關(guān)于城市內(nèi)澇積水監(jiān)測系統(tǒng)的想法

有關(guān)都市內(nèi)澇、積水監(jiān)測系統(tǒng)的想法一、概述1、內(nèi)澇現(xiàn)狀隨著城鄉(xiāng)化的迅猛推動，都市內(nèi)澇防治成了汛期防災(zāi)減災(zāi)的“新課題”。有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，以來，我國平均每年有185座都市受到都市內(nèi)澇的威脅。事實上，從上世紀(jì)90年代開始，我國的都市內(nèi)澇問題就已經(jīng)凸顯，但當(dāng)時內(nèi)澇造成的損失相比江河洪水的損失要小，因而尚未引發(fā)足夠的關(guān)注。然而，自以來，5年中有4年洪澇災(zāi)害造成的損失超出了發(fā)生流域型大洪水的1998年（2551億元），面對損失與受淹都市數(shù)成正比的趨勢，人們開始對都市內(nèi)澇問題予以更多關(guān)注。2、都市內(nèi)澇產(chǎn)生的因素分析2.1極端天氣頻發(fā)受氣候變化影響，每年的極端性強降雨頻次呈現(xiàn)上升趨勢。加之往年受厄爾尼諾等各類極端天氣現(xiàn)象影響，越來越大的降水量也帶給都市越來越大的挑戰(zhàn)。2.2地表硬化面積增加隨著著都市規(guī)模的不停擴(kuò)張，都市內(nèi)澇易發(fā)點也在與日俱增。隨著國內(nèi)都市建設(shè)速度加緊，原本覆蓋著植被的土地被柏油路、水泥路取代，用來蓄水的低洼地變成了住宅，下凹式立交橋越建越多，都市地下空間開發(fā)越來越充足（如地下車庫、地鐵等），種種做法造成雨水的積存和滲入能力減少，僅依靠市政管網(wǎng)來疏導(dǎo)雨水已是杯水車薪。2.3現(xiàn)狀排水系統(tǒng)能力局限性2.4排水設(shè)施維護(hù)管理不善都市排水設(shè)施的管理是設(shè)施發(fā)回效能的重要確保，都市排水管溝的正常運行時離不開驚顫性的維護(hù)清理的?，F(xiàn)在我國部分都市環(huán)境衛(wèi)生較差，再加上某些市民衛(wèi)生習(xí)慣不好，造成道路上垃圾雜物較多，下雨時這些雜物經(jīng)常被雨水聚集在雨水口，然后雨水口就被封堵；有時雨水口還被當(dāng)成垃圾口，有的居民間垃圾雜物倒入雨水口，由于管理不善，雨水口的雜物得不到及時清理，雨水不能正常泄入排水管溝，由此造成地面局部積水。另外尚有某些經(jīng)濟(jì)相對落后的中小都市，排水管溝大多還是合流制系統(tǒng)，雨污水在同一管溝中泄流，雨污水中沒有隨流沖走的沉積物就積存在管道中，即使是分流制的雨水管溝，降雨出旗也有大量污物被帶到管溝中沉積下來，隨著年代越積越多，形成了淤塞，不僅使排水管溝過水?dāng)嗝鏈p小，還增加了排水阻力，排水量大為減少。3、都市內(nèi)澇存在的必要性這些因素造成的“暴雨成災(zāi)”現(xiàn)象已經(jīng)引發(fā)市政、防汛、路政等政府有關(guān)部門的高度關(guān)注：首先要主動修剪并管理好排水設(shè)施，另首先要加緊都市道路（涵洞）積水監(jiān)測系統(tǒng)等非工程性方法的建設(shè)和應(yīng)用。都市道路（涵洞）積水監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)極為必要，它實現(xiàn)了都市重要積水點的水位監(jiān)測，既可覺得決策機(jī)構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)提供道路積水的實時信息，也能為市政排水調(diào)度管理機(jī)構(gòu)提供支持。但現(xiàn)在國內(nèi)已建及在建的積水監(jiān)測系統(tǒng)在平臺架構(gòu)設(shè)計和功效實現(xiàn)上都立足于滿足特定的應(yīng)用群體（領(lǐng)導(dǎo)和政府有關(guān)職能部門），沒有考慮將這些實時監(jiān)測和預(yù)警信息直接共享給普通百姓，并提供一種便捷直觀獲取信息的途徑，老百姓只能從有關(guān)媒體上獲取到事后的報道信息，無法滿足信息需求，從而造成避災(zāi)、疏導(dǎo)和參加搶險救災(zāi)等行動的滯后。4、監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀針對都市防澇，國外發(fā)達(dá)國家長久以來都非常重視排水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，并不停采用新的技術(shù)來提高應(yīng)對能力，使得全民能夠及時獲取風(fēng)險預(yù)警和實時雨情信息。國外對排水設(shè)施的研究重要集中在暴雨模型、智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、GIS系統(tǒng)等方面，現(xiàn)在已有諸多成熟的排水設(shè)施商業(yè)應(yīng)用軟件及有關(guān)模型。對都市暴雨積水過程模擬和預(yù)測重要集中于都市雨洪模型的應(yīng)用研究，其中代表性的都市雨洪模型有SWMM模型、MOUSE模型、STORM模型和Wallingford模型等。與國外發(fā)達(dá)國家相比，我國不僅在都市基礎(chǔ)排水設(shè)施建設(shè)和管理上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，在都市洪澇汛情風(fēng)險預(yù)警評定系統(tǒng)的研究和應(yīng)用也相對落后。但近年來，隨著國內(nèi)各地不停出現(xiàn)嚴(yán)重的都市內(nèi)澇現(xiàn)象，給政府和社會敲響了警鐘，政府、研究機(jī)構(gòu)和公司都在主動行動起來，采用主動有效的方法解決這個問題，并獲得了主動的進(jìn)展?，F(xiàn)在，國內(nèi)多省市一堆都市暴雨積澇進(jìn)行研究并建設(shè)了內(nèi)澇監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，眾多的產(chǎn)學(xué)研機(jī)構(gòu)及公司致力于都市道路積水監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)，在都市暴雨內(nèi)澇積水模型構(gòu)建、風(fēng)險評定和預(yù)測方面也獲得較多的研究成果，但對普通民眾如何便捷有效獲取實時的道路積水和通行信息仍然關(guān)注不夠，不利于避災(zāi)和參加搶險救災(zāi)。二、國內(nèi)各廠家系統(tǒng)介紹按照《都市排水防澇設(shè)施普查數(shù)據(jù)采集與管理技術(shù)導(dǎo)則（試行）》規(guī)定：1、都市內(nèi)澇積水監(jiān)測系統(tǒng)-唐山升平1.1系統(tǒng)構(gòu)成1.2實現(xiàn)功效雨量筒采集道橋低洼處的實時、累計降雨量。

投入式水位計采集道橋低洼處的實時水深。LED顯示屏和大屏幕在雨天顯示積水水深，提示行人/車輛謹(jǐn)慎通行或者嚴(yán)禁通行。聲光報警器在雨天不間斷報警提示。積水監(jiān)測終端DATA–9201采用市電供電，實時采集雨量、水位、視頻等信息并上報指揮中心。

指揮中心掌握實時現(xiàn)場狀況，安排應(yīng)急搶險方案，并控制LED顯示屏、大屏幕和聲光報警器的報警提示內(nèi)容。應(yīng)用業(yè)績：重慶市道路積水監(jiān)測系統(tǒng)

寧波市道路積水智能處置系統(tǒng)廣東惠州市都市內(nèi)澇監(jiān)測系統(tǒng)山西太原市道橋積水監(jiān)測系統(tǒng)江西南昌市防洪排澇監(jiān)控系統(tǒng)2、都市道路積水監(jiān)測解決方案---武漢新峰光電2.1系統(tǒng)構(gòu)成2.2實現(xiàn)功效都市水文監(jiān)測系統(tǒng)重要對積水點進(jìn)行實時的水位（水深）監(jiān)測，系統(tǒng)普通由中心站和遙測站（監(jiān)測站）構(gòu)成。遙測站（監(jiān)測站）重要監(jiān)測各個積水點的實時水位（水深）數(shù)據(jù)，并上傳至中心站。中心站通過對應(yīng)的軟件，接受并解決由遙測站發(fā)來的數(shù)據(jù)，根據(jù)需要給政府職能部門提供對應(yīng)的技術(shù)信息。

系統(tǒng)通過

WEB

公布有關(guān)的實時信息，市民可通過微信、手機(jī)、PC等移動終端隨時隨處查看積水點水位（水深）等有關(guān)實時信息。

路橋橋洞隧道等積水點，能夠通過

LED

大屏實時顯示水位（水深）值，給行人和車輛提供明確的建議信息，進(jìn)一步確保了行人和車輛的安全。

平時不下雨，無積水出現(xiàn)時，該LED大屏可為市民提供水文、環(huán)保等科普知識?；蛘咛峁┕嫘詮V告宣傳。

預(yù)留擴(kuò)展接口，滿足此后增加其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)擴(kuò)展的需要。方案優(yōu)勢：1、核心傳感器及傳輸設(shè)備自主研發(fā)，為增強方案的競爭力，我公司自主研發(fā)了核心激光水位計與專用RTU設(shè)備，激光水位計已獲得生產(chǎn)許可證并在類似的案例中獲得良好的推廣效果。

2.自主研發(fā)的系統(tǒng)平臺，該平臺采用GIS技術(shù)，可通過地圖實時統(tǒng)計分析各監(jiān)測子站的水位雨量信息，如有水位超限可及時通過現(xiàn)場LED顯示屏、短信等方式發(fā)出預(yù)警信息。3、都市洪澇監(jiān)測預(yù)警決策系統(tǒng)—深圳宏電3.1系統(tǒng)構(gòu)成3.2實現(xiàn)功效實時監(jiān)測積水點（隧道、道路低洼處、立交橋）水位，通過無線網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)測預(yù)警中心；積水監(jiān)測點含有聲光報警及LED預(yù)警信息（“允許通行”、“謹(jǐn)慎通行”、“嚴(yán)禁通行”等警示信息）公布；積水監(jiān)測系統(tǒng)可與排水泵站實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動，根據(jù)積水監(jiān)測點水位變化，自動控制水泵的啟停積水監(jiān)測點支持圖像抓拍及視頻召拍功效，可擴(kuò)展支持視頻本地存儲和實時上報功效；支持積水監(jiān)測點超限預(yù)警功效，預(yù)警信息可通過短信、網(wǎng)絡(luò)推送給負(fù)責(zé)人手機(jī)、移動APP終端，可通過手機(jī)查看易澇點實時雨量、水位和圖像/視頻信息；支持與山洪預(yù)警廣播系統(tǒng)聯(lián)動功效，可在積水監(jiān)測點配備無線預(yù)警廣播，可通過系統(tǒng)聯(lián)動預(yù)警廣播公布預(yù)警信息；積水監(jiān)測點設(shè)備含有低功耗模式，可通過太陽能供電系統(tǒng)供電監(jiān)測預(yù)警平臺含有電子地圖信息公布功效，決策人可通過電子地圖查看積水點分布，直接查看各積水點的實時水位、雨量數(shù)據(jù)；監(jiān)測預(yù)警平臺內(nèi)置積水水位預(yù)測算法，經(jīng)擴(kuò)展可支持都市暴雨洪水模擬功效。4、積水監(jiān)測一體站—北京國信華源科技4.1系統(tǒng)構(gòu)成4.2系統(tǒng)功效系統(tǒng)是由雨量筒、電子水尺、遙測終端(RTU)、LED屏、攝像頭、太陽能供電系統(tǒng)等構(gòu)成的立桿式一體化監(jiān)測站。

遙測終端實現(xiàn)雨量、水位信息的自動采集、存儲，實時將監(jiān)測站的雨量、水位和電壓數(shù)據(jù)，發(fā)送到管理平臺。監(jiān)測到雨量或水位數(shù)據(jù)達(dá)成預(yù)警值時，預(yù)警信息傳輸?shù)焦芾砥脚_，管理平臺控制啟動攝像頭拍攝圖像（予以確認(rèn)和保存現(xiàn)場狀況），并發(fā)送預(yù)警信息。5、城區(qū)防汛監(jiān)測系統(tǒng)—深圳奧企科技5.1系統(tǒng)構(gòu)成雨量雨量/水位監(jiān)測計RTU通信模塊防澇預(yù)警閘門控制5.2系統(tǒng)功效對降雨量、水位信息、監(jiān)控圖片進(jìn)行自動采集、存儲、傳輸、解決等，重要涉及水雨情監(jiān)測站網(wǎng)布設(shè)、信息采集、信息傳輸通信組網(wǎng)、設(shè)備設(shè)施配備等。將現(xiàn)場監(jiān)控圖片、易積水區(qū)域的現(xiàn)狀傳輸至監(jiān)控中心；系統(tǒng)對采集到水位、雨量信息進(jìn)行自動分析，超限時預(yù)警。根據(jù)水位、雨量信息來控制電動閘閥的啟動和關(guān)閉。6、都市防澇監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)方案—中科華恒6.1系統(tǒng)構(gòu)成6.2實現(xiàn)功效1、排水管網(wǎng)調(diào)度運行管理掌握排水管網(wǎng)的真實運行狀況；對重要排水戶進(jìn)行實時監(jiān)控；重現(xiàn)排水管網(wǎng)運行歷史狀況，進(jìn)行事故分析；高效協(xié)調(diào)排水運行單位和排水養(yǎng)護(hù)單位協(xié)同工作。2、都市內(nèi)澇應(yīng)急指揮及時精確獲得內(nèi)澇點實時水情數(shù)據(jù)和管網(wǎng)運行預(yù)警信息，為應(yīng)急防汛工作提供決策根據(jù)；為制訂不同等級雨情下科學(xué)的應(yīng)急預(yù)案提供數(shù)據(jù)支持；根據(jù)區(qū)域內(nèi)全局的管網(wǎng)運行數(shù)據(jù)合理指揮局部內(nèi)澇浸水區(qū)域的排水搶險工作。

3、預(yù)警防險功效在都市隧道、低洼等易積水的核心地點設(shè)施水位監(jiān)測點，并建設(shè)預(yù)警屏，實時顯示積水深度，第一時間提示路過人員和車輛，避免險情發(fā)生。4、排險管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計與建設(shè)的評定 評定排水泵站的運行效果，發(fā)現(xiàn)和診療排水泵站設(shè)計與運行存在的問題；診療管網(wǎng)中的瓶頸段，為管網(wǎng)改造提供科學(xué)根據(jù)；為評定低洼易澇地區(qū)的排水能力提供分析數(shù)據(jù)。7、都市內(nèi)澇防汛監(jiān)測系統(tǒng)—四信物聯(lián)網(wǎng)7.1系統(tǒng)構(gòu)成7.2實現(xiàn)功效精確采集采集點普通位于都市樓層地下室、橋洞、都市內(nèi)河、排水口等低洼區(qū)域，遙測終端RTU結(jié)合雨量計、水位計、攝像頭等傳感器，將現(xiàn)場的水位、雨量、實時圖片進(jìn)行采集存儲和上報數(shù)據(jù)中心。防汛預(yù)警系統(tǒng)預(yù)先錄入以往出現(xiàn)內(nèi)澇的水雨情數(shù)據(jù)，將實時上報的水雨情信息進(jìn)行科學(xué)化計算解決，在內(nèi)澇狀況未發(fā)生前提前預(yù)估和預(yù)警，更能對接第三方系統(tǒng)，讓民眾和有關(guān)單位更及時的獲取汛情信息以做好提前準(zhǔn)備方法。智能聯(lián)動

預(yù)設(shè)對應(yīng)的內(nèi)澇防汛參數(shù)，在惡劣天氣狀況下能夠提前判斷內(nèi)澇汛情的到來，聯(lián)動LED實時公布信息，且能夠聯(lián)動現(xiàn)場排水設(shè)備進(jìn)行及時排水，避免和延緩都市內(nèi)澇的發(fā)生。地圖定位系統(tǒng)支持地圖定位，可快速通過地圖查找擬定現(xiàn)場位置，結(jié)合數(shù)據(jù)跟蹤顯示，直觀動態(tài)的觀察理解終端設(shè)備的有關(guān)信息，更加好的管理布置全局，實現(xiàn)系統(tǒng)布局的信息化。8、長沙排水中心易澇點監(jiān)測系統(tǒng)—清環(huán)水務(wù)8.1系統(tǒng)構(gòu)成8.2實現(xiàn)功效實現(xiàn)對于水情、雨情、工情信息的在先監(jiān)測、在線報警以及統(tǒng)計分析：以采集的研究區(qū)域水情、雨情、工情信息為根據(jù)，實現(xiàn)對于水情、雨情、工情狀況的實時監(jiān)控，同時在地圖上動態(tài)顯示各個監(jiān)測點水位、流量、降雨量等指標(biāo)數(shù)據(jù)；根據(jù)實時動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)以及氣象部門提供的降雨預(yù)報信息等，結(jié)合研究區(qū)域的防汛特點，將實時的汛情分為不同的預(yù)警級別，并在地圖上用不通過的顏色標(biāo)注出來進(jìn)行預(yù)警。同時，也能夠通過系統(tǒng)內(nèi)置的設(shè)定程序由短信、微信、Email等形式將警情發(fā)送給有關(guān)負(fù)責(zé)人員，方便為采用應(yīng)急調(diào)度決策提供支持。對收集的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)解決，特別是排除異常值的干擾，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析及對比，定量化掌握各區(qū)塊在不同氣象條件下的水位、液位變化狀況，從而輔助監(jiān)測方案優(yōu)化工作的開站。三、監(jiān)測設(shè)備及平臺介紹1、遙測終端機(jī)

重要功效：■定時采集上報水位數(shù)據(jù)■預(yù)警觸發(fā)加報水位數(shù)據(jù)■與監(jiān)測預(yù)警平臺交互完畢水位預(yù)測■觸發(fā)上報雨量■定時、抓拍圖片■本地存儲采集數(shù)據(jù)■遠(yuǎn)程召測現(xiàn)在雨量、水位數(shù)據(jù)■遠(yuǎn)程查詢本地歷史數(shù)據(jù)■電池電壓上報功效■支持一站雙發(fā)，最多可支持同時向4個中心發(fā)送數(shù)據(jù)，支持主備信道切換■支持不少于5年的測站數(shù)據(jù)存儲■可設(shè)立自動上報式與應(yīng)答式工作模式■兩種方式實現(xiàn)本地配備，一種是PC通過串口連接實現(xiàn)快速配備，一種是通過遙測終端機(jī)液晶屏與鍵盤操作■支持遠(yuǎn)程管理功效，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程參數(shù)配備、程序升級■可接入視頻服務(wù)器，實現(xiàn)現(xiàn)場實時的視頻監(jiān)控2、壓力式/雷達(dá)式/超聲波水位計

技術(shù)指標(biāo)：■精度：0.05%/FS（0～50℃）■量程：10m■供電電壓：5～24VDC（外部電源電壓）■靜態(tài)工作電流：3~4mA■溫度賠償范疇：0～50℃■工作溫度：-10～70℃■通訊方式：RS485接口MODBUS-RTU合同■溫度測量精度：±0.2℃■溫度測量分辨率：0.02℃■防護(hù)等級：IP683、翻斗式雨量計

技術(shù)規(guī)格：■承雨口內(nèi)徑：Φ200＋0.60，外刃口角度45°■儀器分辨力：0.1mm、0.2mm、0.5mm可選■降雨強度測量范疇：0.01～4mm/min（毫米／分）■翻斗計量誤差：≤±４％（在0.01～4mm/min雨強范疇）■輸出信號方式：磁鋼~干簧管式接點通斷信號■開關(guān)接點容量：ＤＣV≤12V，I≤120mA■接點工作次數(shù)：1×107次■工作環(huán)境溫度：–10～+50℃■工作環(huán)境濕度：≤98%RH（40℃凝露）4、電子水尺

重要功效：■先進(jìn)的組態(tài)方式，可嵌入多個渠道類型的流量關(guān)系曲線計算參數(shù)；■含有高可靠性和穩(wěn)定性，安裝牢固，適合野外無人環(huán)境應(yīng)用；■結(jié)合明渠量水規(guī)范，把量水計算公式固化到電子水尺中，按照預(yù)置的量水公式進(jìn)行計算，從而實時顯示流量、水量等數(shù)據(jù)；■特低功耗設(shè)計、外置鋰電池可持續(xù)工作六到十二個月，如果加裝外部供電系統(tǒng)，可長時間實時在線監(jiān)測計量；■現(xiàn)場液晶顯示（時間、水位、瞬時流量和累積流量），公開用水量，減少用水糾紛；■配備手機(jī)檢修程序可近距離對電子水尺多個參數(shù)設(shè)立、查詢和修改、數(shù)據(jù)抄錄等；■內(nèi)置實時時鐘，能夠精確統(tǒng)計采樣時刻的時間；■內(nèi)置大容量數(shù)據(jù)存儲器、設(shè)立的參數(shù)和測量數(shù)據(jù)可保持十年以上；■GPRS/SMS無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存，遠(yuǎn)程通訊合同支持國家水資源合同原則(SZY206-)。5、攝像機(jī)

技術(shù)規(guī)格：■七寸雙層金屬防護(hù)罩，防水等級IP66；■獨創(chuàng)紅外燈控制技術(shù)：PWM控制；■第三代“點陣”發(fā)光組件，高能低耗；■遠(yuǎn)、近光切換倍數(shù)可設(shè)立，切換區(qū)間9級燈光賠償，

光場分布均勻，無“手電筒”現(xiàn)象；■智能控制，輸出功率分5級可調(diào)；啟動照度可調(diào)（1-15級），滿足監(jiān)控目的的不同距離與亮度規(guī)定；■自動調(diào)光技術(shù)，球機(jī)跟蹤功效狀態(tài)下，發(fā)現(xiàn)目的功率提到最高，確保最佳效果，常態(tài)下轉(zhuǎn)為待機(jī)；■待機(jī)功效，功率（分9級）/待機(jī)時間可設(shè)立（15-30秒），人性化設(shè)計，使用壽命提高3倍以上；■紅外有效距離可達(dá)140米；■全鋁構(gòu)造，結(jié)實牢固，散熱效率高；■自動跟蹤功效，有效監(jiān)控預(yù)設(shè)場景內(nèi)的移動目的，并跟隨目的變倍放大；■移動偵測報警功效，四進(jìn)二出報警聯(lián)動