在2025(第十七屆)上海水業熱點論壇上，智能傳感高級工程師、芯視界(北京)科技有限公司副總裁孫常庫在題為《光譜傳感賦能排水系統智慧運管探索與實踐》的演講中強調，實現“水賬”的精準感知與實時解析，是打通排水系統智慧化“最后一公里”的核心。

他指出，水質數據作為“水賬”中最復雜且信息密度最高的維度，亟需具備多參數同步監測、強抗干擾和良好一致性的新一代傳感技術，而光譜技術的突破，正為這一需求提供了前所未有的解決方案。

隨著我國城市化進程進入以“存量提質增效”為核心的新階段，排水系統作為城市的“毛細血管”，其健康高效運行已成為提升城市韌性、改善人居環境的關鍵。

面對傳統人工運維方式難以應對的管網老化、數據缺失、溢流內澇頻發等復雜挑戰，智慧排水已成為重要的發展方向。

在這一過程中，以“底賬、管賬、水賬”為核心的“三本賬”體系，逐步成為系統診斷與精細化運維的基石。其中，“水賬”因能夠動態反映水質、水量與水位的真實狀態，成為識別外來水入滲、污染來源和運行效能的關鍵突破口。

在2025(第十七屆)上海水業熱點論壇上，智能傳感高級工程師、芯視界(北京)科技有限公司副總裁孫常庫在題為《光譜傳感賦能排水系統智慧運管探索與實踐》的演講中強調，實現“水賬”的精準感知與實時解析，是打通排水系統智慧化“最后一公里”的核心。

他指出，水質數據作為“水賬”中最復雜且信息密度最高的維度，亟需具備多參數同步監測、強抗干擾和良好一致性的新一代傳感技術，而光譜技術的突破，正為這一需求提供了前所未有的解決方案。

01.城市排水系統智能化轉型：背景與趨勢

當前，我國市政基礎設施的智能化轉型已上升到國家戰略層面。2025年召開的中央城市工作會議及國務院發布的《關于深入實施“人工智能+”行動的意見》均明確要求，通過物聯網、大數據、人工智能等新一代信息技術，推動排水系統等市政設施的智能化改造升級，以提升城市運行的安全性和效率。

孫常庫介紹到我國排水管網系統規模龐大，總長度已超過95.25萬公里，建成區排水管道密度達12.67公里/平方公里。如此龐大的基礎設施，加之系統內部復雜(如管網拓撲關系混亂、歷史數據缺失、多區域管理責任不清)，傳統依賴人工巡查和經驗判斷的運維模式難以應對，導致一系列突出問題：河道黑臭、污水溢流、污水處理廠進水濃度偏低、城市內澇等問題頻發;許多管網長期處于高水位運行，無法看清井下真實情況;管網存在老化、破損、滲漏、堵塞等多種結構性缺陷;不同區域管理責任不清，歷史欠賬多，缺乏長效數據支撐，導致許多問題難以溯源，即便經過多次排查整治，一些痛點依然反復出現。

為系統性地解決上述問題，排水系統的排查技術不斷演進，逐步形成了相互補充的“三本賬”體系：“底賬”通過人工勘察和GIS技術摸清管網宏觀拓撲關系與基礎屬性，是成本較低且快速厘清系統“骨架”的基礎;“管賬”利用CCTV檢測、QV(快速可視檢測)和聲納等技術探查管網內部結構性缺陷與功能狀態，為修復改造提供直觀依據;“水賬”則通過物聯網傳感器(流量、液位、水質)和在線監測系統實時掌握水流動態(水質、水量、水位)，揭示水的實際流向、來源和性質，是診斷“病因”和評估系統效能的關鍵。提出“三本賬”相互銜接，共同構成排水系統智慧化運維的基石。

“水賬”之所以至關重要，是因為排水系統是一個開放的重力流系統，受雨水入流、地下水滲入、河水倒灌等影響巨大。“水賬”通過水質、水量、水位這三個維度的數據，回答了“水是什么?(水質)”、“從哪里來?(水質、水量、水位可輔助溯源)”、“到哪里去?(水質、水量、水位可輔助預測)”的核心問題，是連接“底賬”的宏觀拓撲和“管賬”的結構缺陷、實現精準診斷與高效運維的橋梁。

在“水賬”中，水質數據對于判斷水的來源和性質具有不可替代的作用。排水系統成分復雜，包含溶解態、顆粒態、有機、無機等多種污染物。因此，需要能夠同步監測COD(化學需氧量，反映有機污染)、電導率(反映無機離子)、濁度(反映顆粒物)及氨氮等多維參數的傳感技術，才能全面描繪水質特征，準確識別污染類型和來源。

對水質數據的需求因場景而異：對于執法監督，要求數據絕對準確，需嚴格符合國家標準方法，并實施全過程質量控制;而對于區域排查與系統診斷，則更關注數據的連續穩定性、多點位之間的可比性以及趨勢分析的可靠性。

傳統化學法分析可能存在隨機誤差，在多點位比對時容易導致誤判。因此，區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，以確保能夠準確捕捉上下游之間的濃度梯度變化，精準定位問題源頭。

面對日益復雜的水質監測需求與傳統方法的局限，光譜傳感技術——特別是微型化、智能化的新一代傳感器，正成為實現“水賬”精準化、實時化的重要技術突破口。

02.微型化光譜傳感：重塑排水管網水質監測

在相關技術體系中，孫常庫表示該研發團隊依托量子點光譜傳感技術，成功開發出基于量子點光譜傳感技術的系列產品及應用方案。該技術核心優勢在于將傳統大型光譜儀微型化為芯片形態，其尺寸與手指甲蓋或手機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環境中，實現對管網內水質數據的高效采集與分析。

該技術所采用的核心材料為量子點納米材料，這一材料曾榮獲2023 年諾貝爾化學獎;同時，該量子點光譜傳感技術早在 2015 年便已在國際頂級期刊《自然》發表，當時即被認定為具有顛覆性的技術成果 —— 它是行業內首個能將光譜傳感器嵌入排水系統這類狹小空間的技術，為地下管網水質監測提供了關鍵技術支撐。

編輯：趙凡