在2025(第十七屆)上海水業(yè)熱點(diǎn)論壇上，智能傳感高級(jí)工程師、芯視界(北京)科技有限公司副總裁孫常庫(kù)在題為《光譜傳感賦能排水系統(tǒng)智慧運(yùn)管探索與實(shí)踐》的演講中強(qiáng)調(diào)，實(shí)現(xiàn)“水賬”的精準(zhǔn)感知與實(shí)時(shí)解析，是打通排水系統(tǒng)智慧化“最后一公里”的核心。

他指出，水質(zhì)數(shù)據(jù)作為“水賬”中最復(fù)雜且信息密度最高的維度，亟需具備多參數(shù)同步監(jiān)測(cè)、強(qiáng)抗干擾和良好一致性的新一代傳感技術(shù)，而光譜技術(shù)的突破，正為這一需求提供了前所未有的解決方案。

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程進(jìn)入以“存量提質(zhì)增效”為核心的新階段，排水系統(tǒng)作為城市的“毛細(xì)血管”，其健康高效運(yùn)行已成為提升城市韌性、改善人居環(huán)境的關(guān)鍵。

面對(duì)傳統(tǒng)人工運(yùn)維方式難以應(yīng)對(duì)的管網(wǎng)老化、數(shù)據(jù)缺失、溢流內(nèi)澇頻發(fā)等復(fù)雜挑戰(zhàn)，智慧排水已成為重要的發(fā)展方向。

在這一過(guò)程中，以“底賬、管賬、水賬”為核心的“三本賬”體系，逐步成為系統(tǒng)診斷與精細(xì)化運(yùn)維的基石。其中，“水賬”因能夠動(dòng)態(tài)反映水質(zhì)、水量與水位的真實(shí)狀態(tài)，成為識(shí)別外來(lái)水入滲、污染來(lái)源和運(yùn)行效能的關(guān)鍵突破口。

在2025(第十七屆)上海水業(yè)熱點(diǎn)論壇上，智能傳感高級(jí)工程師、芯視界(北京)科技有限公司副總裁孫常庫(kù)在題為《光譜傳感賦能排水系統(tǒng)智慧運(yùn)管探索與實(shí)踐》的演講中強(qiáng)調(diào)，實(shí)現(xiàn)“水賬”的精準(zhǔn)感知與實(shí)時(shí)解析，是打通排水系統(tǒng)智慧化“最后一公里”的核心。

他指出，水質(zhì)數(shù)據(jù)作為“水賬”中最復(fù)雜且信息密度最高的維度，亟需具備多參數(shù)同步監(jiān)測(cè)、強(qiáng)抗干擾和良好一致性的新一代傳感技術(shù)，而光譜技術(shù)的突破，正為這一需求提供了前所未有的解決方案。

01.城市排水系統(tǒng)智能化轉(zhuǎn)型：背景與趨勢(shì)

當(dāng)前，我國(guó)市政基礎(chǔ)設(shè)施的智能化轉(zhuǎn)型已上升到國(guó)家戰(zhàn)略層面。2025年召開(kāi)的中央城市工作會(huì)議及國(guó)務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于深入實(shí)施“人工智能+”行動(dòng)的意見(jiàn)》均明確要求，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)，推動(dòng)排水系統(tǒng)等市政設(shè)施的智能化改造升級(jí)，以提升城市運(yùn)行的安全性和效率。

孫常庫(kù)介紹到我國(guó)排水管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模龐大，總長(zhǎng)度已超過(guò)95.25萬(wàn)公里，建成區(qū)排水管道密度達(dá)12.67公里/平方公里。如此龐大的基礎(chǔ)設(shè)施，加之系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)雜(如管網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系混亂、歷史數(shù)據(jù)缺失、多區(qū)域管理責(zé)任不清)，傳統(tǒng)依賴人工巡查和經(jīng)驗(yàn)判斷的運(yùn)維模式難以應(yīng)對(duì)，導(dǎo)致一系列突出問(wèn)題：河道黑臭、污水溢流、污水處理廠進(jìn)水濃度偏低、城市內(nèi)澇等問(wèn)題頻發(fā);許多管網(wǎng)長(zhǎng)期處于高水位運(yùn)行，無(wú)法看清井下真實(shí)情況;管網(wǎng)存在老化、破損、滲漏、堵塞等多種結(jié)構(gòu)性缺陷;不同區(qū)域管理責(zé)任不清，歷史欠賬多，缺乏長(zhǎng)效數(shù)據(jù)支撐，導(dǎo)致許多問(wèn)題難以溯源，即便經(jīng)過(guò)多次排查整治，一些痛點(diǎn)依然反復(fù)出現(xiàn)。

為系統(tǒng)性地解決上述問(wèn)題，排水系統(tǒng)的排查技術(shù)不斷演進(jìn)，逐步形成了相互補(bǔ)充的“三本賬”體系：“底賬”通過(guò)人工勘察和GIS技術(shù)摸清管網(wǎng)宏觀拓?fù)潢P(guān)系與基礎(chǔ)屬性，是成本較低且快速厘清系統(tǒng)“骨架”的基礎(chǔ);“管賬”利用CCTV檢測(cè)、QV(快速可視檢測(cè))和聲納等技術(shù)探查管網(wǎng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)性缺陷與功能狀態(tài)，為修復(fù)改造提供直觀依據(jù);“水賬”則通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳感器(流量、液位、水質(zhì))和在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)掌握水流動(dòng)態(tài)(水質(zhì)、水量、水位)，揭示水的實(shí)際流向、來(lái)源和性質(zhì)，是診斷“病因”和評(píng)估系統(tǒng)效能的關(guān)鍵。提出“三本賬”相互銜接，共同構(gòu)成排水系統(tǒng)智慧化運(yùn)維的基石。

“水賬”之所以至關(guān)重要，是因?yàn)榕潘到y(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放的重力流系統(tǒng)，受雨水入流、地下水滲入、河水倒灌等影響巨大?！八~”通過(guò)水質(zhì)、水量、水位這三個(gè)維度的數(shù)據(jù)，回答了“水是什么?(水質(zhì))”、“從哪里來(lái)?(水質(zhì)、水量、水位可輔助溯源)”、“到哪里去?(水質(zhì)、水量、水位可輔助預(yù)測(cè))”的核心問(wèn)題，是連接“底賬”的宏觀拓?fù)浜汀肮苜~”的結(jié)構(gòu)缺陷、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)診斷與高效運(yùn)維的橋梁。

在“水賬”中，水質(zhì)數(shù)據(jù)對(duì)于判斷水的來(lái)源和性質(zhì)具有不可替代的作用。排水系統(tǒng)成分復(fù)雜，包含溶解態(tài)、顆粒態(tài)、有機(jī)、無(wú)機(jī)等多種污染物。因此，需要能夠同步監(jiān)測(cè)COD(化學(xué)需氧量，反映有機(jī)污染)、電導(dǎo)率(反映無(wú)機(jī)離子)、濁度(反映顆粒物)及氨氮等多維參數(shù)的傳感技術(shù)，才能全面描繪水質(zhì)特征，準(zhǔn)確識(shí)別污染類型和來(lái)源。

對(duì)水質(zhì)數(shù)據(jù)的需求因場(chǎng)景而異：對(duì)于執(zhí)法監(jiān)督，要求數(shù)據(jù)絕對(duì)準(zhǔn)確，需嚴(yán)格符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法，并實(shí)施全過(guò)程質(zhì)量控制;而對(duì)于區(qū)域排查與系統(tǒng)診斷，則更關(guān)注數(shù)據(jù)的連續(xù)穩(wěn)定性、多點(diǎn)位之間的可比性以及趨勢(shì)分析的可靠性。

傳統(tǒng)化學(xué)法分析可能存在隨機(jī)誤差，在多點(diǎn)位比對(duì)時(shí)容易導(dǎo)致誤判。因此，區(qū)域排查更需要采用具有良好一致性和抗干擾能力的在線傳感器，以確保能夠準(zhǔn)確捕捉上下游之間的濃度梯度變化，精準(zhǔn)定位問(wèn)題源頭。

面對(duì)日益復(fù)雜的水質(zhì)監(jiān)測(cè)需求與傳統(tǒng)方法的局限，光譜傳感技術(shù)——特別是微型化、智能化的新一代傳感器，正成為實(shí)現(xiàn)“水賬”精準(zhǔn)化、實(shí)時(shí)化的重要技術(shù)突破口。

02.微型化光譜傳感：重塑排水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)

在相關(guān)技術(shù)體系中，孫常庫(kù)表示該研發(fā)團(tuán)隊(duì)依托量子點(diǎn)光譜傳感技術(shù)，成功開(kāi)發(fā)出基于量子點(diǎn)光譜傳感技術(shù)的系列產(chǎn)品及應(yīng)用方案。該技術(shù)核心優(yōu)勢(shì)在于將傳統(tǒng)大型光譜儀微型化為芯片形態(tài)，其尺寸與手指甲蓋或手機(jī)CMOS 攝像頭相近，這種極致的微型化特性，使其能突破空間限制，順利部署于隱蔽的地下管網(wǎng)環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)內(nèi)水質(zhì)數(shù)據(jù)的高效采集與分析。

該技術(shù)所采用的核心材料為量子點(diǎn)納米材料，這一材料曾榮獲2023 年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng);同時(shí)，該量子點(diǎn)光譜傳感技術(shù)早在 2015 年便已在國(guó)際頂級(jí)期刊《自然》發(fā)表，當(dāng)時(shí)即被認(rèn)定為具有顛覆性的技術(shù)成果 —— 它是行業(yè)內(nèi)首個(gè)能將光譜傳感器嵌入排水系統(tǒng)這類狹小空間的技術(shù)，為地下管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

編輯：趙凡