1、監(jiān)測一張網(wǎng)的思路建設(shè)思路

目前，大部分城市缺乏集成統(tǒng)一、穩(wěn)定運行、全面覆蓋的排水管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)，管網(wǎng)現(xiàn)狀不清，部分規(guī)劃設(shè)計方案偏離實際運行情況，排水系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)測調(diào)控水平較低，不能動態(tài)反饋排水設(shè)施現(xiàn)場運行狀況，對城市內(nèi)澇、污水溢流、夜間偷排等應急事故缺乏有效的在線預警與調(diào)控技術(shù)手段，城市排水系統(tǒng)管理的運行智能化程度不足，科學決策水平較低。

為提高規(guī)劃設(shè)計的客觀準確性，為排水管網(wǎng)日常管理提供依據(jù)，為重大工程決策提供數(shù)據(jù)支撐，應加強和重視城市排水管網(wǎng)在線監(jiān)測工作，基于“監(jiān)測一張網(wǎng)”思路，建立排水管網(wǎng)在線監(jiān)測與預警系統(tǒng)，開展基于動態(tài)數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)研究與應用實踐，提高排水系統(tǒng)運行的智慧化水平，在排水管網(wǎng)管理工作中達到“用數(shù)據(jù)說話、用數(shù)據(jù)決策、用數(shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)創(chuàng)新”的要求。

應充分考慮實用性、分散與集中相結(jié)合、代表性和可行性等原則，結(jié)合當?shù)嘏潘芫W(wǎng)實際管理監(jiān)測數(shù)據(jù)需求，優(yōu)先考慮選擇調(diào)蓄設(shè)施上下游節(jié)點、泵站上下游節(jié)點、易澇點、排放口、溢流口等關(guān)鍵節(jié)點，其次考慮覆蓋典型下墊面出口、戶線接入井、主干管檢查井等節(jié)點，選擇液位、流量、原位監(jiān)測水質(zhì)指標（pH值、水溫、電導率、溶解氧、懸浮物、氧化還原電位等）等監(jiān)測內(nèi)容，建立城市排水管網(wǎng)在線監(jiān)測與預警系統(tǒng)并長期有效運行，形成“源-網(wǎng)-站-廠-河-湖”分層級、系統(tǒng)化的監(jiān)測管控體系，實現(xiàn)排水設(shè)施的長期持續(xù)監(jiān)測與短時預警預報功能，動態(tài)監(jiān)測排水設(shè)施的運行狀況及風險，在管網(wǎng)運行數(shù)據(jù)異常時快速進行事故溯源、追蹤和預警，提高管理部門對排水管網(wǎng)事故的預警和處理能力。同時，通過收集排水設(shè)施長期運行數(shù)據(jù)，可用于識別排水防澇設(shè)施的運行規(guī)律，定量化評估海綿城市、黑臭水體、排水防澇等相關(guān)工程的實施效果，提高城市排水管網(wǎng)的動態(tài)管理能力。

2、軟硬件一體化總結(jié)架構(gòu)

為了提高排水管網(wǎng)監(jiān)測預警系統(tǒng)的現(xiàn)場部署效果，采用軟硬件一體化思路進行系統(tǒng)的整體架構(gòu)，實現(xiàn)在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)軟硬件的緊密集成、系統(tǒng)主要包括四部分：監(jiān)測主機、監(jiān)測中繼器、云端數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、多種訪問終端，其技術(shù)架構(gòu)圖如圖2-1所示。

圖 排水管網(wǎng)監(jiān)測預警系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)圖

監(jiān)測主機利用可靠的前端傳感器進行數(shù)據(jù)采集。為了保障數(shù)據(jù)的預警與分析效果，主機對監(jiān)測點在每分鐘整點進行全網(wǎng)同步監(jiān)測，獲得逐分鐘連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)。為了提高通訊效率并盡可能降低系統(tǒng)功耗，設(shè)計智能可變化的傳輸機制與監(jiān)測中繼器進行通訊：當監(jiān)測液位低于預設(shè)的預警值時，通訊時間間隔為15min；當監(jiān)測液位高于預警值時，通訊時間間隔為5min；當監(jiān)測液位高于預設(shè)的報警值時，通訊時間間隔為1min。利用上述動態(tài)調(diào)整機制，及時有效的將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測中繼器。

監(jiān)測中繼器起到監(jiān)測數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)傳輸?shù)淖饔茫岣呔卤O(jiān)測主機的通訊能力，并降低井下主機的功耗和現(xiàn)場維護成本。監(jiān)測中繼器接收主機的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并通過GPRS等公共通訊網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫藬?shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)。

云端數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)部署在公共云平臺之上，可以大幅提高系統(tǒng)的可靠性、可擴展性、持續(xù)運行能力、魯棒性及災備能力。借助云平臺，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)永久存儲、實時在線，保障系統(tǒng)的預警及時性。云端數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)通過統(tǒng)一的通訊協(xié)議接收并解析原始監(jiān)測數(shù)據(jù)，將其存入云端數(shù)據(jù)庫；并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，為用戶提供可視化展示圖表和對比分析視圖；當發(fā)現(xiàn)在線監(jiān)測異常時，系統(tǒng)動態(tài)發(fā)布報警信息，通過微信或短信等方式推送到手機端提醒用戶。

為了提高系統(tǒng)的訪問能力，需要支持大屏幕、電腦、平板、手機等多種訪問終端。從而方便用戶在各種場合都能便捷的查看數(shù)據(jù)可視化展示視圖，并及時收到響應的預警報警信息，輔助排水管理。

3、排水管網(wǎng)監(jiān)測預警應用模式分析

只有構(gòu)建科學合理的應用模式，編制可落地的監(jiān)測方案，才能實現(xiàn)排水管網(wǎng)監(jiān)測預警技術(shù)的應用推廣，發(fā)揮系統(tǒng)的價值。參考目前排水管網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)的應用與運行情況，結(jié)合典型的應用場景，至少可以將排水管網(wǎng)監(jiān)測預警技術(shù)應用于以下幾個方面。

（1）重點區(qū)域排水在線監(jiān)測與內(nèi)澇預警系統(tǒng)

城市排水防澇系統(tǒng)是一個復雜關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，涉及路政、園林、河道等多個部門。城市內(nèi)澇成因是多方面的，如：城市氣候變化和極端天氣頻發(fā)；城市化產(chǎn)生了大量不透水地面，排水壓力增加；排水設(shè)施規(guī)劃設(shè)計標準偏低；城市受納水體調(diào)蓄下泄能力不足；排水設(shè)施運行能力達不到設(shè)計標準；積水過程缺少定量分析，成因評估主觀性較強；缺乏統(tǒng)一的防汛指揮體系與有效的超標降雨應對預案；缺乏公眾參與、動態(tài)聯(lián)動的防災減災體系；新技術(shù)、新裝備應用較少，搶險能力需進一步提高等。

通過建立重點區(qū)域排水管網(wǎng)在線監(jiān)測與內(nèi)澇預警系統(tǒng)，可以監(jiān)測排水系統(tǒng)的長期運行規(guī)律，定量化分析城市積水風險，并在雨天進行動態(tài)的預警和報警，為數(shù)字化管控平臺的建立提供可靠的動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，為下一步建立數(shù)學模型，科學評估內(nèi)澇風險及應對措施奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，大幅提高北京應對排水內(nèi)澇事件的信息化管理能力。

（2）城市排水內(nèi)澇監(jiān)測預警公眾信息發(fā)布平臺

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，城市公共領(lǐng)域的公眾參與和動態(tài)互動將成為城市各個管理部門必須考慮和面對的問題。在內(nèi)澇事件發(fā)生后，公眾參與及了解真實情況的愿望隨著微博、微信平臺的成熟在迅速提升，政府必須面對公眾質(zhì)疑的壓力，但是目前缺乏有效及時的數(shù)據(jù)及時發(fā)布預警信息和現(xiàn)場狀況，為人民群眾在雨天出行提供精細化的局地預警預報與出行指導。對于城市內(nèi)澇事件，公眾參與不僅可以輔助進行有效、快速的內(nèi)澇積水狀況監(jiān)管，而且可以在應急事件過程中及時的給公眾發(fā)布或推送預警信息或應對措施。開發(fā)運行可靠的排水內(nèi)澇監(jiān)測設(shè)備和軟件系統(tǒng)，在降雨發(fā)生時，可基于微博、微信等公眾平臺，建立城市內(nèi)澇時間應對的公眾參與及動態(tài)互動服務(wù)平臺，為公眾及時發(fā)布城市內(nèi)澇總體情況，并對局部存在危險的區(qū)域進行預警預報。

（3）城市污水管網(wǎng)溢流點監(jiān)測和報警平臺

降雨入滲是城市污水管道和合流制管道雨季發(fā)生過載甚至溢流的主要原因之一。污水管道溢流會對周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴重影響，因此，有效監(jiān)控和預警城市的污水溢流，對于保護環(huán)境安全和公眾健康至關(guān)重要。在污水管網(wǎng)容易發(fā)生溢流的檢查井安裝智能在線液位計，可以動態(tài)監(jiān)測污水管網(wǎng)的運行情況，并在液位超出警戒線后進行及時的預警預報，及時發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)中存在的潛在問題，輔助城市污水溢流控制和應急處理方案的制定與實施，避免污水管網(wǎng)溢流的發(fā)生，改善城市污水排放系統(tǒng)的完整性和可靠性。

【轉(zhuǎn)自清環(huán)智慧水務(wù)公眾平臺】

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