排水管網監(jiān)測設備總體架構主要由感知層、網絡層和應用層等組成。軟硬件有機組合成功能齊全、功能強大、系統(tǒng)穩(wěn)定的排水管網監(jiān)測系統(tǒng)。

　　一、排水管網監(jiān)測設備概述

　　1、背景介紹

　　城市排水管網承擔著城市防汛排澇、污水收集和輸送的任務，是重要的城市基礎設施之一，它關系到社會經濟穩(wěn)定發(fā)展和人民生活的安定,在保障城市發(fā)展和安全運行中發(fā)揮著重要的作用。

　　城市排水系統(tǒng)不僅要建設好，更重要的是要運行管理好。然而隨著城市化進程的突飛猛進，城市排水管網的建設速度、規(guī)模隨之加快增大，管理難度也越來越大。排水系統(tǒng)欠缺完善，雨污水管道老化、管道淤積嚴重，污水漫溢、道路積水內澇，水環(huán)境惡化、河道黑臭、城市污水廢水滲入地下水污染水資源等問題亟待解決。因此，一套科學智能、功能完備的綜合水位管理系統(tǒng)是不可少的。

　　二、排水管網監(jiān)測系統(tǒng)總體設計

　　1、排水管網監(jiān)測系統(tǒng)架構

　　排水管網監(jiān)測系統(tǒng)總體架構主要由感知層、網絡層和應用層等組成。軟硬件有機組合成功能齊全、功能強大、系統(tǒng)穩(wěn)定的排水管網監(jiān)測系統(tǒng)。

　　感知層主要由污水井液位監(jiān)測儀等不同類型傳感器構成，該層主要提供實時、穩(wěn)定可靠的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，為后續(xù)的管理應用平臺提供有效穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源。

　　網絡層主要是無線方式進行傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)和管理應用功能實現(xiàn)傳輸表達。系統(tǒng)通信組網常采用4G/NB-IoT等組網方式。

　　應用層是實現(xiàn)數(shù)據(jù)儲存、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)可視化、統(tǒng)計分析、設備查詢及管理、預警預報、報警及診斷服務、管道分布查詢、設備分布、遠程調度、移動端的實時查看、移動端的預警預報和遠程指揮控制等日常管理等功能的平臺。應用層是實現(xiàn)人機交互的主要手段方式。

　　2、感知層構成

　　感知層是實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集的一層，該層主要提供實時、穩(wěn)定可靠的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，為后續(xù)的管理應用平臺提供有效穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源。排水管網監(jiān)測系統(tǒng)中底層、也是重要的組成部分。該層主要由一些常見的污水井液位監(jiān)測儀等傳感器構成，從而實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效采集。

　　3、網絡層構成

　　系統(tǒng)網絡層常采用4G/NB-IoT等組網方式。

　　液位監(jiān)測站主機常采用4G/NB-IoT等通信方式，與管理中心站進行數(shù)據(jù)通信。

　　管理中心站通過Internet專線與上級管理部門通信，實現(xiàn)站點監(jiān)測信息共享。

　　顯示平臺主要通過PC終端、平板電腦、大屏幕、無線終端等方式展現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)，將監(jiān)測數(shù)據(jù)可視化，有助于數(shù)據(jù)的分析和管理,同時還可以使用這些方式進行管理操作。

　　4、應用層構成

　　應用層是排水管網監(jiān)測系統(tǒng)*的組成部分，應用層是實現(xiàn)數(shù)據(jù)儲存、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)可視化、統(tǒng)計分析、設備查詢及管理、預警預報、報警及診斷服務、管道分布查詢、設備分布、遠程調度、移動端的實時查看、移動端的預警預報和遠程指揮控制等日常管理等功能的平臺。應用層是實現(xiàn)人機交互的主要手段方式，也是實現(xiàn)排水管網監(jiān)測數(shù)字化管理的主要方式。

　　三、排水管網液位監(jiān)測站系統(tǒng)設計

　　城市排水系統(tǒng)由于深埋地下，結構復雜，是一個具有隱蔽性的巨型網絡系統(tǒng)，這增加了排水管網運營和管理的難度。如何合理的規(guī)劃管理城市排水管網、控制水污染、防止城市內澇和解決管網入流入滲問題，已成為城市建設和可持續(xù)發(fā)展的重要內容。

　　通過排水管網的液位監(jiān)測可實現(xiàn)對管道內部液位數(shù)據(jù)的準確掌握，改變粗略判斷液位的數(shù)據(jù)管理方式。

　　通過對管網系統(tǒng)液位監(jiān)測，實時掌握管網總體運行狀況。

　　通過液位數(shù)據(jù)積累，對較長時間跨度的管道液位變化趨勢進行分析，實現(xiàn)科學預判。

　　將液位數(shù)據(jù)與業(yè)務應用系統(tǒng)、數(shù)學模型軟件相結合，建立完整動態(tài)的管網運行管理系統(tǒng)、管網運行能力分析系統(tǒng)等，為科學運營夯實基礎。

　　通過液位實時監(jiān)測、預警分析、運行狀況研判，建立科學的運營管理體系，提高管理人員對整體管網系統(tǒng)的掌控能力、水量科學調配能力，提升運營管理效率。

　　為更精準的監(jiān)測水位，建議設備每1公里設置一套，管道交叉口出需在主管道處增設一套，重復處留一套即可。

　　1、液位監(jiān)測站構成

　　液位監(jiān)測站主要由雨水井液位監(jiān)測儀、污水井液位監(jiān)測儀、安裝支架(可拆卸)等組成。可以大范圍檢測窨井內的水位，主要起到預警報警的作用，可有效預防城市內澇的發(fā)生。

　　該液位監(jiān)測站可有效進行數(shù)據(jù)采集，同時還可以將采集到的數(shù)據(jù)無線傳輸至管理中心，管理中心控制人員可以根據(jù)采集到的流量數(shù)據(jù)控制閥門以此達到控制管道內的污水狀態(tài)，使其處于合理安全的范圍。

　　2、液位監(jiān)測站功能

　　2.1監(jiān)測采集功能

　　液位監(jiān)測站可以自動采集水位數(shù)據(jù)，并定時向中心站發(fā)送當前監(jiān)測的數(shù)據(jù)，同時還包括系統(tǒng)電壓、站點編號等參數(shù)。

　　2.2保存功能

　　液位監(jiān)測站可以自動保存一定時間內的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

　　2.3斷點續(xù)傳功能

　　由于某些現(xiàn)場通信信號較差導致監(jiān)測數(shù)據(jù)無法及時上傳或者出現(xiàn)上傳數(shù)據(jù)缺失時，液位監(jiān)測站會在下一次上傳數(shù)據(jù)時，自動補傳缺失的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

　　2.4報警功能

　　當水位超出限定閾值時，可以進行頻繁采集上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)和提供報警功能。

　　2.5遠程配置功能

　　通過服務平臺可遠程配置和讀取液位監(jiān)測站監(jiān)測設備的工作模式和傳感器的工作參數(shù)，使監(jiān)測設備更加貼近用戶需求或現(xiàn)場使用情況。

　　3、液位監(jiān)測站設備技術參數(shù)

　　污水井液位監(jiān)測儀(FT-WS1)

　　1.測量量程：7米(可制定更大量程);

　　2.測量方式：超聲波非接觸式;

　　3.測量分辨率：1cm;

　　4.測量精度：0.5%;

　　5.采集響應時間：≤5s

　　6.供電電源：內置DC3.6V/52000mAh大容量電池;

　　7.結構材料：鋁合金烤漆外殼，耐磨耐腐蝕;

　　8.報警設置：液位報警值、液位報警值設置;

　　9.功耗：靜態(tài)值守電流≤0.2mA，平均工作電流(不含通信)≤8mA;

　　10.通信協(xié)議：符合SL651-2014《水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約》要求;

　　11.顯示屏：128*64點陣;

　　12.安裝方式：L形支架掛壁安裝;

　　13.外殼通過IP68防護等級檢測，符合GB/T4208-2017《外殼防護等級(IP代碼)》標準要求;

　　14.工作溫度：-15℃～55℃，產品通過GB/T2423.1-2008《電工電子產品環(huán)境試驗第2部分試驗方法試驗A：低溫》測試;產品通過GB/T2423.1-2008《電工電子產品環(huán)境試驗第2部分試驗方法試驗B：高溫》測試;

　　埋入式積水監(jiān)測儀(FT-MR1)

　　液位量程：2m;

　　液位誤差：≤1cm;

　　液位分辨率：1mm;

　　數(shù)據(jù)儲存容量：16MB;

　　信號穿透：能夠穿透2m以上的路面積水;

　　藍牙通信：支持藍牙無線通訊;

　　外殼材質：304不銹鋼;

　　通信方式：支持NB-IOT、4G、GPRS通信;

　　通信協(xié)議：符合SL651-2014《水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約》要求;

　　電池容量：DC3.6V/52000mAH;

　　外殼通過IP68防護等級檢測，符合GB/T 4208-2017《外殼防護等級

　　(IP代碼)》標準要求;

　　產品通過GB/T2423.1-2008《電工電子產品環(huán)境試驗第2部分試驗方法試驗A：低溫》測試;

　　產品通過GB/T2423.1-2008《電工電子產品環(huán)境試驗第2部分試驗方法試驗B：高溫》測試;

　　安裝方式;采用埋地式安裝：取孔設備在路面設備安裝處開設一安裝孔，取孔孔徑14-15cm，取孔深度15cm;

　　知識產權：原廠生產具備產品實用新型、外觀、積水監(jiān)測儀固件程序軟件著作權

　　4、城市內澇防治綜合監(jiān)控信息化管理平臺

　　4.1數(shù)據(jù)采集軟件

　　數(shù)據(jù)采集軟件通過已建網絡，對項目所有站點的遙測積水數(shù)據(jù)的進行實時接收，處理、存儲接收到的數(shù)據(jù)，同時寫入統(tǒng)一的遙測數(shù)據(jù)庫，以供原有系統(tǒng)調用數(shù)據(jù)。

　　數(shù)據(jù)采集軟件主要用于監(jiān)測站點原始數(shù)據(jù)接收采集入庫，與遙測系統(tǒng)配套使用。

　　數(shù)據(jù)接收部分通過4G接收方式，接收各遙測站點的水位、電壓等原始報文數(shù)據(jù)，并對原始報文進行解析處理，將解析出來的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫表;可通過4G進行遠程設置，管理及更改站點基本參數(shù)、運行參數(shù)、遠程數(shù)據(jù)提取、招測。

　　4.2動態(tài)監(jiān)測預警

　　通過預設積水不同預警級別的預警閥值，從數(shù)據(jù)庫值守刷新數(shù)據(jù)，對監(jiān)測的實時數(shù)據(jù)與設定的閥值進行對比分析，對超過不同級別預警閥值通過不同顏色及聲音進行預警提醒，同時站點所在位置閃爍，并可支持預警短信發(fā)送給相關工作人員。

　　4.3過程趨勢分析

　　結合GIS地圖平臺，在實時監(jiān)測信息浮動的基礎上，提供監(jiān)測信息過程趨勢分析功能。分析結果結合不同要素業(yè)務特點及需要，通過過程線方式展示。為用戶掌握積水監(jiān)測信息的過程演變趨勢提供直觀的信息服務。

　　積水過程線及設備運行信息

　　4運行環(huán)境與集成

　　4.1中心站設備組成

　　(1)路由器;

　　(2)工作站——主要對接收后的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析等;

　　(3)服務器——應用/數(shù)據(jù)庫服務器;

　　中心站結構圖

　　本次項目可利用現(xiàn)有設備，不在額外采購中心設備。

　　4.2軟件運行環(huán)境

　　4.2.1操作系統(tǒng)

　　操作系統(tǒng)：Windows serverR2 2008以上64位版本。

　　本次項目將利用現(xiàn)有服務器操作系統(tǒng)。

　　4.2.2數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

　　MySql、SQL Server2012及以上;

　　本次項目將利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

　　4.3硬件運行環(huán)境

　　4.3.1服務器

　　本次項目將利用現(xiàn)有服務器。

　　4.3.2網絡環(huán)境

　　具有公網IP/專網環(huán)境，獨立IP地址，2M以上獨立寬帶。

　　五、成功案例

　　上海市閔行區(qū)梅隴鎮(zhèn)城投建設時間：2021年5月

　　蘇州吳江“智慧水務"信息化系統(tǒng)建設建設時間：2021年4月