浅析城市排涝指挥控制系统的必要性

浅析城市排涝指挥控制系统的必要性

陈东亮 12

1杭州九问数字科技有限公司，浙江杭州 311202

2浙江绿投环境监测有限公司，浙江杭州311202

摘要：

城市排涝指挥控制系统着力提升河道管网业务管理和业务支撑的专业化、信息化和智能化，因此主要应用聚焦于河道管网的数据建库、日常管理运维的集成共享以及排涝防洪相关的智慧应用。本项目建设的城市排涝指挥控制系统是通过综合运用成熟的自动化控制技术，建立水网的综合信息物理网络，整合传感器信息资源，建立集中式的业务应用系统，从而构成加强城市排水规划、建设和管理的新模式。

关键词：城市排涝，河道管网，实地勘测，信息化

1 系统描述

城市排涝指挥控制系统通过河道管网等排水设施的实地勘测、基础资料的调研 ( 地理空间资料、规划资料、设计图纸文档、竣工资料等 )，形成河道管网GIS平台的信息管理，以全面、及时、准确地反应河道管网的排水设施的实际情况；

用信息化、移动化手段支撑对河道管网的排水设施的日常巡检与维护，实时监控河网及传感设备运行情况，及时发现问题远程协调养护人员进行河网清淤、设备维护等工作，实现移动端信息查询、巡查结果录入、拍照及视频上传等功能，同时能够记录巡查人员的巡查时间，路线，并对在外作业人员工作成效进行监督管理与考核，提高工作效率；通过采集广泛分布的传感器、监测仪、视频设备对城区排水管网系统的水位、 流量、 淤积、 水质等实时监控，并可在GIS平台上直观显示；

在暴雨条件下对积水事件的预测、 分析以及退水分析， 对洪水条件下城市排水设施的应急能力分析以及排水抢险、 调度管理；实时监控区域内河道水质以及上下游水体水质，当区域内水体水质不佳，而上下游水体水质较佳时，通过引配水稀释河道淤污，改善水体质量。智慧排水指挥系统通过区公共资源服务平台，与外部相关系统实现数据交换，达到信息共享和业务协同。实现防洪排涝的智能化、自动化控制，泵站控制和管理形成区域化的网络。系统根据河床蓄水总量及安全坐标，结合当日每小时降水量模拟城市受淹状态，针对不同的水位数据，调动相关的控制设备进行排水，逐步试验出最佳排水方案。最终达到正常情况下泵站处于自动模式运行，根据后台综合数据分析结果自动生成解决方案。

2 功能和性能需求

2.1系统功能需求

河道管网信息与空间定位密切相关、层次性强、变化快、数据形式多样，这些信息仅以数据库技术来组织分析，而不对空间分布相关特性进行分析而形成的决策措施有着明显的局限性。因此，城市排涝指挥控制系统借助GIS技术的优势来分析处理大量复杂的空间信息，以达到预报准确，决策科学，措施高效。城市排涝指挥控制系统利用信息化手段、基于GIS 技术搭建现代化的排水信息系统基本框架，建立排水信息系统管理体系。建立城市地理信息基础平台，将城区养管范围内的排水口，雨水井，地下雨水管道，河道立交桥泵站、闸门等市政设施进行普查、归档、录入系统平台。以数字萧山地理信息公共平台为基础的电子地图上，通过不同的颜色分清雨、污水管网以及混合管网，为施工部门和管理部门提供管线的平面坐标与高程、分布状况以及埋深、管径、材质、埋设时间等属性信息，方便快捷的实现数据更新，导入，输出，编辑等功能。

实现城区河道水系图、圩区、闸泵站、排放口、排水户、低洼积水点等各种属性的动态显示、查询、统计，通过排放口的点击，在GIS地图上可以用不同颜色动态标注显示出与该排放口相连的地下管网、排水户等信息，同时能用列表的形式显示以上全部信息。在城区河道管网关键位置部署各类雨量、水位、水体传感监测设备，以及高清摄像机，对雨量、水位、水量等数据信息进行实时的采集，更新，通过无线、有线网络进行传输汇集，实时动态地显示管网设备的状况，如可看到设备状态如本地，远程，运行，停止，故障，工作时间等重要信息，并可对其进行相应的控制，同时还可实时监控到各仪表数据，如水位，流量，电流，电压等数据内容。结合水质监测信息进行河道引配水调度。实时监控河网及传感设备运行情况，及时发现问题远程协调养护人员进行河网清淤、设备维护等工作。系统中接入数字化视频监控，并在排放口处显示视频监控。

2.2 系统安全需求

要求提供各层次的访问控制功能。从用户认证和授权、数据库对象的访问控制、用户操作权限控制、系统操作的记录和稽核、数据和系统的完整性、可靠性和可用性、基于业务规则的访问控制等方面，保证系统的安全性。

系统实现应用级的操作日志和审计功能，即记录操作员进入和退出的时间，记录每项重要的操作。提供对各类操作痕迹的审计追踪功能，确保用户的每个行为都能产生必要的操作痕迹，并能以防抵赖的方式提供事后的审计验证支持。

系统需建设高速冗余存储系统,实现系统高速、集中、冗余、易扩展的存储和备份能力，提供易于维护的存储管理、备份管理的解决方案。对重要的业务数据、操作日志、关键数据、数据库及操作系统进行备份。

3 流程分析

城市排涝指挥控制系统是综合运用以物联网、GIS技术、自动化控制技术和信息资源服务平台为代表的现代信息科学技术和手段，通过对城市水网相关资源的全面感知、共享、整合、分析、挖掘和协同，提高城市管理和服务水平。整个系统总体框架实现分层结构如图所示。从下至上分别是：平台基础支撑GIS地理信息系统、数据库资源层、应用模块支撑层、应用层和门户层。各层即有信息交换，又相对独立地工作，实现系统的可靠运行与一体化管理。

按照系统的实现框架，总结出系统的总体业务流程可概括为：

“摸清家底”---建立手段----提供支撑----形成智慧，即首先全面勘测调研城区排水设施情况，摸清河道、管网、泵站、闸门等地理空间属性、业务属性，建立管网模型，实现城区河道管网的电子地图作为系统的基础平台；其次建立感知网络、控制网络，根据业务需要在河道管网的水系、设施中安装各类传感器、控制仪、视频监控，即建立业务支撑的手段；然后实现业务管理、业务支撑，用信息化手段支撑河道、园林等单位的业务功能，如河道管网的巡检、河道水体质量管控、城区积水排涝、排水设施运行状态监控等；最后建立智能模型，实现智慧决策、自动排涝，随着业务的开展、数据的积累、数据的交换、业务经验的总结，运用智能决策的方法形成自动化模型，形成智慧化的、自动化的决策指挥和应急处理。

需要说明的是，这个过程并不是一个一蹴而就的过程，而是随着系统的运行、业务的开展、城市的发展以及技术的进步，不断循环往复、螺旋上升的过程。通过这个过程不断扩展排水设施的属性、精细基础设施的管理，不断扩充设施的感知能力、控制能力，从而加强实现更多水环境相关业务的手段，不断扩展业务信息化的范畴、加大业务支撑信息化的程度，不断地总结、演练、优化智慧模型，不断提升系统的自动化程度。

4小结

本系统需要进行存储的数据包括：基础数据、业务数据、监测数据等，以及系统信息包括注册信息、认证信息、日志、服务信息等。城市排涝指挥控制系统的建设首先搭建稳定可持续的系统平台框架，实现河道管网基础信息的勘察录入，优先实现城区核心区域的防洪排涝功能子集，后期再进行区域范围、业务功能的扩展，最终城市排涝指挥控制系统项目的预期成果可概括为“六个构建、六个形成、六个实现”。

参考文献

[1]许金生,宋晓庆,徐玲,于骏.城市排涝信息化建设的思考与展望[J].市政技术,2014,32(01):161-164.

[2]刘瑶杰,刘振泉.城市内涝的对策及GIS在其中的应用[J].中学地理教学参考,2012(Z1):72-73.