025-85283059
210003
025-85283059
210003
江南,温州市从“数字排水”到“智慧排水”的思考与实践 温州排水公司 郑春华 给排水高级工程师，主要从事给排水专业设计和管理，研究方向为智慧排水管理
时间：2024-09-15
焦点提醒：温州市从“数字排水”到“聪明排水”的思虑与实践 温州排水公司 郑春华 给排水高级项目师，首要处置给排水专业设想和治理，研究标的目的为聪明排水治理
摘要
跟着城市范围的不竭成长,城市污水����APP处置能力和排水举措措施范围不竭扩年夜,季候性城市抗台防涝情势日趋严重。温州排水公司在原有“数字排水”的根本上，连系本身近况，提出了从“数字排水”向“聪明排水”过渡和改变的设想思惟，根基实现了集物联网、年夜数据、云计较和互联网挪动利用为焦点架构的聪明化分析治理平台，在平常营业治理、消息集成同享、排水和智能防汛调剂和辅助决议计划方面起到了主要感化，为实现企业治理方针奠基了坚实的根本。
作者简介：郑春华（1967- ）,男，浙江温州人，给排水高级项目师，首要处置给排水专业设想和治理，研究标的目的为聪明排水治理。
“数字排水”的近况
温州排水公司在2009年成立后，为了摸清家底，让深埋地下的排水管“看得见、摸得着”，在展开市区规模内排水管线普查工作的同时，操纵GIS、主动化装备、长途监测和无线传输等手艺，在公司的“年夜脑中枢”——调剂中间搭建排水“数字化”治理平台，该平台以排水GIS系统、水位长途监测系统、泵站主动化系统、路面积水监控系统、挪动批示系统和排水檀卷措置系统等为主，初步构成排水“数字化”的治理平台。
① GIS系统
温州市区道路下有4245.7 km的排水管道，操纵排水GIS系统能快速定位、查询排水管线材料，实现管径、埋深和标高档管道属性的“可视化”查阅。该系统能直不雅地揭示管线脉络，特别是CCTV管道机械人和管道潜望镜的利用，使巡检人员不消下井，就可以持续、具体地不雅测管道的内部外形，经由过程视频图象评估管道状况。从而为管道计划设想、项目扶植和平常维养供给详实的根本数据。
图1 温州排水GIS系统图
② 水位长途监测系统
在水位长途监测系统中，选中监测点即可领会此时查抄井的水位环境。按照设想和运转经验，系统中设置黄色鉴戒水位线、红色危险水位线，实现排水管线水位的及时把握和实时预警，从而初步实现科学调剂排水举措措施的运转。
③ 檀卷措置系统
2014年经排水檀卷措置系统处置的檀卷达17872件，今朝日均处置檀卷50余件，涵盖井盖破损、缺掉、管道梗塞和路面积水等问题，在快速处理平易近生问题的同时，为平常和台风、暴雨气候下排水举措措施的平安、通顺运转供给保障。
④ 路面积水监测系统
路面积水监控系统对市区首要铁路、公路下穿段和低凹地段积水环境进行全天候监控和智能收集，一旦发觉险情，可敏捷组织总应急能力达2.97×104 m3/h的11辆排涝泵车、49台便携式排水泵等防汛装备和49支260余人的防汛抢险队进行抢险；同时，首要铁路、公路下穿段LED显示屏幕警示交往车辆和市平易近，为市区平安度汛供给保障。另外，还利用灾难预警消息网、温州景象形象网、水文网等搜集雨情、水情消息，为指点排水系统运转和防汛防台预警响应供给数据撑持。
⑤ 挪动批示系统
挪动批示系统经由过程单兵装备和车辆图象收集与传输系统，将现场环境传输到车内；同时在车内建立挪动式排水举措措施运转监控系统，经由过程视频谈判系统与批示中间连线互动，制订方案，直击汛情现场，提高了批示系统的灵活性和批示决议计划的消息化程度，包管了在不成抗拒身分影响下批示系统的一般运转。
“数字排水”的挑战
1）营业系统消息化水平有待提高。
2）根本举措措施和硬件扶植时候已久，现无机房没法知足日趋剧增的数据营业需求，没有足够承载消息系统的办事器装备、收集装备等。
3）数据尺度不同一，数据阐发和资本整合能力严峻不足。
4）在共同无人值守泵站的革新时，原有调剂中间的SCADA系统不克不及知足三级调剂批示（现场手动、当地主动、长途节制）的要求。同时，监控系统数据集成度无限。
5）根本数据整合、同享机制不健全。
6）数据阐发和决议计划撑持能力不足。
对消息系统扶植成熟度的评价，一般采取五维布局图来暗示，该图描写了数字排水的近况和其聪明排水应到达的方针（红色线代表数字排水，紫色线代表聪明排水）。是以，要从“数字排水”到“聪明排水”的过渡和改变，必需从这张五维布局图上实现周全的冲破和完美。
图2 五维布局图
“聪明排水”的构思
聪明排水环绕消息收集主动化、传输收集化、治理聪明化、决议计划科学化的方针，首要完成以下几方面内容：
（1）在成立数据中间的根本上，所有出产数据、营业消息无缝整归并实现周全可视化。例如：在排水分析治理平台上可同时查阅地舆消息数据、视频安防数据和出产运转治理数据，同时，还能够查阅装备运转环境、毛病环境，与该装备联系关系的所有营业数据，包罗台账数据、维涵养护数据，工单数据等。
（2）及时动态把握全市排水管网、泵站、污水处置厂的运转环境，敏捷有用地阐扬调剂中间的批示感化，排水泵站正在实行“无人值守”革新，在实现数据长途监测的同时还能实现长途节制，为保障城市道路畅达，排水管网一般运转等方面供给了强无力的辅助决议计划感化。
（3）环绕排水行业的分歧营业范畴，应用建模拟真手艺，成立相干的数学模子，并经由过程摹拟来取得响应的决议计划调剂方案，从而具有决议计划撑持能力，实现防汛调剂、汛情或排放预警、工艺优化等目标，完成从数字排水向聪明排水的要害转型。
（4）连系最新的“挪动和互联网+”的理念，能够实现全部聪明排水管控“尽在把握”，能够将全部调剂中间和平常营业治理的各类利用经由过程手机挪动端实现。
聪明排水的设想与实行
聪明排水的整体框架
聪明排水整体框架包罗根本层、数据办事层、营业利用层和人机交互层四层布局。
图3 聪明排水系统整体框架
（1）硬件根本平台
硬件根本平台是聪明排水的载体，是聪明排水一般运转的根本保障，首要包罗硬件根本扶植与收集平安扶植两方面内容，高机能的根本硬件举措措施、通顺无阻的收集通信支持了聪明排水的高效运转。
（2）数据办事层
利用集成平台架起了聪明排水营业系统消息同享的通道，使各营业系统协同运转，包管根本数据通顺无阻、营业流程无妨碍流转，有用晋升营业系统的运转效力、打破企业消息孤岛，以系统集成手艺支持重点利用平台的扶植。
（3）营业利用层
营业系统是聪明排水的构成部件，全部聪明排水由各类营业系统构成，此中计划的营业系统首要是新建系统，经由过程新建系统与原有系统集成的体例不竭完美营业消息化的完全性，晋升公司营业的分析利用能力。
（4）人机交互层
便是用户利用PC或挪动终端利用和阅读系统，利用用户包罗公司排水公司、运营中间团队和员工等。
聪明排水的系统功能
① 排水分析治理平台
排水分析治理平台是一套排水举措措施消息展现与治理平台，采取成熟的BS系统架构，以监测点的消息展现为重心，集成视频监控、GIS系统、GPS公车治理等消息进行集中展现，慢慢实现全市排水管网、泵站、污水处置厂等排水举措措施资本同一治理、同一监测，系统撑持Oracle、SQL等支流数据库利用。平台首页以门户情势展现平台logo、用户登录消息、报警消息、发布消息、经常使用链接等相干内容，平台撑持温州排水公司原有GIS系统接入，实现单点登录功能。
该子系统能够实现排水管网、泵站、污水处置厂等监测消息的及时状况、汗青状况和报警状况的抽象化展现和简单阐发。所有监测消息需基在GIS地图办事上展现，并知足虚拟全国地图的体例和三维地图办事的扩大开辟利用。系统撑持的测点数目没无限制，答应按照项目的范围肆意扩大，数据监测点与装备档案消息库之间应成立链接关系。
该系统包括了管网治理（GIS）、水位监测（数字排水的数据整合）、井盖监测、气体监测、管网和河流流量监测、闸门监测、水质监测、管道沉降监测、淤积监测等子系统的数据整合。同时，涵盖了营业治理子系统的所有内容，包罗：污水厂和泵站的举措措施/装备的台账治理、维涵养护治理、放哨治理、项目和平安台账治理、防汛监测和治理、檀卷治理（社会应急联动等）、报表治理、模子摹拟和管网决议计划等十多个营业子系统，真正实现了一个集成平台上的分析无缝治理。
② 排水出产监控平台
排水出产监控平台首要知足“监”和“控”的功能，对及时性要求较高，同时要共同无人值守泵站的革新，周全实现厂站的监控，首要完成了28座泵站数据，实现泵站供电系统电量参数、液位（进水池、格栅池、泵池）、出水流量、气体、工艺运转装备（开停状况、轴温、电量参数、庇护装配、毛病消息、台时）、温湿度等数据进行及时监控。同时，按照调剂需求，监控中间人员可实现对水泵、格栅机、进出水闸门、除臭装备、空压机等工艺装备的长途节制，实现对要害性装备的汗青数据查询、统计、趋向图阐发、打印、导出等常规功能。
③ 挪动终端利用
挪动终真个利用提高了治理人员的平常巡检和监控治理能力，公司带领、治理人员在挪动终端上能够随时、随地查询系统消息，对公司平常营业展开和突发性、应急性事务的处置具有主要意义。此中包罗：
a)管网数据查询。跟着手持挪动端用户的挪动，系统主动定位并搜刮四周的排水管网在地图上显示，便利治理人员查看。
b)出产监测。将排水管网、泵站、污水处置厂等排水举措措施的首要监测数据传输至挪动端进行查询。
c)装备二维码扫描。系统撑持现场装备条形码扫描，主动弹出对应装备的档案消息，针对权限许可用户可供给转存、编纂、上报等功能。
d)巡检轨迹。系统主动记实巡检人员的 GPS 轨迹消息， 并发送到办事器端。治理人员能够随时查看巡检人员的及时位置和汗青巡检轨迹。
e)巡检陈述。手持挪动端用户可阅读上报的各类陈述，也可将现场照片、问题反馈、巡检记实、语音留言等消息上传。
f)数据报警。将各类报警消息推送到挪动终端，便利手持挪动端用户实时把握各类风险。
聪明排水的要害手艺
①年夜型关系数据库的海量数据存储和工业及时数据库的利用
该系统采取空间数据引擎（ArcSDE），能够轻松实现空间数据库（GeoDatabase）和年夜型关系型数据库的毗连拜候，图形、数据的显示、查询、编纂十分敏捷。同时，工业级及时汗青数据库Historian完成了数据中间的SCADA数据的快速存储、归档、无损紧缩和其快速检索和查询，年夜年夜提高了及时数据的存储和汗青数据的查询效力。
② 同一的用户治理认证中间
实施同一的用户治理，在分离、异构的系统情况中实现同一用户治理的条件前提即是要实现用户根基消息的归一化，包罗对分歧利用子系统用户消息的格局转换、集中存储；与此同时，系统还供给了规范分歧的注册与认证机制，方能保障实现单点登录的方针。
③ 国际化的同一接口尺度
本系统能够采取国际化的尺度数据传输体例WebService来实现监管数据的上行传输。它基在XML文档进行办事描写、办事要求和反馈成果，基在HTTP和谈进行消息传送易在被拜候和前往成果，基在WSC的开放和谈，自力在平台和操作系统，实现分歧平台操作系统上的互操作性，使得异构平台上的利用易在集成，
④ 基在SOA的利用系统集成
SOA既是一种企业架构、又是一个组件模子，它将利用法式的分歧功能单位（称为办事）经由过程这些办事之间界说杰出的接口和契约联系起来。接口是采取中立的体例进行界说的，它应当自力在实现办事的硬件平台、操作系统和编程说话，好比Web Service体例。这使得建立在各类如许的系统中的办事能够以一种同一和通用的体例进行交互。SOA倡导将软件的功能组件化，在组件之间以供给办事/消费办事的体例实现疏松耦合，以便利组件被重用。
与原有“数字排水”系统的整合和迁徙
新建的聪明排水系统，将在地舆消息系统层面保存已有GIS系统的所稀有据，同时经由过程WebService手艺接口，将WebGIS的数据经由过程网页的体例整合到新的聪明排水门户系统中，同时，GIS与其他营业子系统都整合至统一平台，按照公司各部分利用权限采取单点登录、全局拜候的体例，包管了系统的平安和周全的消息整合。
聪明排水的“聪明”在现实工作中的表现
①对城市排水管网，经由过程成立响应的管网模子，在水文消息、降雨和蔼象消息和城市地舆消息的根本上，对分歧降雨强度下的城市内涝、积水状态做定量、可视化的阐发，对汛情做出实时预警，并辅助水务部分做出公道的调剂预案。
图4基在模子的防汛调剂系统
如图4所示，基在管网模子的城市防汛调剂系统对某降雨强度下，城市特定区域积水环境的摹拟猜测，包罗降雨量、区域内的积水量、积水深度，和在地图上标识积水区域的及时转变，并能连系雨量和本地雨水泵站的现实运转状态，给出适合的开泵台数作为应对降雨积水的运转方案。
②对污水处置厂，经由过程成立响应的污水处置工艺模子，摹拟分歧进水或运转工况下的出水水质和能耗状态，对潜伏的水质超标做预警，并能查验各类运转方案的公道可行性，实现工艺优化。
图5基在在线仿真的污水厂高级优化节制
如图5所示，基在在线工艺模子的污水厂模子，可连系及时进水状态，对将来数小时内的出水目标、工艺目标等做短时间猜测，从而提早预知晦气工况，便在实时调剂运转方案，提高决议计划能力。
③基在对污水厂的工艺和能耗仿真，连系鼓风机的根本消息，可推算曝气池的曝气量和对应的鼓风机开启数目，参照这一运转方案可实此刻包管出水达标排放的条件下节俭能耗，避免过量曝气带来的华侈，如图6所示。
图6基在模子的污水厂能耗仿真系统
管网、工艺模子的应用使得聪明排水系统不再局限在对收集消息的纯真展现，而是基在收集消息之上的进一步阐发、猜测并提出处理方案，表现决议计划撑持能力，是以倾覆了保守消息手艺撑持下的“数字排水”的概念，使得“聪明”二字名至实归,也根基到达了五维布局图中“决议计划撑持能力”的要求。
聪明排水手艺的远期拓展
跟着国度对虚拟实际（VR）和人工智能等前沿手艺的正视和推行，温州排水也在积极斟酌若何利用这些前沿手艺提高企业将来的科技成长，并斗胆假想了一种基在BIM和VR手艺的实行装备运维治理系统，经由过程该系统能够将与举措措施装备、管线等相干的所有消息与虚拟模子联系关系起来，用户能够在虚拟场景中查看这些消息，使举措措施装备的治理更便利、快速，年夜年夜提高举措措施装备的运维调养效力，实现对举措措施装备治理的数字化、及时化、可视化，为治理人员和装备保护人员供给一种精准、高效、直不雅的举措措施治理模式与方式。
基在IM与VR手艺的举措措施漫游和治理架构如图7所示。在该备治理系统中，用户能够在虚拟污水厂或泵站中漫游，按照工作需要，查看修建物空间、工艺装备、能源或水质等消息，搜刮查阅举措措施装备的全生命周期材料，维修调养打算、查看装备操作手册、不雅看检验摹拟动画等，同时能够实现长途虚拟式的挪动巡检，以“千里眼”的体例，在人员没必要达到现场的环境下，及时把握现场动态并按照现实环境制订巡检打算。
图7基在BIM和VR手艺的举措措施漫游和治理
按照颁发在《中国给水排水》2017年6月第12期“温州市从数字排水到聪明排水的思虑与实践”一文清算，作者为郑春华、翁献明、姜恺和马晓宇
微旌旗灯号：CNWW1985
投稿征询：022-27835707
告白征询：022-27835639
刊行征询：022-27835231
投稿邮箱：cnwater@vip.163.com
