水流域水环境治理整体解决方案

时间:

2023-05-30

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方案介绍

“水流域水环境治理管控系统”是基于物联网理念,综合运用在线监测、地理信息系统、雨洪和水质模型、SCADA自控系统以及云计算、大数据分析等先进技术,把TMDL体系和RTC技术相结合,多方位监测、分析、调度流域水体整治项目中水体和相关设施设备,系统能够集中反映流域水体整治项目本底、治理和运营的全过程信息,为流域水体治理和长期运维提供有效的现代化智慧化管理手段,最终实现全流程的流域水体管控,达到提升人居环境质量、改善城市生态环境的目的。

 

系统架构


黑臭水体管控整体解决方案


黑臭水体管控整体解决方案


平台层(控制中心)


平台介绍


总体设计从边缘侧的数据采集到接入层的数据传输,再到处理层的数据初步清洗、优化、分发,后期结合公司自主开发的NF-Data Quality(数据清洗和智能纠错产品)进行数据再次清洗、转换,结合在线模型的分析,最终实现系统上的数据高可用、关键水质指标可模拟可预测。

 

技术架构平台始终以面向服务的架构体系思路进行持续的升级优化,结合公司前期在海绵城市、水文、河长等项目积累的业务经验、技术经验、系统集成经验,开发了数据共享交换中心,对感知层到接入层的数据进行汇总后统一收集、监测、分析,同时通过内部消息总线,实现了水务一体化数据内部共享,亦可按需开放OpenAPI实现与第三方平台的深度集成。

 

经过多年的水务平台经验积累,新烽光电在智能数据采集终端开发(RTU)、SCADA系统深度集成、数据清洗优化、模型分析、以及ArcGIS集成开发、水务应用系统开发和交付方面都有丰富的技术积累和项目实施经验。

 

系统架构


应用架构图


黑臭水体管控整体解决方案


技术流程图


黑臭水体管控整体解决方案


平台首页展示了系统建设纲要、水体信息、黑臭水体治理情况、污染预警溯源、SCADA控制系统、公众参与、效果展示等模块:


黑臭水体管控整体解决方案


河道信息


以信息化的手段展示流域河道基础静态水文信息(如河长、起止点位等)以及动态水质监测信息,通过图层控制手段实现河道基础信息与水质状况的叠加显示,便于管理者直观、高效地掌握全市范围内流域河道的空间分布状况具体结构组织如图所示:


黑臭水体管控整体解决方案


长效管理

长效管理分为河道信息和督查信息两部分,河道信息中将河长单位与联系方式等管理信息与河道紧密关联。督查信息中将电脑端与移动端联动,并以河道为载体,实现微信上报河道问题转发给主管或运营单位,上级单位处理后反馈给督查人员,电脑端同步更新问题处理流程。

 

河道治理

整治工程的质量直接影响到流域河道水质改善效果,整治工程模块实现对水环境整治工程的全过程跟踪管理,包含年度整治工程计划、任务分解情况、年度推进计划、实际进展,工程验收、评估等内容,并在地图上展示整治工程所处的上下游节点,便于管理者更清晰、直观的了解整治工程的所有信息,模块结构组织如图所示:


黑臭水体管控整体解决方案


水质实时信息和模拟

实现水质信息任意时段查询功能,水质参数信息如下:


黑臭水体管控整体解决方案

实现整治工程实施前后所有河道整体水质状况推演。


公众参与

公众在微信公众号反馈问题或者进行投诉后,此模块可按区域自动展示相关投诉、建议统计信息,管理用户可以通过点击统计数据进入详情查看。


黑臭水体管控整体解决方案


GIS系统

平台通过GIS地图,集成一体化的信息展现,在地图上放大缩小定位到水体运维设施及水体监测点位,直观的查看设施的监测读数以及其他相关信息。平台提供GIS查询分析功能,对河道等水体的监测设施进行统一定位管理,支持双向互动关联的信息查询,可根据需要快速统计相关信息。在GIS地图上可直观地了解水体现状、管网情况、在建项目信息、预警、系统分析结果等。

 

数据监测

根据不同的选择分类(站点类型、参数类型),以表格的形式集中显示所选的站点的最新数据。根据《城市黑臭水体整治工作指南》中下相关的分级标准,根据监测数据,识别为“黑臭”的水体自动判定为“轻度黑臭”、“中度黑臭”、“重度黑臭”三级。


黑臭水体管控整体解决方案


统计分析


水质污染预警

统计实时和历史报警数据,发掘需重点关注的水系情况。

水质污染分析

水质变化趋势曲线分析;

水质变化的外源污染物分析和内源污染物分析;

水环境容量计算、水质分析、水质评价及水质预测部分;

黑臭水体监控接入其它分析子系统:1. 排水管网监测系统,2.管网上下游分析子系统,3.其它管网监测子模块。


黑臭水体管控整体解决方案


数据管理


新烽光电自主开发的数据滤网软件NF-Data Quality,具有强大的数据清洗和纠错功能:


黑臭水体管控整体解决方案


设施管理


实现水质监测仪、液位计、流量计、摄像头、GPS等设备基本信息、参数、位置信息管理,实现设备的动态更新。将设备导入到地图上显示,主要基于地图进行设备管理定位,支持监测设备详情查看,包括设备位置信息、安装信息等,设备列表显示、设备日志,包括操作人员、时间等的查看。


黑臭水体管控整体解决方案


模型分析


将系统监测数据及气象数据录入模型,通过雨洪水环境等在线模型对河道的排水及污染演化进行模拟,通过和现实环境下的监测数据的模拟,得到符合当地环境的模拟参数,以实现对未来河道水量水质变化的预测。在此基础上利用污染物扩散、排水管网、SWMM等模型为污染源溯源、污染物扩散分析提供一个智能化手段及工具;为TMDL分析、排水管网分析及之后的RTC一体化河道水量水质管控提供科学依据。


黑臭水体管控整体解决方案


水污染预警及污染源溯源


污染源溯源系统通过对河道污染源废水排口进行实时、连续监测,实现数据采集、处理、统计、分析,及时、准确地反映污染源污染排放情况,约束企业的违法、违规排污行为,达到远程监控、实时监测、超标报警、故障报警的目的,为污染减排和总量控制提供数据支撑和决策支持。


黑臭水体管控整体解决方案


SCADA控制系统


SCADA系统,即数据采集与监视控制系统,可以对现场的设备运行进行监视和控制,以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等功能。

 

系统由PLC(DCS ) 控制系统、RTU/FTU单元、CCTV闭路电视监测系统、操作员站、工程师站、运行数据服务器、历史数据服务器、WEB服务器、通讯服务器、千兆以太网主干交换机、工业以太环网交换机、大屏显示系统等部分组成,可根据实际需求进行增减。

 

系统提供动态的工艺流程图形及友好的人机交互界面,在控制图形上可以使用鼠标和键盘对关键控制参数进行修改,以达到对设备控制和调节的目的。工艺流程发生故障时发出警报,显示故障点和故障状态,按照报警等级做出相关反应,记录故障信息。可设立不同的安全操作等级,针对不同的操作者设计不同的加密等级,记录操作员登录信息及其操作信息。

 

系统可建立数据库,自动生成各个参数的动态趋势曲线及历史趋势曲线,并保存在历史数据服务器中,可按班、日、月、年。自动生成报告,参数报告中包括报告时间、参数位号、单位、参数的平均值、最大值、最小值、累计值。设备运行报告包括报告时间、设备运行时间、故障持续时间及备用时间,可以通过键盘在任何时间查询报告,并可按照设定时间间隔储存报告。

 

可以设置手动/自动切换,当处于自动模式时,系统可以根据模型分析结果自动对风机、水泵、闸门等设备进行启停控制及变频调速控制。当分析结果与实际情况有出入时,可在计算机上迅速切换至手动模式,进行人工干预。

 

新烽光电自主研发的,专用于城市排水管网、河湖水系的自动控制、远程调度和治理,与雨洪、水质等在线模型深度结合,实现排水设施、设备的远程化、自动化、智慧化管控。


黑臭水体管控整体解决方案


移动应用


微信平台APP平台


在线监测系统运行情况,可通过APP平台进行远程查看和操作控制,同时对内企业号、对外公众号的方式提供两种不同的入口途径,以完成内部的业务整合和对外部公众用户的信息发布。

 

结合业务特色及技术特色对微信公众号及app进行对比,从功能定位、使用角色进行分析后,分别开发两种移动端的应用,app侧重于基础管理、监控、统计查询、预警报警推送等功能,实现了基于移动端的实时监测、随时随地管理的需求,而微信端侧重于公众参与等模块,提供政策法规宣传、问卷调查、投诉与建议等功能。通过以上多种形式的软件展示方式,以完成对企业内部、运营方的业务整合到外部公众信息发布,实现从C端的公众参与到B端的流程处理、行为分析、整治效果分析等完整业务闭环。


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水质信息查询


以下为水质信息查询功能,可根据时间、分区查询对应河道的水质信息,展现效果示例如下:


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统计报表


统计分析报表功能目前主要有巡查统计、问题统计以及投诉统计,展现方式及示例数据如下所示:


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微信公众号(面向公众)


面向公众的微信公众号主要功能用途是展示政策法规宣传、问卷调查、水体监督投诉受理等,提供公众参与黑臭治理的入口,通过政策法规宣传引导公众了解黑臭水体相关知识,收集公众投诉及建议,引导公众参与到黑臭治理中来,通过的持续的宣传、指引、投诉、建议等多种方式,不断对黑臭水体监测系统进行完善升级,同时也给后续的治理提供有效决策分析参考。


黑臭水体管控整体解决方案


菜单界面展示


黑臭水体管控整体解决方案


水体监督


黑臭水体管控整体解决方案


监督信息上报后,将在管理平台、app投诉处理模块形成对应工单,根据辖区匹配处理专责人员,处理专员可以进行工单分配和处理。

 

问卷调查


在管理平台可以发布调查问卷,推送给微信端公众用户,调查问卷截至后,系统自动统计参加人数、用户评价、优化建议等参数,有助于完善系统、改进管理办法。

 

效果展示


建设前期,展示改造前和预期效果对比,建设完成后展示改造前和改造后的实际情况对比,改造前后期提供现场拍照对比功能,以GIS地图方式结合模型计算进行效果对比展示。

 

在线监测系统运行情况,可通过APP平台进行远程查看和操作控制,同时对内企业号、对外公众号的方式提供两种不同的入口,以完成对企业内部的业务整合和对外部公众用户的信息发布。


黑臭水体管控整体解决方案


经典案例


一 、武汉黄孝河黑臭水体监测项目


黑臭水体管控整体解决方案


二、湖北襄阳市雨污水泵站远程监控指挥调度系统项目


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