【智慧水利】“厂网河湖一体化”智慧流域管控实践探索

“厂网河湖一体化”智慧流域管控实践探索

数据分析

与实时调度

1

“厂网河湖一体化”管控理念2

流域智慧管控平台关键技术3流域实时调度实践经验01“厂网河湖一体化”管控理念合流制排水系统系统化推进全域海绵城市，建设宜居、绿色、韧性、智慧、人文城市。再生水泵站CSO合流制溢流管控通过建立一系列合流制溢流管控措施，减少雨天CSO溢流频次和溢流污染量。尾水排放河湖构建由宏观到微观、逐层下钻的资产信息采集体系，基于资产数

据开展资产评估、成本管理与风

险分析工作。雨水管污水泵贴污水处理提质增效污水处理厂通过对排水管网的诊断分析和

管理，实现末端污水厂进水水质达标。厂网河湖一体化治理推进城市排水企业实施“厂一网—河湖”一体化运营管理调度

机制。流域水环境治理通过一系列河道整治、岸上

污染溯源等措施，治理黑臭

水体，实现水环境目标。水务管理场景的演变调蓄池雨水篦子排水资产精细化管理工业污水生活污水污水管“九龙治水”加大了流域治理难度√治理问题涉及多个职能部

√市政、环保、生态、水利等不同门

,跨部门管理难度较大专业和部门息息相关流域治理涉及行政区划问题难以解决√我国的行政管理以行政区划进行。而流域的问题却是一个跨行政

主体的问题。HJIPJ

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平√并不是把流域内现在的点源污染都治理好，就能实现流域环境良

好

。我国还有很多淤泥、土壤污染等历史问题。这些问题由于时间关系而常常无法确定治理的责任主体。难点水环境调查只关注表象，忽略了溯源√水环境的问题，不只是水本身的问题，城市的截污控源情况、污

水处理情况、城市的人工生态系统都是影响因素，追溯源头，调

查根源往往会被忽略。义

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制

风

怀

田

向

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用√流域治理是个大市场，但是效果付费的机制与标准不清晰成为目前市场发展的痛点，同时，效果付费模式对企业来说，既是机遇

也是挑战。√对流域水环境系统性梳理和分析的不足，以点为基础的环境治理项目无法产生出长期稳定的整体流域治理效果，使得我国流域水

环境治理陷入“反复治、治反复”的情况。痛点流域治理一直是我国环境治理中的难题以治理效果为导向，流域水环境治理的需求

将规划设计、环境调查评估放在核心位置虽然流域水环境治理的客户主体是地方政府，且对于前期的规划设计重视程度不同，但是承担PPP项目的央企、国企等大企业，是治理效果的负责单位，他们对于如何解决目前的痛点问题，如何在复杂的流域水环境治理中保证治理效果，如何缩短项目周期等具有明确的市场需求。因

此流域水环境的整体规划设计成为了当下水环境治理的基础和基石。10-25年的流域水环境治理PPP模式，使得

专业化的运营公司成为趋势。从水环境流域治理项目来讲，国内目前是以PPP项目为主，它的特点是

周期比较长，一般是10年、15年甚至25年。这就造成项目的运营期很

长，可能达十几年。在这种情况下，专业的运营企业和团队将成为流域水环境治理的大势所趋。流域水环境治理中的两大机遇step6:

衡量实施方案进展并进行调整·

审查和评估前期工作·

准备年度工作计划·汇报给相关部门·根据情况及时调整实施方案step1:

建立工作组织架构·

建立组织架构和工作机制·明确流域重难点，划定示范区

制定流域规划水质指标step3:

制定流域规划目标和评估思路·完善总体目标，界定管理对象·制定三大评估指标体系：水环境类、内

涝风险类、设施效能类·确定污染负荷削减量·

确定示范片区step4:制定流域规划的实施方案·

制定实施方案计划表·制定阶段性目标，跟踪方案执行情况·制定方案进度衡量标准基于智慧水务长期累积数据，深入数据挖掘，识别系统问题，辅助规划/设计方案落地实施step2:

摸清本底·现状调研，创建流域数据库·明渠污染源起因和来源·评估流域污染负荷step5:实施流域规划·

实施管理方案·

开展监测夯实顶层设计，构建完整体系全过程规划咨询流域智慧管控平台关键能力综合指挥-融合通信跨区域

跨层级

跨部门数据管理

预案

数据

排水监测调度

预警分析

模型城市级/公司级用户闸/泵站

管网

监测站物联网感知

全域排水模型

数字孪生术

5G通信技术用户

层级分级

管理技术

支撑面向4种用户层级，构建3大应用界面系统功能及用户层级小程序

公众号排水户级用户管理者及工程师界面

移动端界面流域级用户

管网-设施级用户事业单位

工厂居民小区BIM

GIS整体

规划管理

统筹边界

权属治理

目

标运维

管理考核

目

标APP

控源截污监测要求

·河流水系沿岸排口，包括合流制溢流排口、雨水排口

和没有封堵的污水直排口；·污水提升泵站的进水管；·排口数量清晰、排水量大、存在超标超限排放风险

的排水户接入市政管网的接户井；·溢流风险较高的节点

提质增效监测要求

·污水提升泵站、调蓄池的进水管和出水管；·沿河截流系统和重要分支管网节点；·重点小区或企事业单位排水接户井；·合流制溢流排口、雨水排口和没有封堵的污水直

排口

排水防涝监测要求1、优化布点方案-科学合理布局监测点位，避

免重复布点造成投资浪费，数据冗余导致系统错误率高2、保障运维到位-三分建七分管，加大运

维管理人力物力投入1、加强空间覆盖-从中心城区到远城区-补充覆盖新的风险点2、丰富监测类型-从水位/流量到水质/水生态-无人机/卫星遥感，打造天

空地一体化监测体系

解决监测痛点：提高数据准确度，支撑业务分析和领导决策·历史积水点和易涝点；·重点路段的雨水管网节点；·

下游主干管节点；·

雨水泵站的进水管；·主要雨水排口和合流制排口弥补监测盲点：完善监测系统，全面响应业务需求“监测痛点”与“监测盲点”业务应用决策调度

协同办公数据资产的可视化运营数据看板数据开发数据挖掘及模型建设数据治理与融合数据标准管理基础库数据建模管理数据质量管理元数据管理数据采集汇聚排水集团基础数据

监测数据关键能力：◆

数据全面：跨集团业务部

门、跨厂站数据的多方数

据采集和汇聚。◆标准统一：统一数据标准

规范，提供行业标准的基

础库、监测库和水专题分

析库。◆服务统一：对外提供统一

的大数据服务支撑智慧排

水应用。实现数据横向集成、纵向贯通、全局共享的运转模式数据中台的重要意义所属各分公司/运营厂站基础数据

监测数据

业务数据市水务局/环保局等基础数据

监测数据

业务数据数据融合分析

排水机理模型

排水大数据模型

排水知识图谱业务专题库设

施

管

理

巡

检

管

理

应

急

管

理数据共享交换平台

数据汇聚平台水务大数据湖

监测库智慧展示

监测预警资源目录

服务目录标准库归集库互联网数据业务数据排水系统考核评估√管网混错接

√

管网冒溢√管网破损

√管网溯源√管网腐蚀、老化城市内涝、溢流预警预报√

内涝防治√溢流预警预报√水质预警预报实时动态调度√

CSO管控

√

自动监控√

内涝管控√降低管网水位√基于调度规则优化调度方案数据挖掘从大量的数据中通过算法搜索隐藏于其中信息的过程决策树方法

遗传算法

√数据治理对数据资产管理行使权力和控制的活动√

元数据管理

√数据质量管理√

数据标注管理

√

……数据清洗融合通过一系列的修复规则等来进行数据优化解决√

残缺数据

√

重复数据√

错误数据数据喂养通过一系列的数据喂养训练模型、算法√

流域级排水系统RTC技术

√入流入渗分析识别技术√

分级溯源问题定位√

支持向量机(

SVW)

预测技术

√流域级排水模型校核分析技术√公有云数据中心内的算力

√

网络云算力√私有云算力√

终端算力算力、算据与算法决定了智慧排水系统

的质量和高度决定着智慧排水系统

发展的深度决定着智慧排水系统

的广度和速度√数

据集

算据

√

知

识

算

据√

加密算据数据增强

数据标准自监督任务算力算据算法决策支持提供解决方案/指令建议·

闸门/泵站等水务设施的运行指令建议·

违法事件处理建议·

水务设施全生命周期运维更新建议+水务资产投资建议机理模型先“看到”,再“思考”监测+预测事件管理发现/预测系统中可能发生的各类问题/风险·

水环境：水质超标、

CSO

溢流·水安全：内涝渍水、洪水预警·

水务执法：非法采砂、湖岸侵占、违规排水·

资产管理：闸门、泵站、管网等水务设施设备运行风险/

使用寿命事件管理和决策支持是区别信息化与智慧化的两大要素智慧分析与决策能力基于监测数据、预报数据结合机理模型、AI

识别、

大数据分析等技术让平台拥有智慧大脑：人工智能识别技术大数据分析√河湖水域面积、水域岸线、水

体时空变化、河湖水质反演√

AI图像识别，自动识别污水直

排、违规围垦等问题√基于三维空间数据底板，全域映射的水务

信息模型√

融合卫星遥感、矢量地图、三维实景模型、BIM

模型边缘计算、视频AI分析模型

人工智能技术√

对历史数据的再利用，实现在线学习，做到

预测准√

机理模型+运筹优化，辅助决策并交

互，做到

调度准30.6%69.4SVM训练技术不断升级带来新的使能，智慧水务技术向实时反馈、敏捷迭代的方向发展5G技术■无人机、无人船高清视频实时回传■推动边缘计算，促进“云边协同”先进技术与流域管控场景的深度结合

遥感、AI分析技术

数字孪生技术降雨数据和模型模拟结果集精度评估对重大问题

逐个修复管能够响应内易涝点有记周期性清洁管网、有相应能力时修复网附属物

涝录

检查井等有应急呼叫

充分了解设有针对性H2S易涝区已绘溢流事件有

系统性清理管网、定期清理雨能力施状态腐蚀的措施

制地图

记录

检查井

水篦子有应急响应预案井盖开启无有内涝风险能够根据降雨预报提在用户纳管前有充对管网等有详细并跟踪处置障碍

应对预案

前采取预防性措施

分论证分析勘察数据实施过管网对排水行为

在管网中采取内涝

排放至水体的污染水量可更新计划监管控制措施量化，且影响可评估可基于GIS查看各类所有设施均有实时内涝有管网、检查井的提升干预措施

状态良好预警系统

改造计划实现基于预警的排水系统的

主要初雨污染均处理后排建设永久监测点，可预测设施状态与远程实时控制

放

寿命层级3层级4层级5层级6大多数泵站

有规律性

所有工作A有故障报警

清理计划

洁

以关键泵站可报警上报至

根据堵远程控制

控制中心

预

防监测泵

对泵站排口与附属设站性能

施进行清洁将维修与维护结果反馈有永久监测到整体资产管理策略中

体系维护周边环境与公司形象每个泵站均有独立电表定期检查

有故障设备性能

报警有安防系统(远

设施系统性控警报等)

维护(裂缝)更换设备时应考虑腐蚀影响构建完整运维管理评估体系，辅助资产精细化管理层级5层级6符合污泥处置

符合管理规定ISO14001所有污水厂均复核合规要求

与回用水要求等“厂-站-网”多层级评估体系层级1层级2层级3层级4层级5层级6根据当地规定处理清理出来

的垃圾、浮渣、淤泥等有确定的泵站运行时间表分析能耗及变化跟踪每个泵站的

维护成本制定行动计划以

运营数热

提升合规性水平符合排水

有故障诊断与管理规定

解决程序层级1层级2

层级3

层级4排水泵站评估体系排水管网评估体系污水厂评估体系泵站发生故障时可

有基本运维及时处置

能力层级1层级2对运行成本(KPI)

进行监管与分析有泵站清洁和

,

维护检查表有运营厂站的

正式授权运行参数检

查和测量偶尔监管

处理过程识别不合

格问题运营费用

全面监管按需维修

设备记录臭气

事件定期抽查泵

站运行情况能耗全面

记录有操作

规程能耗

分析咨询式智慧水务长效运维服务除传统IT服务外，通过长期数据累积，对系统的：·系统功能更新迭代，始终紧贴用户使用需求·系统模型参数优化，不断提升模型预测精度·RTC控制规则优化，不断提升调度的可靠性与预判能力·事件管理规则优化，持续发现系统运行问题模型持续率定

调度持续优化

预报降雨持续优化传统IT式系统运维服务局限于维护系统正常

运行所需的基本的资

源、网络等基础条件，

满足系统正常运行即

可

：·

基础数据更新·

防病毒、运行环境参

数优化·操作系统重建与恢复·

中间件系统软件日常

维护·

数据库系统管理咨询式智慧水务长效运维服务智慧水务长效运维服务流域实时调度实践经验摸清流域设施及数据情况，明确控制边界条件·走访调研7家管理单位，重点深入了解了黄机关键控制设施的资

产权属、数据情况、调度经验与运行管理问题，梳理3层控制层

级打通数据壁垒，采用多种数据传输方式实现监测数据在线接入·根据各单位的数据条件不同，采用无线数据传输、有线传输、人工小程序填报等多种数据上报方式，实现流域级数据汇聚建设管网临测设备，分析系统问题·管网内建设20处临测监测点，通过对现状水量、液位的分析，识别系统运行的核心问题，明确调度重点与边界条件。创新管理机制体制，建立流域调度方案工作组，统一调度原则责任单位大类在线数据接入方式市级信息化平台雨量数据项目中控室通过租用的专用光纤，接入水务专网设施运行数据管网数据底图服务排水公司污水泵站运行数

据通过租用专用光纤，接入中控中心，采用微信小程序实时上报的方式，获取在线数据。特许经营1污水厂运行数据水务职能部门闸门运行状态区级水务管理单位1闸门运行数据区级水务管理单位2闸门运行数据区级水务管理单位3在线监测数据通过数据接口实现数据传输区级水务管理单位

4在线监测数据闸门运行状态通过设施现场安装无

线远传设备流域级实时控制解决方案边界梳理与沟通机制构建模糊控制方法(Fuzzy

Logic

Control)口引入模糊控制逻辑，对输入条件进行模糊化处理，适合于多控制

目标与控制条件的场景输入值

控制变量H₁H₂Hn制定详细调度·基于整体调度逻辑，

针对具体调度对象，

具体降雨条件，制

定调度规则基于规则的实时控制方法(Rule-basedC

ontrol)口在全流域40处设施调度逻辑的基础