智能安全帽记录仪与智慧排水

为了加强城市防洪水、排涝水、治污水等“五水共治”建设需求，国家和各地方政府陆续出台了一系列保护政策。2021年11月中共中央、国务院印发《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》，持续打好城市黑臭水体治理攻坚战，系统推进城市黑臭水体治理、有效控制入河污染物排放、杜绝污水直接排入雨水管网。2021年10月中共云南省委、省人民政府印发《关于“湖泊革命”攻坚战的实施意见》，提出全面抓好环湖截污、城乡污染治理，不让污水流入湖泊。2021年7月红河州人民政府发布《云南省异龙湖“一湖一策”保护治理行动方案》，提出加快环境监测预警体系建设，提高水环境要素及各种污染源全面感知和实时监控、预警能力，建设截污治污体系。同时，在2023年5月，中共中央、国务院印发了《国家水网建设规划纲要》，规划期为2021年至2035年，为统筹解决水资源、水生态、水环境、水灾害等问题指明了方向，并要求各地区各部门结合实际认真贯彻落实。

智慧排水与水环境综合管控平台建设项目积极响应国家号召，致力于全面推进城镇污水管网全覆盖、基本消除城市黑臭水体、增强城市防洪排涝能力、提高城市排水截污治污管理水平等工作。坚持深入打好污染防治攻坚战，坚持绿水青山就是金山银山理念，努力解决人民群众最关心最直接最现实的利益问题。本项目以城市智慧排水建设为核心，融合城市截污治污和水环境管控内容，采用物联网、大数据、云计算、水力模型、数字孪生、人工智能等前沿技术，深入推进智慧排水与水环境管控平台建设，促进智慧城市建设与水污染防治。

平台建设以统一的数据中心为支撑，形成了智慧排水与水环境综合管控平台体系，包括排水数据管理系统、二三维一体化地理信息系统、数字管网孪生平台、物联网设备管理平台、排水许可管理系统、排水管网检测评估系统、排水管网综合监测系统、巡检养护管理系统、防汛排涝管理系统、水体三维水环境可视化平台、排水一体化管控APP等应用服务。

1.总体架构

从项目整体建设规划出发，采用多层分布式架构，共分为6层，包括基础设施层、数据资源层、平台支撑层、业务应用层、用户层、终端层。建设过程中遵循排水与水环境相关的法规与标准体系规范和运维与安全保障体系，总体架构如图1所示。

平台建设遵循先进性、实用性、标准化、高集成、可靠性、可扩展性等原则，在技术选择上采用国产技术，成熟且适度超前的技术选型，密切跟踪云计算、大数据、人工智能等未来技术发展动向，技术路线图2所示。

智慧排水与水环境综合管控平台采用统一的数据中心进行数据库设计，收集汇聚建成区范围内的地形数据、路网数据、污染源数据、排水分区数据、排水管网数据、明沟暗涵数据、排水管网检测数据、河道水系数据、物联网监测数据和业务系统运行数据，实现了对多源异构数据综合管理。数据管理内容包括数据的采集更新、整理提取、质检清晰、数据存储、数据服务等，数据流框架设计如图3所示。

4.1排水数据管理系统

排水数据管理系统可快速完成管网数据采集、质检入库和三维建模等工作，主要的功能模块包括数据导入、数据检查、质检规则管理、建模准备、建模规则管理和系统管理等，为用户提供二三维一体化的排水管网数据管理工具，如图4所示。

采用国产主流ZGIS平台，结合“GIS+BIM”技术，构建可表达地上、地下全空间多要素的综合数字孪生底座，直观展示排水户、排水管网、污水处理厂、闸泵设施、排水口、河湖水系和地表建筑等二三维数据，为污水零直排、综合监管、挂图作战打好数据基础，数据展示如图5、图6所示。

4.3数字管网孪生平台

集成云计算、大数据、物联网等先进信息化技术，进行多场景、多源数据融合，深入挖掘BIM+应用，构建三维全景仿真可视化孪生平台。包括可表达园区排水户污水处理与备案监管的孪生场景、排水管网横纵剖面与融合物联监测的孪生场景和污水厂污水处理全工艺环节的孪生场景。全面掌握污染源、排污管网、污水处理厂等过程监控及处理详情，为城市排水和污染控制提供高效、科学决策，如图7、图8所示。

由于排水管网与水环境监测体系涉及的监测设备种类、数量较多，且存在后期扩建等情况。因此，建设物联网设备管理平台进行统一管理。该平台具有承上启下的关键作用，前端对接各种物联网硬件设备，集成通讯协议服务，接入实时监测数据；后端为业务系统和其他外部系统提供统一的数据服务接口，实现监测数据共享。主要功能模块包括监测一张图、设备管理、数据管理、告警管理、传输管理、日志管理等，如图9、图10所示。

依据《城镇污水排入排水管网许可管理办法》建设排水许可管理系统，实现排水许可（备案）申报、核查审批、排水许可管理、一户一档管理、重点排污单位名录管理、排水户接驳地图管理、排水单元去向分析和排水户监管等功能，并为延期申报、变更申报和注销申报等业务提供快捷办理窗口。建立“排水户-接驳井-支管-主管-排口”的清晰拓扑关系，形成排水系统排查更新机制，为污水零直排、污染溯源等提供管理决策和科学依据。

4.6排水管网检测评估系统

依据《城镇排水管道检测与评估技术规程》CJJ181-2012建设排水管网检测评估系统，实现排水管道缺陷检测成果管理、管道结构性与功能性状况评估、预警维护等功能，为排水管网清淤养护、破损维修等提供直接支撑，保障排水管网健康运行，如图11、图12所示。

充分融合物联网监测设备，实现从污染源、排水管网、污水处理厂、排水口到河湖水系的全流程综合监测，并集成城市水雨情监测、内涝渍水监测，全面感知城市排水管网与水环境运行状态，为城市防洪排涝、截污治污等提供数据保障；提供专业分析功能，辅助城市规划改造，如图13、图14所示。

参照《城镇排水管渠与泵站运行、维护及安全技术规程》（CJJ68-2016），制定符合当地特点的《排水管网运行养护导则》，对排水管网巡检养护的对象、内容、频率等进行规定，并对维修管理、监督考核进行说明，推动排水管网巡检养护管理体系的建设，保障排水管网的长效健康运行。主要功能模块包括巡检监控、片区管理、巡检管理、养护管理、事件管理、维修管理、流程管理等模块。

4.9防汛排涝管理系统

防汛排涝管理系统主要是解决城市内涝监测、异常告警和应急处置等业务需求，融合物联网监测、气象预报等数据，建设监测告警、应急事件管理、指挥管理、应急管理等模块。并结合动力学模型，初步建立预报、预警、预演、预案的四预管理模式，如图15所示。

致力于建设可以表达湖泊、河道等水体的三维可视化场景。通过湖底地形与监控点水位的融合可以快速动态计算水资源储量；通过叠加不同位置断面的水质监测指标、富营养化指标、鱼群、藻类等数据，可以深度展示各类指标数据在水体三维空间中的分布和时空变化规律。可以为水体的污染治理、水生态修复、污染溯源等提供科学辅助决策。水体三维类别模型如图16所示。

建设排水管网一体化APP，完成与网页端业务体系的配套功能建设，主要有工作台、数据采集、监测管理、运维巡检功能模块，实现管网数据采集、监测数据查看、巡检养护工单处置、告警工单处置等业务办理，如图17所示。

（1）完善的数据管理体系，包括排水管网数据采集、数据导入、质检入库、编辑维护、三维建模、模型发布等数据更新维护管理功能。提供了城市管网大规模快速建模的参数解析方法和元构建建模法，解决了传统建模速度慢、精度等级低的问题，可以广泛应用与地下市政设施的建模，如图18所示。

1.经济效益

智慧排水与水环境综合管控平台建设项目可以实现排水管网、流域的综合管理。从城市排水管网信息化管理出发，可以带动整个城市地下管网的信息化发展，促进智慧城市的建设，保障城市“生命线”的安全运行，可保障人民生命安全，极大程度降低排水异常引起的污水溢流、城市内涝渍水等造成的水环境污染、经济损失。

融合了物联网监测设备的管控平台，可以实现城市、湖泊及流域水位、水质、流量、视频等全面监管，实现异常排水监控、污染溯源、厂网湖联动等效果，可以有效、及时发现异常并处理，降低污染的出现及扩散，达到截污治污的目的。同时配合管网巡查、异龙湖巡查等信息化管理实现长期有效的可持续性管理。不仅可以极大程度地降低水体污染、治理等反复带来的费用，还可以为当地的环保、渔业、旅游业等带来巨大的经济效益。

2.社会效益

智慧排水与水环境综合管控平台属于城市市政管理与水环境管理的信息化建设项目，是异龙湖一湖一策项目中流域监测体系、截污治污管理的重要部分。带来的社会效益主要包括以下内容：

2.1实现资产管理，提供城市管网规划保障

通过信息化建设，可以实现排水管网、污水处理厂等相关资产数据的可视化、动态化管理，让相关部门实时掌握资产状况和问题，可以为设计部门提供最重要的数据支撑，为后期规划提供长期的信息化保障。

2.2推动城市发展，提升智慧化水平

智慧排水是智慧城市建设的重要组成部分，是排水行业在城市智慧化运行管理的重要体现，关系到城市管理决策和民生。当前智慧城市更多注重基础设施建设和城市排水、防涝、治污等应用。因此，本项目的建设实施，将有效推动智慧城市的发展。

2.3促进排水改革，保障经济发展

有效管控并解决溢流频繁、水质超标、内涝渍水、排水监测设施薄弱等是制约排水发展的主要问题，智慧排水的建设将提升排水信息化水平，加快排水现代化步伐，能够促进排水改革与发展，保障城市经济发展。有效改善居民的生活环境，给当地居民、游客等带来更好的体验。

2.4完善立体感知，提高排水监管能力

基于物联网监测平台，可长效监管排水管网运行状况，实现从污染源、排水管网、污水处理厂、排口的全流程监控管理。当监测到排水异常时，提供异常事件预警报警，可进行污染溯源、指派巡查工单，防止异常情况长时间蔓延造成危害。在实时监管的基础上，还提供管网巡查、管网养护、清淤管理等长效管理手段，保障排水系统安全运行，提高运维管理事故问题处理效率，为居民提供良好的排水条件。

3.环境效益

智慧排水与水环境综合管控平台建设项目将实现了排水管网、水环境的长效监测与管控，全面监控污染源头、围堵扩散途径，从城市管理的角落清理可能存在的水环境污染问题，环境监管能力的增强势必带来环境向好发展的态势。