基于智慧水務及自動化管控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
——以深圳市觀瀾河流域為例

徐永樂

(深圳市深水水務咨詢有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引 言

深圳市觀瀾河智慧流域管控系統(tǒng)建設是城市水治理現(xiàn)代化的必由之路，力圖嘗試從流域角度進行信息資源的整合，突破原有的信息壁壘，為廣大民眾和相關部門提供水環(huán)境、水資源、水工程、水安全、水事務等綜合性的查詢服務；讓城市水務設施的綜合調(diào)度能力實現(xiàn)全聯(lián)動化，真正形成水環(huán)境、防洪排澇、生態(tài)補水集一身的調(diào)度能力，實現(xiàn)綜合調(diào)度方案智能編制和客觀評價功能；同時，要以流域業(yè)務管理為核心，提供相關設施、車輛、人員等方面的全流域統(tǒng)一管理的格局，在此基礎上構建信息管理平臺，實現(xiàn)同一門戶一次登錄的全網(wǎng)通行目標，促進智慧水務管理的自動化。

1 智慧水務及自動化管控系統(tǒng)的設計思路

1.1 整體設計思路

1)以專題圖為基礎實現(xiàn)四大板塊的專題信息展示，四大板塊為：水務一張圖、水資源、水安全、水環(huán)境。同時對流域內(nèi)多個維度的信息進行綜合查詢和展示，這些信息包括：基礎信息、空間信息、歷史信息、預測信息、監(jiān)控信息。

2)根據(jù)區(qū)域范圍內(nèi)整體調(diào)度的應用場景，推行該流域全部水務項目管理的統(tǒng)一性，調(diào)度和管理生態(tài)補水、調(diào)度和管理防洪排澇、調(diào)度和管理水環(huán)境等。

3)按照區(qū)域范圍內(nèi)現(xiàn)實的應急管理要求，設計、供給該流域中偶發(fā)事件的發(fā)送和處理等關聯(lián)的應急響應管控能力，包括儲運管理物資、管理人員與管養(yǎng)運維人員的管理、搶險的處理與處理過程管理、評估與分析事件的監(jiān)測過程等。

1.2 水質(zhì)監(jiān)測設計

1)干流水質(zhì)監(jiān)測：設置3處水質(zhì)監(jiān)測站：①觀瀾河干流匯合口；②企坪斷面；③茜坑水與長坑水入河口。監(jiān)測的項目包括：干流水的五項常規(guī)、氨氮的水質(zhì)程度、COD指標等，詳細的監(jiān)測點位置以及設備分布見圖1。

圖1 觀瀾河干流水質(zhì)監(jiān)測站功能及位置布設圖

2)獨立支流出境斷面水質(zhì)監(jiān)測：針對獨立支流出境斷面的水質(zhì)設立兩個監(jiān)測點：山廈河與東莞交界處和君子布河與東莞交界處。監(jiān)測項目為濁度水的五項常規(guī)：溫度、電導率、PH、溶解氧、濁度等，以獲取流域內(nèi)支流流入東莞的水質(zhì)數(shù)據(jù)。

3)設置檢查井水質(zhì)監(jiān)測：針對該流域的水質(zhì)設置檢查井，分別為干流人民路橋左岸橋頭和中下游桂花橋旁兩處接入截污箱涵處，監(jiān)測的水質(zhì)參數(shù)為五項常規(guī)：濁度、溫度、電導率、PH、溶解氧，該檢查井監(jiān)測項目包括：①箱涵來水水質(zhì)；②對管網(wǎng)雨污分流效果進行監(jiān)督測評。

1.3 水位監(jiān)測設計

1)干流水位監(jiān)測：為了對流域內(nèi)水情況進行實時、有效地掌握，以及為汛期的防洪工作提供數(shù)據(jù)參考，可以在干流處布置用于監(jiān)測干流水位的水位站，詳細的布置位置如圖2所示。

圖2 水位監(jiān)測站位置布設圖(設計方案)

2)箱涵水位監(jiān)測：計劃在流域的相應位置設置箱涵水位監(jiān)測站：①應急廠控制閘前污水箱涵；②末端控制閘前污水箱涵；③龍華廠過河管處箱涵；④中下游污水箱涵檢查井；⑤下游應急廠閘后檢查口。以此有效地監(jiān)測污水箱涵水位變化，對其運行狀況實時掌握，利用水位在24h的變化數(shù)據(jù)分析周邊排水狀況。

1.4 視頻監(jiān)控設計

為了有效監(jiān)控該流域的水安全，在干流沿線人流密集地段、行洪重點監(jiān)測斷面、游人難以疏散斷面等位置設置視頻監(jiān)控，具體位置包括：①崗頭河入河口；②龍華區(qū)政府；③桂花橋底；④觀瀾大道橋底；⑤上游匯合口；⑥企坪斷面；⑦白花河入河口；⑧龍華河入河口；⑨清湖濕地公園旁。

1.5 排口監(jiān)測設計

為了監(jiān)測排口是否有排水，在各個排口設置圖像傳感監(jiān)測站，詳細位置為：干流左117#、111#、科技大廈下排口、左岸104#、左岸93#、左岸56#、右037#、左014#、右017#、右011#。

2 智慧水務及自動化管控系統(tǒng)的實現(xiàn)路徑

2.1 日常巡查應用

構建針對區(qū)域內(nèi)日常管理的從問題報告到結果反饋的閉環(huán)流程機制。程序為：“發(fā)現(xiàn)問題→上報→分派→處理→復查”，具體流程如圖3所示。

圖3 閉環(huán)處理流程

2.1.1 職責分工體系明確

1)問題提交：現(xiàn)場工作人員發(fā)現(xiàn)問題只能提交，不能上報，項目管理人員對提交的問題審核通過后上報系統(tǒng)，之后通過分派動作安排責任人員實施整改處理。

2)問題上報：項目管理人員既可以審核通過現(xiàn)場管養(yǎng)運維人員提交的問題作為上報問題，也可以根據(jù)自己現(xiàn)場實際檢查情況向系統(tǒng)內(nèi)項目參建各方上報問題。

3)問題督辦：管理人員通過在線查看問題，針對不同的問題，進行責任劃分后明確責任單位，后續(xù)監(jiān)督現(xiàn)場整改情況。

2.1.2 巡查事件上報

對巡查過程中發(fā)現(xiàn)流域內(nèi)的問題，現(xiàn)場管養(yǎng)運維人員可以利用微信小程序進行快速上報，為了方便現(xiàn)場管養(yǎng)運維人員的操作，提前在巡查小程序內(nèi)設置好問題的類型、河流位置、名稱等信息，只需要對問題匹配的描述進行勾選就能實現(xiàn)上報。

2.1.3 現(xiàn)場作業(yè)人員管理

為了方便對現(xiàn)場作業(yè)人員安全管理和工作任務考核的管理，給每個現(xiàn)場作業(yè)人員配備智能手表，實時監(jiān)測外業(yè)作業(yè)人員的體溫、血壓、心率等身體狀況以及作業(yè)位置的數(shù)據(jù)，一旦作業(yè)人員健康指標發(fā)現(xiàn)異常，智能手表會以振動的方式提醒，系統(tǒng)中會實施預警處置。

2.1.4 問題督辦及事件查詢

管理人員可利用移動設備的小程序、WEB端查看處理問題的進展，同時利用條件篩選對指定事件詳情進行快速查詢。

2.1.5 問題匯總及分類查詢

在該系統(tǒng)的匯總問題展示的界面，可以根據(jù)發(fā)生問題的時間順序，分類查詢多維度問題，將流域上中下游根據(jù)問題的空間屬性進行分類，也可以根據(jù)時間屬性、問題類型、問題的整改狀態(tài)、問題的責任等進行劃分。

2.1.6 報表查詢及導出

該系統(tǒng)支持根據(jù)日、周、月等周期對報表的查詢統(tǒng)計和導出，支持查詢、統(tǒng)計和導出多維度報表，支持根據(jù)問題類型進行導出，支持根據(jù)責任單位進行導出，支持根據(jù)上報單位進行導出等。

2.2 水質(zhì)管理應用

1)水質(zhì)監(jiān)測：①干流重點斷面；②主支流及主匯流合流關鍵段；③獨立支流出口段。

2)水位監(jiān)測：①干流洪水段與支流匯流段；②歷史洪水危險段；③箱涵的上、中、下游與市政主管段的水位相連；④分析上、中、下游水力模型所需的站點數(shù)量。

3)視頻監(jiān)控：①主洪水斷面；②許多旅游景點，如水文景觀；③事故多發(fā)段等。

4)沉降監(jiān)測：①松散斷面；②洪水風險斷面。

5)BIM+全景影像綜合管理應用：參照主流全景圖的主流沿線監(jiān)測點和數(shù)據(jù)可視化查詢；開展運維管理根據(jù)BIM模型。BIM模型的構建和使用區(qū)域：干流截污箱涵、大和水閘，基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的箱涵及閘門運行水位變化模擬。圖像的全景應用范圍：整個流域的街景圖像、查詢線上監(jiān)測站點、不斷更新、階段儲存。

2.3 管控調(diào)度應用

根據(jù)區(qū)域整體控制調(diào)度工作的要求，從流域綜合管控調(diào)度層面，實施統(tǒng)籌調(diào)度場景應用的設計，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)全部水務項目的統(tǒng)一調(diào)度，包括調(diào)度管理生態(tài)補水、調(diào)度管理水環(huán)境、調(diào)度管理防洪排澇事項等，促進流域水管理的精細化和調(diào)控的精準化[2]。

后續(xù)將從流域角度進行信息資源的整合，并突破原有的信息壁壘，為廣大民眾和相關部門提供水環(huán)境、水資源、水工程、水安全、水事務等綜合性的查詢服務；讓城市水務設施的綜合調(diào)度能力實現(xiàn)全聯(lián)動化，真正形成水環(huán)境、防洪排澇、生態(tài)補水集一身的調(diào)度能力，實現(xiàn)綜合調(diào)度方案智能編制和客觀評價功能；同時，要以流域業(yè)務管理為核心，提供相關設施、車輛、人員等方面的全流域統(tǒng)一管理的格局，在此基礎上構建信息管理平臺，實現(xiàn)同一門戶一次登錄的全網(wǎng)通行目標。

3 管控調(diào)度應用合理化建議

3.1 細化應用場景設計

根據(jù)區(qū)域整體控制調(diào)度工作的要求，從流域綜合管控調(diào)度層面，實施統(tǒng)籌調(diào)度場景應用的設計，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)全部水務項目的統(tǒng)一調(diào)度，包括調(diào)度管理生態(tài)補水、調(diào)度管理水環(huán)境、調(diào)度管理防洪排澇事項等，促進流域水管理的精細化和調(diào)控的精準化。

3.2 完善流域智慧管控系統(tǒng)建設

必須與區(qū)域管理平臺建立良好的需求溝通渠道，按照工程管理的需要進行系統(tǒng)功能模塊的規(guī)劃，促進智慧管控系統(tǒng)的不斷完善，拓展應用的深度，讓系統(tǒng)架構優(yōu)化，在推進區(qū)域管理目標實現(xiàn)的同時，為智慧水務的自動化建設的深度發(fā)展奠定基礎。

3.3 構建安全管理模塊

必須注重構建管理制度、安全生產(chǎn)責任體系以及對應的操作規(guī)程，可以借助信息系統(tǒng)的規(guī)范流程促進安全管理監(jiān)督機制以及作業(yè)程序管控計劃的落實，其中包括安全生產(chǎn)教育培訓、資金投入、隱患排查處理、分級管控風險、設備以及施工安全管理等。

3.4 分析圖表

為了更方便水文、水質(zhì)等監(jiān)測數(shù)據(jù)變化趨勢的展示，構建具備廣泛性的數(shù)據(jù)庫，應該根據(jù)時間周期對趨勢圖的變化情況進行展示，以供相關人員對數(shù)據(jù)的查看和分析。

3.5 管理決策

可以借助系統(tǒng)儲存的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，以及事件發(fā)生時出具的歷史類似事件處置信息，以供決策者進行借鑒，利用對水質(zhì)、水位、位置影像等數(shù)據(jù)的研究以及挖掘歷史數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系，對問題產(chǎn)生類型和條件進行分析，為后續(xù)的管理者的決策積累數(shù)據(jù)，真正擺脫遵照個人經(jīng)驗處理問題的窠臼，實現(xiàn)系統(tǒng)自動管理的智能化。

3.6 實現(xiàn)各單位數(shù)據(jù)共享

應加強對試點項目監(jiān)測數(shù)據(jù)和跟蹤數(shù)據(jù)的管理，利用區(qū)塊鏈的獨特優(yōu)勢實現(xiàn)各單位之間的數(shù)據(jù)共享，促進調(diào)度管理的信息化，提升水務管理的效率和質(zhì)量[3]。

4 結 語

文章根據(jù)深圳市觀瀾河流域水務現(xiàn)狀，對區(qū)域內(nèi)水務及自動化管控系統(tǒng)設計思路以及實現(xiàn)路徑進行了研究與分析。分析結果顯示，智慧水務自動化管控系統(tǒng)的應用實踐是切實可行的。該流域管理機構利用智慧流域管控系統(tǒng)的建設，有效整合了觀瀾河流域以三防為核心的基礎信息系統(tǒng)和該流域以GPS為基礎的一張圖系統(tǒng)，構建以“一張圖+遙感影像+巡查APP+無人機+問題整改督辦”為有效措施的水務督查體系，真正實現(xiàn)了流域水務管理的智能化和自動化，開創(chuàng)河湖安瀾新局面。