参与上海“第三轮” 雨污混接普查和整治工作，2024 年，芯视界基于量子点光谱传感技术，参与制定雨污混接排查方案，并深入开展市级和区级重点问题泵站排水系统排查工作。利用技术优势，快速缩小排查范围，精准锁定问题区域和管段，整体工作效率提升 40% 以上，投资成本降低 30% 以上。此次行动覆盖 50 多个排水系统，监测设备达 1000 多台次，管网监测长度近千公里，覆盖范围超百平方公里。

在上海某区“户网河” 一体化监管项目中，分四步实施。第一步，收集资料并明确目标，确定排查边界，掌握区域本底情况;第二步，确定关键节点并划分片区，分区进行监测拓扑与水质水量监测;第三步，定量评估确定重点区域，通过水质水量解析识别改造重点;第四步，建立长效监测、评估与预警机制，对改造后效果进行验证，实现雨污混接预警。

自2023 年起，项目采用量子点光谱传感设备赋能管网排查工作，并融入排水系统一体化监管平台，借助实时数据分析进行动态判识，显著提升管网排查、养护和运维工作的效率与效果。项目以水质达标为排水系统提质增效目标，基于量子点光谱水质监测判识排水系统问题，实现清污识别，通过典型区域分级监测，精准诊断排水管网健康状态，取得良好成果。

编辑：赵凡