信息化技术在城市排水运维中的应用案例探讨_智慧水务讲座ppt课件

,5/27/2021,#,信息化技术在城市排水运维,中的,应用案例探讨,信息化技术在城市排水运维中的 应用案例探讨,1,目录,CONTENTS,排水运维存在的问题,信息化技术的发展,信息化技术赋能高效运维,目录排水运维存在的问题,2,01,排水运维中存在的问题,排水管网系统,河湖水系统,城市内涝,水体污染,源厂网河如何一体化运维？,污水处理系统,除了不断完善工程建设，运维工作如何提升？,01 排水运维中存在的问题排水管网系统河湖水系统城市内涝水体,3,01,排水运维中存在的问题,除了不断完善工程建设，运维工作如何提升？,排水管渠系统,污水处理系统,江河湖泊系统,水安全,水环境,“源厂,网,河一体,化,、被动,变,主动、,提,升排水,管,理水平”,排水源头系统,动态信息缺失,依赖人工经验 决策,被动应急,“家底”,不清,。,采集全面 动态监控 实时传输 数据大脑 分析决策 风险管理 指挥调度 绩效提升,2个对象,4个系统,N个问题,8个目标,面对这些问题,和目标，,信息化技术如 何给运维赋能,？,01 排水运维中存在的问题除了不断完善工程建设，运维工作如何,4,01,排水运维中存在的问题,除了不断完善工程建设，运维工作如何提升？,面对政策要求，,信息化技术如何给运维赋能？,强调洪涝预警,+,联排联调+,智慧平台建设,强调管网信息 化,+GIS,系统+,源厂网河一体 化,01 排水运维中存在的问题除了不断完善工程建设，运维工作如何,5,目录,CONTENTS,排水运维存在的问题,信息化技术的发展,信息化技术赋能高效运维,目录排水运维存在的问题,6,02,信息化技术的发展,数据采集技术（视频、图像、流量、水位、流速）,02 信息化技术的发展数据采集技术（视频、图像、流量、水,7,02,信息化技术的发展,数据传输技术,技术,峰值速率,体验速率,频谱效率,空间容量,移动性能,网络能效,连接密度,时延,5G,20Gbps,100,Mbps,3,10Mb/s/m,500km/h,100,100万终端,/,平方公里,1ms,4G,1Gbps,10,Mbps,1,0.1Mb/s/m,350km/h,1,10万终端,/,平方公里,10ms,倍数,20倍,10倍,3倍,100倍,1.43,倍,100倍,10倍,1/10,5,G,的三大应用场景“,增,强,移动宽带,、,海量机器类通信,、,超高可靠低时延,”中，后两个场景都指向产业互联 网,。,5G,于,2020,年规模商用,，5G,将给物联网注,入,新,的,发展,动,能。,5G,与,4G,性能指标对比,02 信息化技术的发展数据传输技术技术峰值速率体验速率频,8,02,信息化技术的发展,5G,NR,排水能力 地面高程 实时信息 天气预报,未来1小时水浸预测,1,2,3,前端感知层,平台管理层,智慧排水数据中心,前线抢险人员,指挥调度,信息发布,响应执行层,指挥中心大屏,短信通知市民,出行导航软件,降雨量,管网、河道 流量,河道水位、 管网液位,水浸视频,借助5G+传感物联网,+,预,警,预报,+,模,型计算,赋能排水运维。,5G,NR,02 信息化技术的发展5G NR排水能力 地面高程 实时信息,9,02,信息化技术的发展,借助5G+传感物联网,+,预,警,预报,+,模,型计算,赋能排水运维。,序号,功能,功能描述,1,设施管理,将水务摸查数据按照标准化格式录,入,动态,管,控平,台,，利,用,GIS信,息,化管理,功能实现水务设施的一张图查看、,一,朵云,存,储、,一,张网,管,控的,目,标。,2,状态评估,针对水务设施的病害问题，基于计,算,机技,术,、,GIS,技,术、,数,学逻,辑,等信息,化技术，排水系统动态管控平台可,实,现自,动,判断,识,别并,动,态展,示,病害,问,题,准确位置、视频照片等信息，为水,务,系统,规,划设,计,、建,设,管理,提,供决,策,支 持，保障现状排水系统安全、健康,、,高效,运,行。,3,终端监测,实时查看、大数据分析。,4,模型计算,结合在线监测数据分析，利用水力,水,质模,型,仿真,模,拟技,术,，动,态,模拟,水,务,系统现状运行情况，定量分析各种,运,行问,题,。,5,漏损分析,通过压力监测回传数据，经模型计,算,分析,，,快速,判,断超,压,区域,，,进行,爆,管,分析，消除自来水管网运行安全隐,患,。,6,泵闸调度,基于快速实时模型计算结果，优化,泵,站、,闸,门开,停,方案,，,实时,发,送运,行,指,令给泵站闸门接收端，实现泵闸的,远,程控,制,，提,升,水务,系,统运,行,的智,能,化,和科学化。,7,预警预报,根据历史数据分析及模型计算成果,，,合理,设,置在,线,监测,系,统预,警,阈值,，,当,水质水量超过设定条件时，触发预,警,预报,机,制，,启,动应,急,方案。,8,公众参与,公众参与智慧水务管理。设立公众,参,与渠,道,（微,信,公众,号,、微,博,公众,平,台,等），并与管控平台进行对接，定,期,推送,水,务小,知,识，,形,成公,众,参与,和,监,督机制，实现排水管理全民参与。,基于管控平台实现监测数据接收、,决,策支,持,、对,内,对外,的,数据,派,发等,综,合,智慧水务管控平台,5G,|,智慧排水管控平台功能,02 信息化技术的发展借助5G+传感物联网+预警预报+模型计,10,目录,CONTENTS,排水运维存在的问题,信息化技术的发展,信息化技术赋能高效运维,目录排水运维存在的问题,11,03,信息化技术赋能高效运维,成都市城市排水运维面,临,的实,际,困难：,海量排水数据管理问题（,7000,km,）,传统的人工，纸质化管理，家底不清,实际运行状况完全依赖人工查看,管道水位、流量、流速等缺乏监测系统,污水管道带压运行严重,雨污分流，但污水管道满管带压，甚至旱天冒溢出地面,管道病害问题无法可视化,错混接、大管接小管、结构性、功能性缺陷，无法准确定 位,内涝被动低效响应,哪里内涝去哪里，被动响应，效率低下。,03 信息化技术赋能高效运维成都市城市排水运维面临的实际困难,12,03,信息化技术赋能高效运维,针对排水运维的痛点和,难,点，,实,施了,以,下内,容,：,排水数据普查、入库,摸清排水家底，按照标准化入库，实现排水设施的信息化管理,在线监测系统建设,建设管道水位、流量、流速监测系统,模型系统建设,建立雨污水管网系统仿真模型，模拟分析雨污水运行状态,管控平台建设,日常运维管理、内涝预警预报,03 信息化技术赋能高效运维针对排水运维的痛点和难点，实施了,13,03,信息化技术赋能高效运维,1、排水数据普查、入库,摸清排水家底，按照标准化 入库，实现排水设施的信息 化管理近,7000km,管网,管道错乱,大管接小管,管道露出地面,雨污水混接,03 信息化技术赋能高效运维1、排水数据普查、入库 摸清排水,14,03,信息化技术赋能高效运维,1、排水数据普查、入库,摸清排水家底，按照标准化 入库，实现排水设施的信息 化管理近,7000km,管网,污水,雨水,污水,2700km，,雨水4000km,03 信息化技术赋能高效运维1、排水数据普查、入库 摸清排水,15,03,信息化技术赋能高效运维,2、在线监测系统建设,建设管道水位、流量、流 速监测系统,优化监测选点,03 信息化技术赋能高效运维2、在线监测系统建设 建设管道水,16,03,信息化技术赋能高效运维,2、在线监测系统建设,建设管道水位、流量、流 速监测系统,实施监测掌握关键点位运 行状况,03 信息化技术赋能高效运维2、在线监测系统建设 建设管道水,17,03,信息化技术赋能高效运维,3、模型系统建设,建立雨污水管网系统仿真 模型，模拟分析雨污水运 行状态,污水系统分区,四、,九厂,片,区：,第,四污,水,处理厂,（沙,河厂,）,系统,+,第九,污,水处理,厂（,新生,厂,）系统,六厂,片区,：,第,六污,水处,理,厂,（龙,潭厂,）,系 统,七厂片区：,第七污,水处理厂,（,天回,厂,）系统,五、八、高新西区厂片区：,第五,污水,处,理厂,（,武侯,厂,）系,统,+,第八,污水,处,理厂,（,江安,河,厂）,系,统,+,高新,西区,污,水处,理,厂系统,三厂片区：,第三污,水处理厂,（,三瓦,窑,厂）,系,统,03 信息化技术赋能高效运维3、模型系统建设污水系统分区四、,18,03,信息化技术赋能高效运维,3、模型系统建设,建立雨污水管网系统仿真 模型，模拟分析雨污水运 行状态,雨水系统分区,03 信息化技术赋能高效运维3、模型系统建设雨水系统分区,19,03,信息化技术赋能高效运维,3、模型系统建设,建立雨污水管网系统仿真 模型，模拟分析雨污水运 行状态,参数设置,排水管,道,水头,损失,分沿程,水,损及,局部,水损， 管段沿程水头损失系数（,KS,）,分,为管,道,顶部 损失系数和底部损失系,数,，均,按,照管,道,类,型,分,别进行初始化设置。具,体,设置,参,照,室,外,排,水 设计规,范,（,2016,年版,）,4.2.3,节,的规,定取值， 模型校核时再做适当调,整,。,局部水头损失系数根据,管,渠连,接,处水 流流向改变角度值推断,局,部水,头,损失,类,型 和系数，同时也受到管,渠,的破,损,程度,影,响 而分为四级,，,FIXED,（,破损严重，可,以,采,用固定或自定义的水损,类,型描,述,）、,HIGH,（,管口与检查井错位达一半，,水,损 值较大）、,NONE,（,无水损，,断,面较,大,的 箱涵或河道取此值）、,NORMAL,（,管渠,建设情况良好或小断面,箱,涵采,用,此值,）,。,03 信息化技术赋能高效运维3、模型系统建设参数设置排水管道,20,03,信息化技术赋能高效运维,3、模型系统建设,建立雨污水管网系统仿真 模型，模拟分析雨污水运 行状态,参数设置,参,数,初始设置,地表产汇流模型设置,排水管道水头损失分沿程水损及局,部,水损,，,管段,沿,程水,头,损失,系,数（,KS,）分,为,管道顶 部损失系数和底部损失系数，均按,照,管道,类,型分,别,进行,初,始化,设,置。,具,体设,置,参,照,室外 排水设计规范（,2016,年版,）,4.2.3,节,的规,定,取值,，,模型,校,核时,做,适当,调,整。,地表产流 类型,Fixed,模型及参数,H,o,r,t,o,n,模型及参数（初 始入渗率,稳态入渗率,持续时间h）,屋面,0.95,道路,0.9,铺装,762.52,绿地,902.52,水面,0,序号,参数,参数调整,范围,1,房屋（固定径流系数）,0.850.95,2,道路（固定径流系数）,0.850.95,3,最大（初始）入渗率,f,0,（,mm/h,）,12060,4,最小渗透率,f,e,（,mm/h,）,52,5,入渗递减率,1/t,（,h,）,31,6,地表漫流系数,N,0.0120.25,模型产汇流参数调整范,围,表,模型产汇流初始参数,03 信息化技术赋能高效运维3、模型系统建设参数设置参数初始,21,03,信息化技术赋能高效运维,3、模型系统建设,建立雨污水管网系统仿真 模型，模拟分析雨污水运 行状态,模型校核,调研系统现状及存在问题，并利用,实,测的,动,态数,据,对模,型,进行,参,数率,定,和验,证,（产,流,模型参,数、坡面漫流系数、管道粗糙系数,等,）,，,达,到现,状,模拟,计,算结,果,应与,现,场历,史,信息,基,本相,符,，模 型计算结果应与现场流量、水位监,测,数据,的,变化,趋,势基,本,相符,，,满足,后,续计,算,分析,需,要。,选取,2019.7.11,、,2019.7.22,、,2018.9.2,、,2018.7.11,、,2013.8.7,、,2013.7.10,、,2011.7.3,、,2008.9.24,八场历史降雨内涝信息，用于模型,的,率定,与,验证。,03 信息化技术赋能高效运维3、模型系统建设模型校核调研系统,22,03,信息化技术赋能高效运维,3、模型系统建设,建立雨污水管网系统仿真 模型，模拟分析雨污水运 行状态,模型校核,2018.9.2,降,雨,条件,下,模,拟,计,算,14,处,雨,水,系,统,管,网,关,键点,位,水,力,要,素,模,拟值,与,现,场,在,线,监,测数,据,相,匹,配,，,水位、,流,量峰,值偏,差,10,以内，峰,值,时间偏,差,小于,1h，,达到合,同,中的,要求,。,03 信息化技术赋能高效运维3、模型系统建设模型校核2018,23,03,信息化技术赋能高效运维,3、模型系统建设,建立雨污水管网系统仿真 模型，模拟分析雨污水运 行状态,污水管网带压分析,成都市,主,城区,主,要,实,行分流,制,，但,部,分,排,水管径,偏,小。,目,前,，,基于模,型,运算,结,果,表,明,：,中,心,城区,管,道,带,压占比在,60以上,，,主干,管道,长度为,522.9km，,占,总长度,的,比例,为17.43，,主,要,分布,在,二,环,和三环,之,间区,域,。,污水管,道,带压,原,因,主,要为：,管,道管,径,偏,小,，存在,瓶,颈管,段,，,管,网建设,标,准与,城,市,发,展水平,不,匹配,，,污,水,管网输,水,能 力不足,；,污水,处,理,厂,处理能,力,不足,，,部,分,污水不,能,及时,处,理,，,对管网,形,成顶,托,；,管,道,存在,淤,积，,管,道,、,错接问,题,。,03 信息化技术赋能高效运维3、模型系统建设污水管网带压分析,24,03,信息化技术赋能高效运维,3、模型系统建设,建立雨污水管网系统仿真 模型，模拟分析雨污水运 行状态,污水淤塞风险分析,图,中心城区污水系,统,风,淤,积,险,管,道,分,布,（,红,色,部,分）,污水管,道,系统,内污,水流速,小,于,0.6m/s,时，属,于,低速,流动,，污水,中,垃圾,等杂,质会沉,降,在管,道内,部，从,而,堵 塞管道,过,流断,面，,减小管,道,过流,能力,，影响,污,水管,网正,常运行,。,利用,模型,计算出,成,都中,心城,区污水,系,统低流 速淤塞,风,险，,并制,定专题,图,，可,对这,些管道,进,行重,点养,护，提,高,外业,养护,效率和,水,平。,图,中心城区污水系,统,风,淤,积,险,管,道,饼,状,比,例,图,03 信息化技术赋能高效运维3、模型系统建设污水淤塞风险分析,25,03,信息化技术赋能高效运维,3、模型系统建设,建立雨污水管网系统仿真 模型，模拟分析雨污水运 行状态,内涝成因分析,采,用,历,史,内,涝,信息,，,利,用,模,型,对,各内,涝,区,域,的,历,史,情,景,模拟计,算,，得,到内,涝水深,、,内涝,淹没,面积及,内,涝历,时，,分析 内涝产,生,原因。,（,1,）,三环路,成,彭高,架,底层,根据成都市内涝点资料及模型计算结果显示：三环路成彭高架底层 内侧进城方向积水严重，这主要是由于内涝点地势较低（低于附近最高 点2m），当降雨强度过大时，极其容易在地势低洼处积水，导致内涝。,成华区双荆路中新药业内涝主要是有两方面原因：1,、地势较低，容易积水；2、管道下游存在大管接小管（ 1000mm接入400mm再接入1000mm），小管过水能力不足， 严重制约上游雨水的排放，导致上游低洼处积水。,03 信息化技术赋能高效运维3、模型系统建设内涝成因分析采用,26,03,信息化技术赋能高效运维,4、管控平台建设,日常运维管理、内涝预警预报 系统架构,03 信息化技术赋能高效运维4、管控平台建设,27,03,信息化技术赋能高效运维,4、管控平台建设,日常运维管理、内涝预警预报,通过监测,+,模拟，实现污水系统带压、流速、淤积风险实时显 示,03 信息化技术赋能高效运维4、管控平台建设,28,03,信息化技术赋能高效运维,4、管控平台建设,日常运维管理、内涝预警预报,通过气象短临降雨预报接入（未,来,2小时降雨预报，接入平 台）,+,实时监测（片区9个雨,量,计，,2,2,0,处液,位,计系统校验）,+,模拟推演（模型快速计算），实现城市内涝预警预报。,03 信息化技术赋能高效运维4、管控平台建设,29,03,信息化技术赋能高效运维,成都市排水管网数字化管理系统投入使用后，对成都市排水管网日常运维起到了很好的支撑作,用,，极大提高了排水运 维效率。（找准问题、内外联动、信息化赋能）,最后谈几点想法：,1,、,排水运维的,问题导向和目标导向统筹考虑（解决什么问题？定位？），,决定了对信息化技术的需求,2,、,专业人做专业的事,（排水专业是核心，信息化是辅助手段，形,成,1,+N,跨专业融合）,3,、,“动态”,是信息化技术的核心（监测、传输、模拟、预警、运,维5,个维度）,4,、,数据,是基础，形,成,动态更新,机制,，,共建、共享、标准开放,03 信息化技术赋能高效运维成都市排水管网数字化管理系统投入,30,