【智慧水务】流域智慧排水管理系统建设方案

12 3本项目充分利用物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术，依托地理信息科学、计算机通信网络技术和各采集控制终端设施等，初步建立集高新技术应用为一体的创新水环境管理架构体系，统筹“提质增效”提供新动力，保证防洪排涝和管网综合整治等工程发挥长效GIS+三维实现对真实场景的精准还原，电脑端采用系统思维，布置管网感知系统，借助物联网和新型传感器等技通过管网感知、模型诊断分析等手段，利用大数据技术，挖掘海量数据中所蕴含的信息，服务于现状排水设施评估，结合感知数据进行事4本项目总体架构由四个层面、两大保障体系共同构成，其中四个层面包括智能感知层、网络传输层、数据服务层、应用展示层；两个保障多层技术架构，总体架构具备兼容性、可扩展性、部署灵活性和可维护数据库、数据库、GIS系统、数学模型等基础软件，服务器、工作站、大屏幕等硬件支撑有线与无线传输相结合的网络通讯环境污水管网监测数据雨水管网监测数据监控预警与科学调度系统排水运行调度防汛运行调度工程建设管理系统工程管理设计管理进度管理工程文档管理管网智能监控系统管网数据应用管网评估分析管网运维河道管养维护系统实时调度巡查监管台账管理应急管理系统应急信息服务应急资源管理应急预案管理应急指挥调度应用展示层数据服务层网络传输层智能感知层+企业在线监测数据接口河流断面自动监测数据接口水文数据接口气象数据接口管网重要节点监测污水处理厂监测典型排放源监测污水排口监测业务管理数据库在线监测数据库工程管理数据库运维管理数据库管网基础数据库内涝点监测数据管网关键节点监测空间数据库雨水排口监测5通过有线、无线网络将监测数据传输到数据层，为供排水管理提供基础是监测信息的传输平台，为流量监测、液位监测、水质监测、视频建设统一的数据资源环境，实现对管网基础数据、监测数据、工程数据、运维数据、绩效数据等数据的统一存储和管理，通过云计算提供数据分析、模拟评估计算引擎，通过标准化数据接口对内、对外提供数应用展示层主要是基于前端监测数据，综合运用数据关联性分析、供排水管理相结合，构建管网智能监控、河道管养维护、监控预警、工6信息安全体系是保障系统安全应用的基础，包括物理安全、网络安全、信息安全及安全管理等，主要利用既有安全保障基础设施，完善相根据流域管网分布特点，对流域范围内的污水管网、雨水管网、城构建一套完整的在线监测体系，全面、准确、系统感知管网运行状况，污水系统监测点主要布置在治水“提质增效”相关重要节点，包括典7对于典型排放污染源，根据区域用地类型和水质特点，进行监测布点，在各涉水污染源包括住宅小区、学校、医院、商业区等接入市政管网的检查井处进行监测，从源头分析污水流量和水质变化情况，快速定图1.3-2窨井内水质监测设备安装示意图的排污数据以及河流进行监测，故本项目不对工业污染源、河流另设监测点位，直接将企业污染源和河流监测数据接入本项目数据应用管理平8排水管网主要监测内容包括管道内流量、液位、水质，可通过获取管道内淤积情况、管道渗漏程度、管道溢流和管道截流倍数的验证等。排水管网监测还可以实时提供管压、流量、水质等参数，为排水管网监9图1.3-3窨井内流量和液位监测设备安装示意图在污水排口处安装水质在线监测仪与在线流量计，监测污水排放口的水质指标和排放水量，反映区域排污整体特征，通过对排出口监测数在污水处理厂进口处安装水质在线监测设备，对污水中常规污染物进行监测，用以判断污水处理厂进水水质情况，积累长期稳定的监测数据，掌握进水水质水量规律，为污水处理厂的稳备且污水处理厂已实现自动化控制，本项目需将其进出水水质监测数据采用雨污分流制。雨水系统的监测主要布置在易淹易涝点、立交桥下等雨水管网的监测主要是选取具有代表性的节点实时动态监测检查井管径等属性信息计算片区内管网丰满度，提前预报雨水冒溢及管网堵塞水环境被污染、水体黒臭的核心在于管网，关键在于排口，因此需要对排口进行监测，判断旱季有无污水直排的问题，以及雨季溢流口溢流的次数和降雨量的关系，同时分析排口顶托效应对管网排水能力的影内涝点监测主要通过采集城市低洼地段的水位、雨量气预报信息和历史同期信息，可以对城市内涝提供科学、智能的预警和实时报警；同时在内涝监测站点周边配套建设高清视频监控站，通过视频画面可以直观反映城区积水情况，用于相关部门及时全面掌握相关数据。以此对城市交通指挥、预警信息发布，城市给排水管理提供可靠数据，提高城市内涝的管理水平和预警能力，也为有效疏导交通和减少内图1.3-7水位视频识别示意图并设置报警水位值，同时在内涝点附近合适位置安装视频监控设备，全附属设施模型、管网三维模型和地面重要建筑物模型。通过对地下管线进行全面普查、科学设计，构建智能化、信息化的综合管理平台，建立管网共建共享机制，保障公共安全，提高防灾减灾能力，实现智能化管到或者购买现有的数字正射影像产品。将数字高程模型和数字正射影像融合形成数字表面模型，再在数字表面模型的基础上叠加现有的单体建航空摄影测量航空摄影测量数字正射影像数字高程模型图1.4-1三维地面模型制作流程图模软件进行自动建模后，再根据需求对建筑物进行单体化。倾斜摄影建图1.4-2倾斜摄影建立真三维地面模型效果图进而将管网空间数据和属性数据导入模型系统，建立管网的骨架结构模当建模区域内的地下管网系统比较复杂时，采用将管网数据手工提取并输入模型的工作方式，将会带来巨大的手工数据处理工作量，而且容易造成模型数据的输入错误，基于综合数据库，开发模型输入文件的通过倾斜摄影、三维地理信息系统、建筑信息等数字化手段构建地维场景、河湖水系及测控站点的分布情况；地下可呈现管网布设、空间位置及与地面的相对关系。可实现三维漫游、全景巡视，为管理者创建图1.4-3地下管网与地面参照提标改造、维修维护、户线接入时简化排水管道水动力模型，对运行风为保证污水处理厂安全稳定运行，需要在水动力模型基础上建立水质模通过对管网相关节点、城市内涝点以及河道管养维护信息的监测监控，结合数字模型、大数据分析、仿真模拟等技术，对关键节点的数据信息进行逻辑加工和统计分析，实现流域内管网监测的预警预报、实现全面分析和掌握管网运行、排水状况，在排水管网设施出现紧急运行事故时，快速确定事故发生的原因，指导对发生损坏的管网设施进行工程抢修，保证管网尽快恢复正常运行。结合排水管网模型进行评估分析，可预报积水点、制定应急预案，分析检查井溢流和道路积水状况，评估和优化溢流点的排水方案，以确保城市道路在汛期不积水或积水后根据管网属性条件查询对应的空间要素，并可对检索得到的空间要素集的使用率，增强地图显示内容的丰富程度，确保在需要调阅管网设施属性数据时，可以快速获取真实完整的文档、表格、图片及视频等资料数同时具有对不同类型管网设施数据进行统计图表分析并生成相应报表的功能。通过将数据列表中的数据导出到其他格式文件中，可满足管网设可对给排水管网系统进行相应的专题渲染，如排水关系专题图、调现场采集的监测数据与监控视频数据经过有线或无线等传输方式进入到综合数据库后，报警与预警功能模块可根据预先定义的筛选条件对采集到的数据进行识别分析，若发现管网设施运行状态异常或监测指标超出警戒值，则将异常设备所在的位置在地图窗口进行放大居中显示，除了根据流量、水位等在线监测数据进行自动报警外，还可以综合排水管网中关键位置的在线监测数据和排水设施的运行信息，结合历史积累的运行数据，根据研究区域内一定时间内的降雨强度、历时时间和管网评估分析主要包括积水分析、排水管道清淤分析、给排水管道破裂风险分析和污染物排放跟踪分析，评估分析模块在实现上述分析功结合当前或历史的气象数据、管网及相关排水设施的运行数据，利通过对城市排水管网进行模拟，可以预测容易发生淤积的管道，并通过对比清淤前后管网运行状态评估清淤的效果，可以为清淤方案的制以快速准确了解管道破裂处上下游的管道状况和溢出量，分析管道破裂对周围环境造成的影响，为突发事件的快速有效抢修处理提供合理化建污染物的超标排放，以及由于管道破裂而导致污染物泄露或入渗，会危及下游及周边区域。因此，需要对污染物排放进行跟踪，并配合下游管道破裂和检查井溢流的分析结果判断事故的影响范围。评估分析模块可提供污染物排放跟踪管理器、上下游管网分析、节点水深、管线充利用倾斜摄影、地理信息系统、管网快速建模等数字化手段构建地上地下通透的数字管网平台，地上呈现流域三维场景、河湖水系及测控站点的分布情况，地下呈现管网布设、空间位置及与地面的相对关系，在工程建设期及运维期可进行管线规划、爆管分析、巡查清疏、维修抢管网运维包含日常养护管理、巡查管理、应急管理、管网数据维护统计结果进行查询和审核，及时了解巡查现场的详细信息，并对巡查作业情况进行审核，必要时可对现场巡查人员派发紧急任务，现场巡查人对巡查明细和统计结果进行查询和审核，及时了解巡查现场的详细信息，并对巡查作业情况进行审核，必要时可对现场巡查人员派发紧急任务，现场巡查人员查看任务后即可快速处理事故现场。管理人员可以随时获取管网巡查线路、工作人员的空间分布等信息，并随时查看现场作业人员上传的详细巡查信息，便于对巡查工作进行动态监管，及时发现排水管网系统的问题，处置管网巡查中发现的积水、堵塞、坍塌等故溢流、爆管等应急警情进行收集、记录和报警，及时发现排水管网事故和运行风险，提高排水管网应急管理响应速度；协助管理人员快速制定应急处理方案，并帮助应急处理作业人员通过对电子地图、历史处理记录等信息的查看快速了解事故点概况，辅助进行科学的应急抢修；还可实现管网抢修工作相关人员、车辆和任务的流程化与可视化管理，确保具有对管网空间数据进行创建、删除和编辑等操作功能，而且还可以基于空间数据，进行相关文本、表格、图片和视频等多种格式的管网属性数据管理操作，并建立正确的空间数据与属性数据的对应关系。此外，数据维护与管理模块具有对属性数据进行分类编辑和集成管理的编辑和维护机制，可通过批量导入或更新功能快速修改大量数据，提高数根据管网的空间拓扑关系，对管网的连通性进行分析，对关键点上下游的检查井、管道和汇水区数据进行分析，并对分析结果进行统计汇管网网络分析模块还可提供对研究区域内相互连通交错的管道上下游任览查询、三维视图分析和漫游巡视等功能，有助于更直观、更全面、更真实地分析管网的空间结构，对新增改造管网的施工和破裂管网巡检维视频监控查看、河道管养维护信息查看等，实时掌握河道的环境现状，实时调度模块主要是根据河道实时监控数据对河道管养维护工作任在平台中央以卫星图为底图，展示管养维护人员的位置，并在侧系统自动生成每日管养维护任务，并发送给对应管养维护人员，对应人员通过移动端及智能化设备，进行管养维护工作上报，并能够对异常情况进行上报及任务推送，实时查看任务处理进度，同时针对监管任关联的故障任务，系统自动跟踪任务完成情况，生成故障报告，依据管根据河道管养维护要求，对管养维护工作进行实时分析和预判，发建立河道管养维护台账，包括点位信息、河道情况、河道管养维护规模以上取用水口、管网、泵站等的水量水质信息，动态掌握流域范围区管网开发利用情况。利用水质分析、水量平衡、淤塞坍塌分析、溢流预测等专业模型和分析方法，统筹调水、排水、补水在时间和空间上的根据实时监测信息或已有的历史水雨情、工情信息等，进行数据的模拟、调度方案生成、数据保存等功能；提供人机交互界面，可在实时提供查询界面，可通过访问运行调度信息库查询与水资源有关的历主要是将运行调度和决策信息传送至相关工作人员，便于任务的展对流域内已有防汛平台进行整合，采集接入流域内三防、气象等相关部门的监测监控数据，通过气象预报、水文预报模型分析处理，实现对流域内洪涝情况进行预报，对超过警戒条件情况系统自动预警，制定防汛调度规则和应急预案，结合泵站、闸门的自动化精细调度，使得相时雷达监测，卫星云图等，并对天气数据进行存储。通过本模块可查看系统展示的雷达图，根据回波率的色阶变化及雷达图的动画展示，来判展示的方式包括图片查询及动画演示，此外还支持雷达图片的自动及手流域站点信息查询：可实现按站点名称查询站点基本信息和在地图水位查询：实时监测水位信息，并直观地展现在地图上，用户可直闸门流量查询：系统以闸门监控系统监测信息、水坝等为主要信息来源，以图表结合、图文并茂为表现形式，在图形界面上对水闸、溢流按照国家规定的蓝、黄、橙、红四色预警和四级响应的要求，完善和规范流域防汛预警、应急响应管理机制，制定管理规范、条例，明确系统可根据预报成果及预警指标实时编制预警信息，可根据预先设置的警报条件自动生成警报信息，以短信的方式发送到值班人员或相关的业综合考虑流域内主要河道、湖泊当前水位、未来几天的来水情况，在确保河道运行安全的前提下，根据河道所需的生态基流流量，水库所需的生态水位来计算配水量，指导配水调度方案的执行运行。主要功能拟定的调度规则建立防洪模型，评估不同降雨与来水条件下河道的防洪安全，并给出泵闸联合调度方案。还根据历史运行资料以及操作人员的运行经验，对拟定的调度规则进行管理。主要功能包括防洪模型、调度应急管理系统主要包括应急信息服务、应急资源管理、应急预案管应急信息服务主要是对社会公众提供信息服务和灾害预警。如发布应急资源信息的管理，包括对应急组织机构、人员、物资等信息的对应急组织机构信息的管理。包括增加、删除、修改、查询应急组对应急组织机构人员信息的管理。其中包括查看应急组织机构人员对应急物资信息的管理。其中包括查询应急物资信息和应急物资存表中，点击每条信息记录后的定位按钮，可以在地图上查看该外部资源点击每条信息记录后的定位按钮，在地图上查看该专家所在的具体应急预案管理主要是通过预案制作工具形成结构化的数字预案，通形成事件的现场处置方案。数字预案的结构是通过系统定义好的规则进应急预案管理模块针对突发事件，提供一种快速处置、辅助决策的信息支撑平台。做到事前预案储备、事中反应快速、事后总结提升，支应急预案是应急管理的重要内容，本系统提供给组织制定自己统一用户制定数字预案的组成部分，确定每个部分的触发条件，需要初始化的信息内容，前置处理过程和后置处理过程等信息。在相应的前置处理过程或后置处理过程中可以调用本系统的应急资源、综合监控或应急指提供按照应急数字预案模板制定具体预案的功能，按照模板规定的组成部分，根据事故或灾害的类型及等级，给出具体的处理过程信息，为应急处置方案的自动生成提供保障。在制定预案过程中，可以查询案例库的内容，查询应急资源等为预案的制定提供参考。系统根据预案模板生成初始的数字预案结构，用户指定相应模块的初始化条件、处理过制定完成并经批准的应急预案可以以文本等形式发布出去，发布对象为预案相关的组织机构。用户可以根据事故类别、预案版本进行预案按照应急预案模板设定的条件，根据事件的本身信息进行判断，触发响应急预案数字化后，可以将预案的各个组成部分进行对比分析，结合应急态势监控模块功能，实现事故发展态势与应急预案的对比，分析应急指挥调度是应急管理的信息沟通模块，主要是接收应急预警计划、处置与救援计划、应急响应计划，以任务的方式下达到执行部门执行，并跟踪任务执行。系统提供相应的功能为应急调度管理提供基础平台，如应急态势的监控、处置任务的分派、处置活动的记录以及处置执应急态势监控是根据应急组织内部的分工，采集事故的发展状态信息，由相应的人员更新事故状态，系统将该信息自动转发到应急态势监根据应急方案管理模块产生的应急处置方案，通过本模块将应急处置计划发送到相关的责任人。通过工作流引擎实现任务的派发，并结合现场的应急处置活动记录是应急处置的重要信息，需要及时录入系并按照应急流程的规定，进行校核流转，经过审核后自动通过应急态势应急处置完成后，需要对处置的执行情况进行总结，形成处置执行通过收集整理、归纳统计流域环境、管网、水利、景观等各类工程据格式要求录入数据库，并及时更新完善。同时，结合已开展或计划开展治理工程的特点，通过由施工项目部直接进行数据填报后经过数据加工形成各类报表的形式，将施工过程中的合同、进度、设计、物资、检测、人员等全方面工程业务信息进行管理，各职能部门可通过报表数据工程建设管理系统主要包括工程管理、设计管理、进度管理、工程工程管理主要实现管理工程大事记、形象相片、工程标段、施工进的可视化管理。在网页端能够进行视图操作，制作工程档案时，能够利布置图，方便直观展示工程所在范围、设计管线、工程进度等，能够方图1.5-1管网工程范围与三维展示移动应用管理系统主要是利用移动互联网与智能终端的便捷性、高性能，为运营管理人员提供一个可扩展的平台，实现移动巡查、生产管理、实时监控以及各类办公服务，打造高效便捷的管理模式，有效提升情信息、水质信息等内容，监测数据包含实时数据和历史数据，以及日息、河流流域信息、工程信息、运维信息等内容的综合查询、展示和管针对不同权限用户，根据管网运行情况及实时监测数据，可以在后巡检人员利用该模块能够对河道、堤防及附属结构、管理房等开展巡检工作，系统自动记录巡检人员的轨迹。巡检分为日常检查、定期检信息查看、巡查路段数据更新、巡查报警信息上传、巡查数据采集上传河道养护人员通过移动客户端可以实现基础地图操作和查询、养护系统管理包含了对个人登录账号、密码和相关资料的管理功能，包根据本平台建设所涉及到的水质、管网监测、泵站等各类传感监测本平台骨干通信网络，将中心端与各监测站点进行互联，完成中心端的中心端将区域内采集的各类数据进行分类、汇存储所有管网数据的数据中心是核心节点，其他分中心以及相关单位作为分支节点，通过网络专线将数据汇聚到核心节点。整体的网络系统可被划分为专网和外网两部分，专网是通过专有线路连接的总中心节点和各分支节点构筑的排水管网管理部门内部网络，外网是由互联网和网络系统由核心层、汇聚层和接入层三个层级构建，对于专网，监控中心是核心层，分支结构的核心设备是汇聚层，局域网内部的接入设器、防火墙、核心层交换机等。通过高速转发通信提供快速可靠的骨干汇聚层是网络接入层和核心层的“中介”，就是在工作站接入核心层接入层通信包括传感原件到数据采集直接的连接和下位机数据包通过网络上传至云端的通信。感知层传输载体由带智能终端的可编程序控可适用于各种监测因子数据采集和过程监控。接入层一般采用点对点光传感端接入层借用运营商无线网络进行传输，通过运营商的信号基站进行信号放大，使前端系统能够直接接入网络中，运营商网络传输的路和辅助电源等组成，用于将欲获知的信息按一定规律变换成电信号以满足信息的传输、存储等需求。通过信号传递设备发送至指定服务器网依据统一规划、统一标准、统一设计、数据共享的原则，建立由管理平台各数据库特点，以一级分类为单元，分别定义其基本情况说明、局部概念模式定义、实体联系概念说明等内容，并对每一个分类生成概模型，再将此关系、网状、层次模型向特定的DBMS支持下的数据模型在物理模型设计阶段，依据逻辑模型，按照国家相关规范进