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城市内涝与排水管网风险监测预警平台

概述

近几年,频频发生城市内涝积水、造成交通堵塞甚至伤亡事故,城市里淌河、看海、划船、戏水,成了近几年城市的一道风景。城市频频内涝,暴露出城市排水系统的种种问题。城市排水管网系统作为“城市生命线系统”,是保证城市生活正常运作至关重要的基础设施。因此对排水管网进行科学、高效的监测管理,使市政管理者能够全面、准确、及时的掌握排水管网信息,给出及时、正确的应对措施,充分发挥排水管网信息在城市规划、建设、运行和管理中的作用,对于实现智慧城市建设和城市的可持续发展意义重大。

痛点

(1)水源污染、排水设施设备故障、管道泄漏爆管、施工破坏造成不能正常排水。

(2)管网漏水或断裂掏空地下、施工不规范、暗渠盖板破损导致路面塌陷。

(3)海啸、台风、地震、特大暴雨等自然灾害导致内涝积水。

(4)沼气、油气泄漏积聚,在排水管网内发生爆炸。

(5)排水设施因停电、故障等原因停运产生污水溢流造成环境污染。

解决方案设计

以物联网、GIS、云计算、大数据等技术为支撑,全面掌握城市易涝点水位和排水管网系统的运行情况,如道桥易涝点水位、管网流量、水质、可燃气体、泥沙淤积、气象降雨量、窨井水位、井盖状态等,保证排水系统安全高效运行;构建安全预警平台,提高应急指挥及快速处置能力;提供科学、先进的城市级水力分析模型,全面评估城市排水管网能力;以城市排水设施数据为基础,结合管网监控数据、气象预报、雨情信息,为城市排水规划、防涝预测提供决策依据,切实提高城市排水防涝信息化水平与管控能力,加速海绵城市的建设步伐。

中心建设

系统架构图

网络架构图

一、基础信息监管

(1)管线基础信息采集

实现对排水管网管线的位置、高度、属性等信息收集;对河道水位标高、地下水水位标高、污水厂、泵站运行情况数据信息进行收集,对于区域用水情况进行收集,对管网信息进行规范管理。

(2)管网感知数据采集

实现排水管网窨井井盖监测数据采集,实现井盖状态、管网液位、管网流量、管网水质等参数采集,实现管网泵站运行参数采集监测,构建整个排水管网的智能感知。

(3)GIS“一张图”监测

运用GIS技术构建地下排水管网管线规划分析系统、静态沙盘等,实现多维度直观展示排水系统;绘制地下排水管网动态“一张图”,全局透视城市地下管网,全方位、多角度、多元化动态展示地理信息空间分布。

二、风险动态数据监测及预警

(1)管网流量监测

在雨污水管道关键节点上布设流量计,实时采集排水管网的流量、流速等数据,通过监测预警平台实现雨污水管道流量、流速的实时感知和城域化汇集管理,实现实时监测告警、精准快速定位事故地段,并通过数据传输网络将采集到的数据接入到各个应用系统中,为城市排水精细化管理、应急决策指挥以及行业应用等方面提供科学有效的数据支撑。

(2)管网水质监测

在雨污水管道以及排水河道的关键节点布设水质监测设备,实时掌握城市排水管网水质情况,并上传至管理平台及各个应用系统,实现对管网水质监测、预警,能精准快速定位水质问题。可控制污水向地表水环境和市政雨水管道排入,同时也可控制河湖等地表水进入污水系统。实现晴天截流污水、雨天截流初雨、后期雨水入河。

(3)管网泥沙监测及预警

通过在管道设置泥沙厚度监测仪,将数据实时采集至监测预警平台,以使工作人员在任何时候能清楚地掌握排污管道,污水管道,城市地下水管道的污泥量,及时有效地执行排泥操作,避免因积泥太多造成排泥管口堵塞。

(4)可燃气体监测及预警

在易聚集有毒有害、易燃易爆气体的污水管网关键节点内布设有害气体监测传感器和压力传感器,实时掌握城市排水管网内有害气体浓度指标和压力状态,并及时上传至管理平台,对管网异常情况进行快速预警,可对报警点位置进行快速定位,为管网问题的追溯提供有效的、准确的系统化监测数据。

(5)窨井液位监测及预警

在城市窨井内安装窨井液位监测仪,将窨井液位数据动态传输到监测预警平台,实现排水管网液位在线分析、多级报警、淤堵分析、内涝分析等,为排水管理部门提供实时的、有效的系统化监测数据。

(6)窨井井盖状态监测及预警

在城市窨井井盖上安装智能井盖监测终端,当井盖发生位移、倾斜等变化时,将触发智能井盖监测终端工作,及时将报警信息传输到监测预警平台,实现对窨井井盖状态实时监测,实现城市窨井安全防御监测。

(7)气象降雨监测及预警

在排水管网分区关键节点布设雨量监测站,实时掌握城市排水分区降水量,并将数据及时上传至监测预警平台进行统计分析。对连续降雨进行长历时监测,对典型的中雨、大雨、暴雨等级雨量进行筛查,有助于应急部门精准、高效采取应急措施,避免城市内涝灾害。

(8)道桥积水监测及预警

对城区积水点进行实时的水位监测、降雨量监测、视频/图像监控,数据越限自动预警提示,通过4G/5G/NB-IoT/光纤网络远传至监控中心软件。市政管理部门借助该系统把握整个城区内涝状况,及时进行排水调度,避免人员、车辆误入深水路段造成重大损失。

(9)排水泵站监测及预警

在排水泵站布设流量监测设备、液位变送器、水泵控制柜等设备,实时采集排水泵站的运行数据,并通过可靠的网络传输至风险监测预警平台,实现泵站运行状态的实时监控,以及多个监测泵站设备的分布式监控和集中管理,将泵站的各种运行状态参数通过数字化、信息化、网络化实现数据共享、汇集分析,为排水管网精细化管理提供科学、有效的数据支撑。

(10)闸门及水位远程监控

实时监测内外河水位,多级预警,水位越限时系统自动提示;实时监控闸门的开启关闭状态,闸门开度;供电异常、闸门/排涝泵组故障、网络中断等,系统自动报警,以便及时维护;同步视频监控内河、外河、闸门、泵组,视频和数据既可同屏显示也可分屏显示,全面展示现场真实场景。

三、风险隐患跟踪处理

(1)风险识别管控

建立风险点、危险源管理,辨识风险点危险源,分层分级四色预警管理。包括一级风险、二级风险、三级风险和四级风险,分别用红、橙、黄、蓝四种颜色标示。

(2)隐患治理跟踪

对各类异常情况和隐患进行专题化集中管控治理跟踪,平台自动生成隐患跟踪事项,将事件推送给相关责任人,责任人完成隐患治理后反馈给平台,重点监护、持续跟踪、全过程监管。

(3)应急保障处置

监管统计应急保障资源、数字预案、应急演练情况,掌握考核供水企业的应急处置能力,监管应急处置过程、处置时长、事故总结评估。