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1、附件 19地下管网水位监控系统1 系统概述1.1 项目背景城镇排水系统是城镇建设、环境保护、防洪排涝的重要基础设施，关系到社会经济稳定发展和人民生活的安定， 在保障城镇发展和安全运行中发挥着重要的作用。随着城镇的迅速发展，城镇排水管网系统越来越复杂、越来越庞大，对排水管网的运行管理、养护管理、应急防汛和科学决策等提出了越来越高的要求。但由于在管网的运行管理上缺乏掌握排水管网真实运行状况的技术手段， 在养护管理上难以评估排水管网的日常养护效果， 在排水管网的水力分析和管理决策上缺少必要的数据支持， 遇到紧急情况无法依据实时变化信息以制定相应的应急措施，依靠传统的管理手段已越来越不能满足排水管网的
2、现代化管理需要。随着城镇的迅速发展， 某些区域雨水管网的规划设计与建设由于历史的原因存在先天不足， 根据水文水资源管理的资料统计， 在近 3 年时间里， 暴雨实际强度远远超过设计暴雨强度标准， 雨水管网在暴雨灾害时运行负荷过重， 导致城镇内涝。但是，雨水管网设计的某些先天不足有时很难通过管网改造弥补， 中心城区许多道路下面的各种管网错综复杂， 地下也已经很难提供管网的扩容空间， 故而只有通过强化管理手段来提高区域排水能力，改善困难的局面。1.2 面临的问题1） 应急排涝决策指挥缺乏有效的管网运行数据支由于当前排水系统现状，造成排水管网应对突发事件的能力严重不足，一个突出的例子是特大暴雨夜袭周浦
3、事件。 据报道，2009 年 8 月 4日的暴雨， 3 小时降雨量达 223 毫米，周浦镇 13 条主干道排水不畅，镇区居民受灾户数 6339 户，占 21 ；受灾面积达到 87 万平方米，进水1500 户，停电1050 户，停水3000 余户。受灾企业共 290 户，48 9。因此，在城镇暴雨内涝应急指挥工作中存在以下问题：? 难以及时准确地获得暴雨内涝时管网运行预警信息；? 难以制定出不同等级雨情下科学的应急预案；? 无法依据区域全局的管网运行情况合理指挥局部内涝漫水区域的排水应急抢险工作。2） 排水管网养护管理缺乏有效的监测技术手段许多地区排水体制是合流制与分流制并存，部分排水系统存在雨
4、污水混接现象，目前的排水管理还缺乏监测雨污混接状况的科学手段。由于晴天污水流速较低，导致混接的雨水管网淤积严重，有的管道甚至堵塞大半过水断面；城镇建设节奏的加快，有的建筑工地建设垃圾排放也会阻塞排水管网，然而由于地下管网的隐蔽性，日常养护人员缺少有力的工具方便的发现问题管段和乱排垃圾的用户。日常养护作业人员缺乏现代化的监测技术手段来提升工作效率，目前，排水管网的养护管理存在以下问题：? 难以有效评估管网的日常养护效果；? 难以制定具有针对性的管网养护计划；? 建筑工地乱排建筑垃圾难以监控，易导致管网堵塞问题；? 由于养护清淤不到位而易导致河道环境污染问题。3） 排水管网运行调度管理相对薄弱一个
5、完整的排水系统由排水泵站、窨井和管道组成。目前，不少地区已经建设排水泵站自动监控系统， 泵站管理已经实现自动化和信息化，但是调度人员缺乏技术手段来掌握管网的实际运行状况，这是目前排水系统管理的薄弱环节。目前，排水管网调度运行管理存在以下问题：? 无法获得排水管网的真实运行数据；? 缺乏对重要排水户的监控技术手段；? 缺乏排水管网运行历史和实时数据的分析技术手段；? 难以高效协调排水运行单位和排水养护单位协同工作。1.3 项目目标针对上述问题，通过为隐蔽性很强的地下排水管网系统装上“电子眼”，建设城镇排水管网水位监测信息系统， 为城镇排水管理者提供观察、 浏览排水管网动态运行状况的全新视角，减少
6、由于排水管网隐蔽性导致的管理决策盲目性。建设城镇排水管网水位监测信息系统，供运行管理、养护、监督、应急指挥等部门同时使用，通过本系统对排水管网水位的实时监测、分析、预警，能较早地发现问题和解决问题， 变被动应对为主动预控， 变局部关注为系统监控， 大幅度提高区域防汛指挥能力。 同时，为更好的研究排水系统之间的互通与利用， 为管网改造工程提供了比较科学的参考依据。2 系统架构2.1 组网结构本系统主要包括排水管网水位监测中心主站、 通信网络、 现场监测设备三部分组成，利用前端监控、 数据采集设备的数据远传通讯功能和系统软件功能实现。采集数据， 使监测中心通过简单而又经济的计量手段， 实现对整个地
7、区排水管网水位信息的实时监测，进而实现良好的社会效益和经济效益。系统拓扑图：管理单位局域网GPRS通讯设备服务器 管理人员管理中心监测人员GPRS通信网络液位计 液位计水位远程监测箱 水位远程监测箱一号监测站 N 号监测站液位计水位远程监测箱二号监测站2.2 架构组成说明1） 监测中心主站监控中心设在某管理部门， 管理中心负责整个排水管网水位的监测。 主要配置由数据库服务器、 GPRS 前置机、监控软件、 WEB 数据发布等系统组成。2） 通讯网络GPRS网络是通讯运营商提供的数据无线传输网络， 只要有 GPRS信号的地方就能够支持数据无线传输，具有实时在线、覆盖面广、使用方便、按流量收费等优
8、点。本系统采用 GPRS 通信方式，系统主站的 GPRS 数据传输模块和每个监测终端内置的 GPRS 数据通讯模块都能通过网络通信， 实现监控中心与现场测控终端的数据双向通信。3） 现场主要监测设备：GPRS 数据传输设备、液位采集器、液位计等。? 液位计测量地下液位数据。? 液位采集器液位采集器具有采集 4-20mA 数据、串口通讯等功能。 需配合 GPRS通讯设备才能完成液位数据实时上传的功能。? GPRS 数据传输设备主要是实现前端设备与主站之间的数据传输功能，液位计数据经过GPRS通讯平台，发送并存储到系统主站服务器。提供的液位计实时监测系统在保证计量准确度的基础上， 以一体化液位监测
9、终端和科学、 有效的后台软件为平台， 加上强大的数据分析理论和实践经验， 对城镇排水管网水位进行管理监测。2.3 排水管网水位监测系统主要技术特点1） 组网运营成本低利用现有的网络资源作为通讯载体； 利用公网或专网作为计算机中心与终端的数据传输载体，施工简单，运营维护成本低。采用模块化设计，便于后期维护。2） 适用单位广系统根据具体需求设计，软件功能可根据用户定制，满足数据监测、数据查询、数据统计的具体需求。系统适用于大型企业民用能源管理、水利局、供水公司、小区物业管理公司和数据采集计量有关的单位。3） 技术先进该系统设计简单明了，集数据采集、设备控制、无线通讯、软件、数据安全、数据库等多种技
10、术于一体，国内处于领先水平。4） 高准确性和实用性抄收率、准确率高于国标；系统对采集的数据严格校验；从采集、传输至存储全过程采取多种技术措施保证数据的高准确性和实用性。5） 系统高可靠性系统软、硬件设备具有超强抗冲击能力， 出现意外情况， 均不引起系统功能丧失或影响系统正常运行； 对意外情况引起的故障， 系统具备自恢复能力。保证了系统高可靠性。6） 系统组网灵活多样系统有多种联网接口， GPRS/CDMA 和以太网， 用户可以根据自己的实际情况，选择最实用和经济的方式， 既可以选择一种方式也可以多种方式并存。7） 开放的数据库设计支持用户自定义的监测站点扩充， 监测传感器扩充。 适应排水管网不
11、断发展的需要。8） 动态系统设置用户自定义的监测界面设置， 支持虚拟站点、 虚拟传感器设置。 支持实时监测数据归并、计算，为用户快速获取管网运行信息提供服务。9） 调度信息实时发布采用先进的计算机信息、 通信技术， 将监测信息和调度职能部门的业务信息及时发布到企业网或因特网，实现公共信息资源共享。10 ） 实时、历史曲线等能够结合地形图和监测点分布图， 利用监测点的实时数据或历史数据， 为管理人员实时提供水位数据， 为管理人员管理和改造排水管网系统提供了准确的数据支持。2.4 系统设计原则系统本着可靠稳定的宗旨进行整个系统的设计构建， 主要遵循以下设计原则：? 扩展性原则：系统具有高可扩展性，
12、既能适应通信网络结构、通信协议的扩展变更，也能适应不断变化的应用需求；? 模块化设计：系统采用模块化设计，并构建业务生成平台；? 可移植性原则：系统采用 Java 开发体系，与系统平台无关， 确保应用系统的可移植性。? 先进性原则：系统采用业内先进设计标准，在设计思想、系统架构、采用技术、选用平台上均需要具有一定的先进性、 前瞻性，考虑一定时期内业务的增长。? 易用性原则：提供友好的用户操作界面，具备直观易用的人机界面。对于复杂操作步骤。? 稳定性原则：具备高可靠性和高稳定性，能够适应海量数据处理。在系统设计、开发和应用时，从系统结构、技术措施、软硬件平台、技术服务和维护响应能力等方面综合考虑
13、，确保系统较高的性能和较少的故障率。3 系统软件功能3.1 软件平台系统采用 Windows Server 2003 作为核心服务器的操作系统， 采用 Oracle作为数据库服务器的数据库系统软件。 数据展现和分析软件采用基于地理信息系统的数据集成和智能分析（ GDI）平台。GDI 是一套以地理信息系统为基础，通过标准化接口整合各类与地理空间有关的业务数据， 并采用标准化方式进行业务数据展示和分析的通用平台。3.2 基本功能1） 实时数据监控系统接收远程数据采集点的液位计运行数据， 将监测数据发送到中心， 从而实现对排水管网水位的实时监测。2） 实时数据显示主站服务器接收液位计发送的实时数据，
14、 以数据、 表格、 图形等形式显示监测点的数据。能够根据用户自定义的数据报警限值设定进行报警。3） 监测数据分析实施监测数据分析， 历史监测数据分析。 辅助调度工作人员制作流量等日常工作报表以及历史分析报表。4） 报表打印支持用户自定义的模版，进行打印输出；5） 调度 WEB采用 B/S 模式，在通用 web 浏览器页面上显示实时监测数据、历史统计数据，同时可在部门内部网上发布排水管网水位的最新数据、历史数据。6） 高级查询提供强大的管网查询功能， 对管网组件、 空间信息、 管理资料等进行图选查询、条件查询、分级查询、量距查询。7） 信息统计对管网属性、空间位置的全部信息或满足某种特定条件的信
15、息进行统计、分类。8） 系统管理各类系统参数设定、用户权限管理，外部数据接口管理。3.3 分析功能1） 多视角实时数据动态展示方式以表格方式展现各测点实时水位数据；以平面地图或管网拓扑图为背景，展现实时数据的分布， 并以不同颜色表示管段的不同充满状况； 以相关窖井的纵断图为底图，展现同一系统内各窖井的水位和相互间的水位差。2） 多形式历史数据追忆水位趋势选择日期范围进行多点水位曲线展现， 测点的选择可根据显示方案或使用者自由结合； 同比分析同一测点在不同时期的水位变化图表； 以平面底图或管网拓扑图为背景的数据现场，选择日期范围和动画的步长，动态再现实时数据和管段充满状态的变化； 以相关窖井的纵断图为底图的数据现场， 选择日期范围和动画的步长， 动态再现同一系统内各窖井水位相互间的变化。3） 多内容报警管理建立基于数据库的排水窖井水位监测管理进程， 对每个排
