要治水先“用腦” 海綿化應(yīng)用加速智慧升級(jí)

　　【中國(guó)環(huán)保在線 污水處理】在水環(huán)境綜合治理的要求下，智慧水務(wù)興起，通過(guò)全面的感知、廣泛的互聯(lián)、智能的決策、主動(dòng)的公眾服務(wù)備受關(guān)注。園區(qū)水務(wù)智能化管理在集中和集約的基礎(chǔ)上，發(fā)展得尤為明顯。不過(guò)，真正的一體化智慧水務(wù)仍需加把勁。

要治水先“用腦” 海綿化應(yīng)用加速智慧升級(jí)

 

　　本文以西安某園區(qū)為例，探討了基于海綿城市理念的智慧水務(wù)解決方案，并且評(píng)估了智慧水務(wù)的效果。智慧水務(wù)由感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層和智能分析層構(gòu)成，其中計(jì)算機(jī)模型包含水動(dòng)力模型、內(nèi)澇模型和活性污泥模型。智慧水務(wù)系統(tǒng)可為該園區(qū)水景實(shí)現(xiàn)水質(zhì)和水量的正常供應(yīng)，以及景區(qū)內(nèi)內(nèi)澇預(yù)警和調(diào)劑功能，提高了決策支持系統(tǒng)和智慧水務(wù)沙盤。
 

　　1 項(xiàng)目背景
 

　　園區(qū)位于西安周邊，總面積14.09km²，基本呈矩形。
 

　　根據(jù)規(guī)劃，園區(qū)污水處理廠出水須達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，即100%須進(jìn)行深度處理，此標(biāo)準(zhǔn)幾乎等同于再生水水質(zhì)指標(biāo)。故再生水處理率為100%，其可利用規(guī)模為2萬(wàn)m³/d。再生水的回用有3個(gè)去處：農(nóng)田灌溉、城市綠化用水和河道景觀補(bǔ)水，規(guī)劃園區(qū)景觀水體補(bǔ)水水源為再生水，不低于Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，由于再生水執(zhí)行的是一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，其中的各項(xiàng)污染物指標(biāo)仍然高于地表水劣Ⅴ類水，需要對(duì)補(bǔ)水量和補(bǔ)水點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估。
 

　　另外一方面，由于氣候變化導(dǎo)端氣候增加，要使得發(fā)生城市內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)(50年一遇24h)以內(nèi)的暴雨時(shí)，城市不發(fā)生內(nèi)澇災(zāi)害，規(guī)劃整個(gè)園區(qū)設(shè)置1座雨水排澇泵站，規(guī)模9.0m3/s。由于景觀水系中規(guī)劃了游船等設(shè)施，要求防澇標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，水系水面變化幅度盡可能小。
 

　　擬通過(guò)智慧水務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：
 

　　(1)對(duì)園區(qū)的海綿城市的規(guī)劃進(jìn)行評(píng)估，實(shí)現(xiàn)園區(qū)水務(wù)管理智慧化。
 

　　(2)利用數(shù)學(xué)模型的方法研究再生水污染物質(zhì)在景觀水系中的濃度分布，為補(bǔ)水量和補(bǔ)水點(diǎn)管理提供支撐依據(jù)。
 

　　(3)通過(guò)降雨徑流模型，管流模型，河道模型和二維地面漫流模型，模擬在不同降雨工況條件下，內(nèi)澇可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)雨水防澇泵站進(jìn)行管理，確保景觀水系水位穩(wěn)定，以利旅游開(kāi)發(fā)。
 

　　(4)對(duì)于建設(shè)好的設(shè)施和設(shè)備進(jìn)行合適的調(diào)度運(yùn)營(yíng)，搭建基于海綿城市設(shè)施的傳感器，通訊網(wǎng)絡(luò)，水文模型的智慧水務(wù)系統(tǒng)，本研究對(duì)此智慧水務(wù)系統(tǒng)的效果做了初步展望。
 

　　2 園區(qū)智慧水務(wù)方案
 

　　結(jié)合園區(qū)海綿城市監(jiān)督與考核需求，園區(qū)智慧水務(wù)規(guī)劃建設(shè)相關(guān)信息化系統(tǒng)，信息化系統(tǒng)將按照總體規(guī)劃、分步實(shí)施、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、信息公開(kāi)、資源共享的原則逐步發(fā)展成為一個(gè)綜合的智慧水務(wù)管理平臺(tái)。系統(tǒng)將以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的控制方式管理供排水系統(tǒng)的整個(gè)生產(chǎn)、管理和服務(wù)流程，以流程標(biāo)準(zhǔn)化、管理精細(xì)化和決策智能化為建設(shè)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)供排水設(shè)施的全面、動(dòng)態(tài)化管理，實(shí)時(shí)監(jiān)控排水管網(wǎng)的關(guān)鍵點(diǎn)、自動(dòng)預(yù)警等。充分利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云技術(shù)，進(jìn)行服務(wù)效能整合與升級(jí)、加強(qiáng)資源整合與共享，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，提高資產(chǎn)運(yùn)維管理效率，進(jìn)而提高水務(wù)行業(yè)的信息化管理水平。智慧水務(wù)監(jiān)控中心及相應(yīng)沙盤規(guī)劃設(shè)置在規(guī)劃展覽館內(nèi)。
 

　　2.1智慧水務(wù)特點(diǎn)
 

　　作為有效提升園區(qū)水務(wù)管理和服務(wù)水平的創(chuàng)新技術(shù)，園區(qū)智慧水務(wù)方案具有以下區(qū)別與傳統(tǒng)的水務(wù)管理模式的特點(diǎn)：
 

　　(1)支持更全面的感知。通過(guò)運(yùn)用各種感知技術(shù)，全面感知園區(qū)的各個(gè)方面水務(wù)和海綿的相關(guān)信息，通過(guò)遍布于園區(qū)所有涉水區(qū)域，尤其是海綿設(shè)施、污水處理廠、泵站、管網(wǎng)、下立交、河道等關(guān)鍵區(qū)域的傳感器與智能設(shè)備將組成物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時(shí)對(duì)水資源流動(dòng)全過(guò)程進(jìn)行測(cè)量、監(jiān)控與分析，做到變被動(dòng)為主動(dòng)、全面感知。
 

　　(2)支持更廣泛的互聯(lián)互通。運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)、通信、交互、集成、移動(dòng)等技術(shù)，信息孤島和業(yè)務(wù)隔閡將被打通，實(shí)現(xiàn)涉水信息之間的無(wú)縫連接，從供水到排水，從排水到污水處理，從污水處理到中水，從中水到河水，從河水到雨水，從雨水到水資源，整個(gè)的水體循環(huán)都能夠在智慧水務(wù)里面進(jìn)行互聯(lián)互通，有利于園區(qū)水務(wù)運(yùn)營(yíng)管理者掌握水務(wù)運(yùn)營(yíng)管理全貌，也有利于當(dāng)?shù)鼐用癖憬萁邮招畔ⅲK達(dá)到水務(wù)管理與服務(wù)的有機(jī)、協(xié)同化運(yùn)作。
 

　　(3)支持更深入的智能決策。智能決策不是某個(gè)環(huán)節(jié)的智能化，而是深入結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘、知識(shí)發(fā)現(xiàn)、專家系統(tǒng)等人工智能技術(shù)，為水務(wù)運(yùn)行管理工作提供強(qiáng)大的決策支持，強(qiáng)化水務(wù)運(yùn)行管理的科學(xué)性和前瞻性。同時(shí)，智能決策還意味著系統(tǒng)對(duì)某些事態(tài)進(jìn)行預(yù)處理并自主做出決策。
 

　　(4)支持更主動(dòng)的公眾服務(wù)。利用物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，使相關(guān)服務(wù)信息能夠迅速傳遞到每個(gè)需要知悉的人員以達(dá)到系統(tǒng)支撐的更主動(dòng)的公眾服務(wù)。通過(guò)智能服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)，使整個(gè)服務(wù)過(guò)程可視化、可管理、可追溯，實(shí)現(xiàn)社會(huì)服務(wù)的主動(dòng)化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)公眾服務(wù)能力提升的有力保障。
 

　　2.2園區(qū)智慧水務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成
 

　　智慧水務(wù)信息系統(tǒng)采用多層結(jié)構(gòu)與具體應(yīng)用支撐相結(jié)合的設(shè)計(jì)方式，分別是感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層和智能分析層。
 

　　2.2.1感知層
 

　　感知層作為信息采集、交換服務(wù)的基礎(chǔ)，通過(guò)覆蓋園區(qū)的監(jiān)測(cè)設(shè)備、移動(dòng)終端、傳感器成為為智慧大腦提供外部信息的感官觸角，在智慧水務(wù)建設(shè)中具有基礎(chǔ)性地位。本項(xiàng)目感知層—涉水監(jiān)測(cè)體系中，測(cè)量?jī)x器有多個(gè)模塊。
 

　　2.2.2傳輸層—通信網(wǎng)絡(luò)
 

　　傳輸層通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)等基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息資源的共享和交換，針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)無(wú)線專網(wǎng)等不同范圍網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供相應(yīng)的隔離措施與安全保障。智慧水務(wù)通信網(wǎng)絡(luò)主要是利用通信公司建立的移動(dòng)無(wú)線專網(wǎng)，結(jié)合園區(qū)的行業(yè)局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸和共享。
 

　　2.2.3數(shù)據(jù)層—涉水綜合數(shù)據(jù)管理
 

　　數(shù)據(jù)層完成對(duì)感知層來(lái)源數(shù)據(jù)、管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及其他平臺(tái)涉及數(shù)據(jù)的匯集、共建共享與更新維護(hù)，為上層業(yè)務(wù)集成與應(yīng)用提供完整的數(shù)據(jù)分析依據(jù)。在智能應(yīng)用層中對(duì)涉水業(yè)務(wù)的管理、運(yùn)營(yíng)工作中各類事務(wù)特征和變化規(guī)律進(jìn)行抽象描述和規(guī)律研究，用系統(tǒng)功能滿足業(yè)務(wù)管理對(duì)智慧的需求，同時(shí)承載智慧水務(wù)系統(tǒng)的各類資源、目錄與存儲(chǔ)發(fā)布信息，為各相關(guān)用戶提供城市管理公共資源。
 

　　涉水綜合數(shù)據(jù)管理將基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一匯總，既可以對(duì)現(xiàn)有各業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)專題數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，又可無(wú)縫獲取智能應(yīng)用產(chǎn)生的各類決策支持信息，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)水務(wù)數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)、匯集、共建共享與動(dòng)態(tài)更新。同時(shí)，還可通過(guò)智慧水務(wù)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)對(duì)城市綜合管理及其他市政領(lǐng)域(如燃?xì)狻⒄彰鞯?進(jìn)行在線數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)、市政基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)的交換與共享，以此滿足智慧城市遠(yuǎn)期發(fā)展的需要。
 

　　涉水綜合數(shù)據(jù)管理將充分考慮園區(qū)水務(wù)運(yùn)營(yíng)服務(wù)模式和服務(wù)內(nèi)容的實(shí)際需求，在不改變?cè)袛?shù)據(jù)庫(kù)和信息系統(tǒng)的情況下，有效解決多源、異構(gòu)和海量數(shù)據(jù)的交換和共享。通過(guò)WebService技術(shù)和基于JSON、XML格式的數(shù)據(jù)服務(wù)規(guī)范接口，遵循OGC的WMS網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)與WFS網(wǎng)絡(luò)要素服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，解決了異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)之間的互通互訪，能夠提供排水?dāng)?shù)據(jù)服務(wù)、功能服務(wù)、業(yè)務(wù)位置服務(wù)、服務(wù)管理以及多場(chǎng)景可擴(kuò)展的SOAP和REST的訪問(wèn)接口系統(tǒng)框架，為智慧水務(wù)應(yīng)用的構(gòu)建提供了理想的數(shù)據(jù)和功能環(huán)境。