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一、方案簡(jiǎn)介

隨著城市發(fā)展建設(shè)和生活水平的不斷提高，國(guó)家大力建設(shè)和改造雨污分流系統(tǒng)，旨在徹底解決城市排水問(wèn)題，但在實(shí)際中仍存在各種各樣的問(wèn)題難以解決，比如雨污混接、偷排漏排、管道堵塞淤積、管道溢流和導(dǎo)致的內(nèi)澇等問(wèn)題。

城市排水管網(wǎng)承擔(dān)著城市防汛排澇、污水收集和輸送的重要任務(wù)，是重要的城市基礎(chǔ)設(shè)施之一，它關(guān)系到社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展和人民生活的安定,在保障城市發(fā)展和安全運(yùn)行中發(fā)揮著重要的作用。

利用現(xiàn)代信息技術(shù)和監(jiān)測(cè)手段，建設(shè)智慧城市，是當(dāng)今世界城市發(fā)展的趨勢(shì)，更是生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容。隨著河長(zhǎng)制、治水提升、海綿城市建設(shè)等新策略先后實(shí)施，水務(wù)管理的精細(xì)化、業(yè)務(wù)協(xié)通化的能力得到不斷提升。同時(shí)，新時(shí)代的發(fā)展對(duì)水務(wù)的智慧化也提出了更高的要求。因此，對(duì)城市雨污排水系統(tǒng)不僅要建設(shè)好，而且要采取有效的監(jiān)測(cè)手段，保護(hù)城市的生態(tài)環(huán)境顯得尤為重要。

建設(shè)依據(jù)

1、《關(guān)于加強(qiáng)城市地下管線建設(shè)管理的指導(dǎo)意見(jiàn)》-國(guó)辦發(fā)〔2014〕27號(hào)。

2、《關(guān)于做好城市排水防澇設(shè)施建設(shè)工作的通知 》-國(guó)辦發(fā)〔2013〕23號(hào)。

3、《城鎮(zhèn)排水與污水處理?xiàng)l例》-第641號(hào)。

4、《城鎮(zhèn)污水排入排水管網(wǎng)許可管理辦法 》-住建部令第21號(hào)。

5、《關(guān)于加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的意見(jiàn)》-國(guó)發(fā)〔2013〕36號(hào)。

6、《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50014-2006(2014年版)。

7、《城市排水工程規(guī)劃規(guī)范》GB 50318-2017。

8、《城鎮(zhèn)給水排水技術(shù)規(guī)范》GB 50788-2012。

9、《城市排水防澇設(shè)施數(shù)據(jù)采集與維護(hù)技術(shù)規(guī)范》GBT 51187-2016。

10、《城市水系規(guī)劃規(guī)范》GB 50513-2009。

在上述國(guó)家政策和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，優(yōu)先采用中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)及排水行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，若有國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范缺項(xiàng)或不完善時(shí)，可選用相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，國(guó)家政策和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范應(yīng)按最新頒布的執(zhí)行。

二、建設(shè)方案

城市排水系統(tǒng)由于深埋地下，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是一個(gè)具有隱蔽性的巨型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這增加了排水管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)和管理的難度。通過(guò)排水管網(wǎng)的流量監(jiān)測(cè)可實(shí)現(xiàn)對(duì)管道內(nèi)部流量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確掌握，改變粗略判斷流量的數(shù)據(jù)管理方式。

通過(guò)對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)全方位的流量監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)掌握管網(wǎng)總體運(yùn)行狀況。將流量數(shù)據(jù)積累，對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間跨度的管道流量變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)判。對(duì)流量數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)學(xué)模型軟件相結(jié)合，建立完整動(dòng)態(tài)的管網(wǎng)運(yùn)行管理系統(tǒng)、管網(wǎng)運(yùn)行能力分析系統(tǒng)等，為科學(xué)運(yùn)營(yíng)夯實(shí)基礎(chǔ)。

通過(guò)流量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警分析、運(yùn)行狀況研判，建立科學(xué)的運(yùn)營(yíng)管理體系，提高管理人員對(duì)整體管網(wǎng)系統(tǒng)的掌控能力、水量科學(xué)調(diào)配能力，提升運(yùn)營(yíng)管理效率。

2.1 總體架構(gòu)

城市排水管網(wǎng)流量系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、感知源、基礎(chǔ)設(shè)施、支撐層、應(yīng)用層和運(yùn)營(yíng)體系組成。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是保障系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，前端感知設(shè)備采集的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施傳輸數(shù)據(jù)，將水環(huán)境事件感知數(shù)據(jù)與現(xiàn)有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚、整合、清洗；通過(guò)調(diào)取各支撐平臺(tái)服務(wù)，為系統(tǒng)應(yīng)用提供支撐；運(yùn)營(yíng)體系為數(shù)據(jù)更新、產(chǎn)品迭代、事件準(zhǔn)確率等提供保障。

城市排水管網(wǎng)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案拓?fù)鋱D

2.1.1 感知源

感知源包括多普勒超聲波流量計(jì)、水位計(jì)、遙測(cè)終端等，感知設(shè)備安裝龐大的地下管網(wǎng)中，采集處理并上傳信息。利用感知設(shè)備對(duì)地下管網(wǎng)水環(huán)境所需要參數(shù)進(jìn)行多元化、全方位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，也是支撐本系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐部分。

2.1.2 基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施層主要為云設(shè)施，為大量的感知數(shù)據(jù)提供計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源、安全資源。

2.1.3 支撐層

利用龐大的感知體系，提供覆蓋廣、頻次高的感知服務(wù)；結(jié)合相關(guān)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)指標(biāo)，支持對(duì)水環(huán)境事件的精準(zhǔn)檢測(cè)；支持高精感知場(chǎng)景；提供數(shù)據(jù)處理服務(wù)，為水環(huán)境感知事件的準(zhǔn)確性提供支撐。

2.1.4 應(yīng)用層

基于感知層所采集數(shù)據(jù)，提事件推送、首頁(yè)展示、預(yù)警管理、策略管理等應(yīng)用服務(wù)。

2.1.5 本地化運(yùn)營(yíng)服務(wù)

提供常態(tài)化的本地運(yùn)營(yíng)服務(wù)，面向城市地下管網(wǎng)水流量監(jiān)測(cè)提供專業(yè)化的人工審核處置運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)。

2.2 流量監(jiān)測(cè)站構(gòu)成

多普勒超聲波流量監(jiān)測(cè)站主要由多普勒超聲波流量計(jì)、雷達(dá)水位計(jì)、鋰電池供電系統(tǒng)（含RTU、電池）、安裝支架（可拆卸）等設(shè)備組件構(gòu)成。同時(shí)將雷達(dá)水位計(jì)集成到超聲波流量監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)中，可以高精度檢測(cè)窨井內(nèi)的水位，主要起到預(yù)警報(bào)警的作用，可有效預(yù)防城市內(nèi)澇的發(fā)生。

該流量監(jiān)測(cè)站可有效進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，可以將采集到的數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸至管理中心，管理中心控制人員可以根據(jù)采集到的流量數(shù)據(jù)進(jìn)行其他業(yè)務(wù)性預(yù)判操作。

2.3 監(jiān)測(cè)站工作模式

安裝與井口位置的雷達(dá)水位計(jì)增加了窨井監(jiān)測(cè)范圍，彌補(bǔ)了超聲波流量計(jì)中水位計(jì)無(wú)法全覆蓋監(jiān)測(cè)窨井范圍水位的不足，從而可以更為有效的監(jiān)測(cè)窨井內(nèi)的水位。當(dāng)降雨或洪澇災(zāi)害等不利因素發(fā)生時(shí)可以及時(shí)有效的提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)給管理中心，可以讓管理中心提前了解當(dāng)時(shí)排水管網(wǎng)的水位及流量狀態(tài)和及時(shí)采取預(yù)防報(bào)警措施，從而更好的保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全和城市的生活環(huán)境。

無(wú)論排水管網(wǎng)處于什么狀態(tài)，該流量監(jiān)測(cè)站設(shè)備都處于間隔性工作狀態(tài)，當(dāng)水位、流速或流量進(jìn)入警戒范圍時(shí)，無(wú)線傳輸模塊RTU將提高上傳數(shù)據(jù)頻率，及時(shí)向用戶進(jìn)行報(bào)警，起到報(bào)警和提前預(yù)防的作用。不工作時(shí)超聲波流量監(jiān)測(cè)站中的監(jiān)測(cè)設(shè)備處于休眠狀態(tài)，這樣可以達(dá)到長(zhǎng)時(shí)間工作的需求。

2.4 安裝方式

多普勒超聲波流量計(jì)通過(guò)易拆卸的安裝支架安裝在管道內(nèi)部的低端，如下圖所示，雷達(dá)水位計(jì)、鋰電池供電系統(tǒng)（含RTU、電池）安裝在井口位置，在井蓋下方居中即可，雷達(dá)水位計(jì)可以監(jiān)測(cè)窨井范圍內(nèi)的水位狀態(tài)，且易于RTU的數(shù)據(jù)通訊和后期維護(hù)時(shí)更換電池。安裝支架采用不銹鋼材質(zhì)，采用模塊化設(shè)計(jì)，易于拼接延長(zhǎng)和拆卸。注：示意圖中壓力式水位計(jì)為備用。

多普勒超聲波流量安裝

2.5 主要功能

2.5.1 監(jiān)測(cè)采集功能

多普勒超聲波流量監(jiān)測(cè)站可以自動(dòng)采集流速、水位、流量等數(shù)據(jù)，并定時(shí)向中心站發(fā)送監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)指標(biāo)，同時(shí)還包括系統(tǒng)電壓、站點(diǎn)編號(hào)、信號(hào)強(qiáng)度等參數(shù)，數(shù)據(jù)也會(huì)本地存儲(chǔ)備份。

2.5.2 配置參數(shù)功能

多普勒超聲波監(jiān)測(cè)站設(shè)備可采用有線、無(wú)線遠(yuǎn)程等多種方式進(jìn)行配置設(shè)備參數(shù)和升級(jí)設(shè)備程序，使監(jiān)測(cè)設(shè)備更加貼近用戶需求或現(xiàn)場(chǎng)使用情況。

2.5.3 采集和傳輸功能

超聲波監(jiān)測(cè)站自動(dòng)采集水位、流速、流量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，支持3G/4G/GPRS、短信息、衛(wèi)星、433、以太網(wǎng)等多種通信方式。當(dāng)通訊信號(hào)不良或設(shè)備發(fā)生通訊故障時(shí)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在本地緩存中，當(dāng)通訊恢復(fù)正常時(shí)，設(shè)備會(huì)自動(dòng)將未上傳成功的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)中心。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在設(shè)備本地具有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能，將歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)保存在本地設(shè)備內(nèi)，可通過(guò)有線方式導(dǎo)出歷史數(shù)據(jù)。

多普勒超聲波監(jiān)測(cè)站設(shè)備可采用有線、無(wú)線遠(yuǎn)程等多種方式升級(jí)設(shè)備程序，使監(jiān)測(cè)設(shè)備更加貼近用戶需求或現(xiàn)場(chǎng)使用情況。通過(guò)遠(yuǎn)程更改超聲波監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)設(shè)備的IP地址和端口，可以將監(jiān)測(cè)站設(shè)備所上傳的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至其他平臺(tái)進(jìn)行進(jìn)一步的處理等。

2.5.4 可擴(kuò)展功能

多普勒超聲波監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)設(shè)備具有豐富的接口，可以接入不同數(shù)量和類型的監(jiān)測(cè)設(shè)備，可以更加完善、全面的監(jiān)測(cè)不同類型的數(shù)據(jù)。比如還可以接入水質(zhì)傳感器，可同時(shí)監(jiān)測(cè)地下管網(wǎng)水質(zhì)和水量，為管網(wǎng)水環(huán)境“質(zhì)量”奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.6 設(shè)備清單

多普勒超聲波流量監(jiān)測(cè)站單個(gè)站點(diǎn)所包含的主要設(shè)備如下所示：

1、CK-DPL-180多普勒超聲波流量計(jì)1個(gè)，可同時(shí)監(jiān)測(cè)流速、流向、水位、流量等數(shù)據(jù)；

2、CK-YJ-408鋰電池遙測(cè)終端1套，內(nèi)置RTU和電池；

3、CK-SWJ-680雷達(dá)水位計(jì)1套，精度高，運(yùn)行穩(wěn)定；

4、安裝支架及輔材1 套，可拼接，易拆卸。

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