城市排水管网水位监测
基于排水动态管控平台的在线监测系统在城市排水运维中的应用
·105基于排水动态管控平台的在线监测系统在城市排水运维中的应用文_朱志文1 左达任2 林健新2 孙连鹏21.中山市爱科应用科技有限公司；2.中山大学环境科学与工程学院摘要：我国城市排水管网构建尚存在许多缺陷，如管理不足导致的雨污混接现象，管道破损淤积造成排水能力下降，造成地下水污染及城市内涝等问题。
综合运用地理信息系统、在线监测、水力模型计算等先进技术，建立一套系统完整的在线监测网络体系，通过对排水系统关键点位的水位、水量、水质进行长期实时监测，可以及时发现问题；通过动态预警预报污染与内涝并及时制定应急措施，对管网的运维管理可以做出针对性的安排，是目前排水管网建设管理中的一个重要环节。
关键词：排水系统；在线监测；动态管控；预警预报；运维管理On-line Monitoring System Based on Dynamic Drainage Management and Control Platform Discussion on the Application of Urban Drainage Operation and MaintenanceZhu Zhi-wen Zuo Da-ren Lin Jian-xin Sun Lian-peng[ Abstract ] There are many defects in the construction of urban drainage network in China, such as the serious phenomenon of mixed rain and sewage caused by inadequate management, the decline of drainage capacity caused by pipeline damage and siltation, groundwater pollution and urban waterlogging, etc. A complete system of on-line monitoring network is established by using advanced technologies such as geographic information system, on-line monitoring and hydraulic model calculation. Through long-term real-time monitoring of water level, water quantity and water quality at key points of drainage system, problems can be found in time; through dynamic early warning, pollution and waterlogging prediction and timely formulation of emergency measures, targeted arrangements can be made for the operation and maintenance management of pipeline network, which is an important link in the construction and management of drainage network.[ Key words ] drainage system; on-line monitoring; dynamic management and control; early warning and forecasting; operation and maintenance management随着工业化进程的加快和城市化水平的不断提高，许多生产活动和城市生活均会产生大量污染物质，通过水流排出，如果没有完善的排水系统进行收集处理将会给环境造成重大的影响。
上海市水务局关于印发《上海市排水管网低水位运行工作方案》的通知
上海市水务局关于印发《上海市排水管网低水位运行工作方案》的通知文章属性•【制定机关】上海市水务局•【公布日期】2023.08.01•【字号】沪水务〔2023〕524号•【施行日期】2023.08.01•【效力等级】地方规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】水利综合规定正文上海市水务局关于印发《上海市排水管网低水位运行工作方案》的通知沪水务〔2023〕524号各区水务局、相关地区管委会、城投集团、各有关单位：为深入贯彻落实《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》等文件要求，提升防汛保障能力，提高水环境质量，市水务局研究制定了《上海市排水管网低水位运行工作方案》，现印发给你们，请按照执行。
特此通知。
上海市水务局2023年8月1日上海市排水管网低水位运行工作方案为深入贯彻落实《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》等文件要求，推动实现污水全收集全处理，减轻泵站排水污染，提升防汛保障能力，提高水环境质量，结合本市实际，制定本市排水管网低水位运行工作方案。
一、指导思想以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯彻党的二十大精神和习近平生态文明思想，深入践行人民城市重要理念，坚持综合治理、系统治理、源头治理。
以“降水位、利养护，提流速、减沉积，增库容、强韧性”为目标，推行排水管网低水位运行，保障城市防汛排水和水环境安全，增强人民群众的幸福感和获得感。
二、工作目标2024年石洞口、竹园污水区域污水（合流）管网基本实现低水位运行，白龙港区域完成低水位运行试点，郊区污水管网基本实现低水位运行；2025年白龙港污水区域污水（合流）管网基本实现低水位运行，分流制强排地区雨水主管满管率低于50%。
三、定义排水管网指排水分区排水泵站和管道的总称（不包含干线节点泵站）；污水（合流）管网低水位运行应同时符合下列条件：1.泵站运行最高水位低于设计最高开车水位；2.泵站达设计最低水位方停泵；3.排水分区内主管充满度低于设计充满度占比大于90%。
市 政 管 网 检 测 应 用 方 案
市政管网探测及检测应用方案上海麦格天恒仪器发展有限公司日期：2011-12-26前言城市规划建设管理长期以来重视地上，忽视地下，没有一套科学和严格的管理，同时各类管线和管理又权属多门，各司其政，加上历史原因,以致档案资料格式不统一、内容残缺不全。
随着城市现代化建设迅速发展，城市地下空间开发利用越来越受到各方面的重视，建设规模不断扩大，使用功能日趋复杂。
因此底线管网便成为了城市基础设施的重要组成部分。
全国的地下关网包括：给水、排水、燃气、电信、电力、热力、工业管道、军用电缆等8 大类担负着传送信息、输送能量的工作,例如因管线埋设情况不清而导致地面施工造成损坏的事故不断，因管线建设规划不周而导致重复开挖路面，对社会经济影响不好。
因此，尽早、尽快查清城市管网的现状，全面掌握有关资料数据以提供城市规划和管理的依据，已是急待解决的问题。
给排水管网作为城市的重要基础设施之一，它一方面关系着城市居民生活及城市工业的发展，担负着巨大的社会责任，另一方面又由于它深埋于地下，具有不透明性、管线纵横交错、结构复杂、信息量及查询量大、保存期长、要求不间断运行使用等特点，管理极为复杂。
XX市位于江苏省南部，其供水管网的建设也同样历经了改革前后的变化，尤其是改革开放以后，随着城市建设的日新月异，给排水管网的改造、扩建也不断深入，由于历史的各种原因，导致管网资料不统一，不齐全，对管网的管理还依然存在手工管理、图纸管理的办法。
随着信息时代的逐渐到来，管网资料的数据更新、规范及，计算机管理已成为迫在眉睫的事情。
管网普查，也主要是基于以上考虑，一方面通过实地调查、探测，全面准确地掌握所有供水管网的各种情况，获取详实的第一手资料，并通过探测建立起供水管网的各种属性数据库，为实现供水管网的计算机管理打下坚实的基础。
另一方面，通过普查现状为今后的设计图、竣工图提供一个规范的模式，从而提高整个供水管网管理的效能，为公司长远的发展建立起规范、科学的管理途径。
排水管网监测实施方案
排水管网监测实施方案
本文将介绍一种排水管网监测实施方案，主要包括传感器安装、数据采集与处理、异常预警与报警和监测系统运维等几个方面。
1. 传感器安装
在排水管网中选择合适的位置安装传感器，例如液位传感器、温度传感器和压力传感器等，以监测管道的液位、流速、温度和压力等参数。
传感器的安装应符合相关标准，确保准确采集监测数据。
2. 数据采集与处理
采集传感器所监测到的数据，并对数据进行处理和分析。
可以使用无线传感器网络或有线连接方式将采集到的数据传输到数据采集终端。
数据采集终端负责对数据进行整理、存储和分析，并将处理后的数据传输至监测系统。
3. 异常预警与报警
利用现代监测技术，对采集到的数据进行实时监测和分析。
当监测数据超过预设的阈值或出现异常情况时，系统应具备实时预警和报警功能。
可以通过短信、邮件或手机应用等方式向相关工作人员发送预警信息，以便及时采取措施避免可能的问题。
4. 监测系统运维
监测系统需要进行定期的维护和保养，包括计算机设备的检修和更新、传感器的维护和校准、数据存储设备的备份和清理等。
此外，还应定期对监测系统进行检测和故障排除，确保系统的正常运行。
总结：
上述排水管网监测实施方案涵盖了传感器安装、数据采集与处理、异常预警与报警和监测系统运维等关键要素。
通过合理安装传感器、科学处理数据、及时预警和进行系统运维，可以实现对排水管网的有效监测和管理，提高管道的运行效率和安全性。
解决城市内涝问题的措施
解决城市内涝问题的措施引言城市内涝问题是现代城市发展中面临的一个重要挑战。
随着城市化进程的加速，城市人口不断增加，城市基础设施的建设相对滞后，导致城市内涝问题越来越突出。
城市内涝不仅会给市民的生活带来不便，还会对城市的经济和环境造成严重影响。
为了解决城市内涝问题，需要采取一系列综合措施。
本文将介绍一些常见的解决城市内涝问题的措施。
1. 增设排水系统城市排水系统的完善和更新是解决城市内涝问题的重要措施之一。
首先，需要对城市排水管网进行规划和设计，确保排水系统的畅通。
其次，需要加大对排水管网的投入，增加排水管道的容量，以应对暴雨等极端天气事件。
此外，还可以在城市中心设立地下蓄水池，用于暂时存储雨水，以缓解排水压力。
2. 绿色基础设施建设绿色基础设施建设是一种可持续的城市发展方式，也可以有效解决城市内涝问题。
通过增加绿地、湿地和人工湖泊等自然生态系统，可以提供雨水的自然滞留和排放。
此外，绿色屋顶和雨水花园也是重要的绿色基础设施，能够减少雨水径流的快速排放，从而减轻城市排水系统的压力。
3. 智能城市管理智能城市管理是应对城市内涝问题的新兴手段。
通过使用传感器和数据分析技术，可以实时监测城市内涝情况，及时采取措施。
例如，在城市排水管网中安装水位监测传感器，可以实时监测管道的水位，一旦水位超过警戒线，就可以及时调整排水系统工作方式，避免内涝事故的发生。
4. 加强宣传教育城市内涝问题不仅仅是技术问题，也涉及市民的环保意识和行为习惯。
因此，加强对市民的宣传教育是解决城市内涝问题的重要途径之一。
城市政府可以组织宣传活动，向市民普及内涝知识和防灾措施，提高市民的自我防范意识。
同时，还需要加强对相关部门和企事业单位的培训，提高他们的内涝应对能力。
5. 改善城市规划和设计城市规划和设计也是解决城市内涝问题的重要环节。
在城市规划中，需要合理设置雨水收集和排放设施。
在建筑设计中，需要考虑雨水的排放和回收利用等问题。
此外，还需要合理划定城市的防洪区域和非防洪区域，以减轻城市内涝的风险。
污水处理中的排水管网监测
人员培训
对操作和管理人员进行系统培 训，确保其熟练掌握系统的使 用和维护。
PART 04
排水管网监测数据分析与 应用
数据处理与分析方法
数据清洗
去除异常值、缺失值和重复数据，确保数据质 量。
时序分析
对排水管网流量、压力等数据进行时间序列分 析，识别周期性变化和趋势。
统计分析
运用均值、方差、协方差等统计指标，分析数据分布和关联性。
详细描述
该城市通过在排水管网的关键节点安装水位、流量等传感器，实时监测管网运 行状态，并将数据传输至监控中心进行分析。该系统提高了城市排水防涝能力 ，减少了内涝对居民生活的影响。
案例二：某污水处理厂排水管网监测应用
总结词
该案例介绍了某污水处理厂利用排水管网监测技术，优化污 水处理过程。
详细描述
该污水处理厂在排水管网中安装了多种传感器，实时监测进 出水的水质、流量等参数。通过数据分析，优化了污水处理 工艺，提高了处理效率，降低了能耗和运营成本。
异常检测与预警
异常检测算法
采用统计学方法、机器学习算法等，自动检测异常流 量、压力等数据。
预警阈值设定
根据历史数据和经验，设定预警阈值，及时发现异常 情况。
预警通知
通过短信、邮件等方式，及时将预警信息通知相关人 员。
数据挖掘与应用
数据挖掘技术
运用关联规则挖掘、聚类分析等 数据挖掘技术，深入分析排水管 网监测数据。
光学监测技术
光学监测技术是通过光学原理来检测管道内部状况的一种方法。
该技术利用光纤传感器或摄像头等设备，通过光学信号的传输和接收来获取管道内 部的图像或光谱信息，进而判断管道的腐蚀、沉积、流速等状况。
光学监测技术具有高精度、高分辨率、无电场干扰等优点，适用于复杂环境和危险 场所的监测。
排水系统水位水量及水质监测技术方案
排水系统水位、水量及水质监测技术方案1、监测目的排水管网在维护中也应加强水位、水量、水质定期监测，以便及时通过其异常的情况，发现可能存在的混接、乱排、地下水或清水汇入等现象。
2、监测方法对于水位、水量、水质的监测可通过安装在线监测仪表进行实时管控，对于水质的监测，根据实际情况，可采用安装固定的水质在线监测站。
2.1 水位、水量在线监测2.1.1系统组成监测系统主要由三部分组成：窨井水位监测终端、数据传输系统以及信息监控中心。
2.1.2系统功能实现对用户污水管网的液位、流速、流量信息的实时接收及动态显示，并对数据进行分析、存储、预警与管理；实现对污水管网用户点的液位、流量监测点设备设施情况、维护情况规范化建档管理；通过对采集数据进行统计分析，生成各个监测点液位、流量曲线，以便对污水管网运行状况进行管理。
通过系统数据自动生成各种工作报表以及历史数据分析，以便随时查询及比较。
辅助预测，发现可能存在的堵塞事故，提供辅助决策建议。
系统采用B/S结构。
各职能工作人员通过浏览器，经用户名和密码认证后登录相应级别管理系统，进行相关操作与管理。
2.1.3系统结构监测点采用RoLa或NB-IoT无线通信方式，将监测点的各种信息数据传送到监控中心站。
监控中心站建立计算机局域网络、数据接收/监测系统，为污水管网液位监测系统提供监测点的液位、流速、流量等实时信息的查询、统计等业务。
2.1.4系统配置管网液位、流量监测系统主要由监控中心管网监测系统的数据库服务器及相关软件、污水管网各个液位监测点以及专网的无线通信网络组成。
现场监测点中的雷达液位计、流量仪等采集终端将采集数据通过终端内的信号发送器将液位、流速、流量值定时通过专网传输至监控中心服务器。
内网监控用户通过访问服务器安装的B/S结构管网监测软件，实时查看污水井液位值。
2.1.5终端选择选用的在线监测终端设备应具有以下特点：（1）全量程水位测量，确保对窨井水位从井底到路面的全程监测。
排水管网液位在线监测设备-投入式压力、超声波与雷达水位计
排水管网液位在线监测设备-投入式压力、超声波与雷达水位计排水管网液位在线监测设备按照测量方式可分为接触式和非接触式两种测量方式。
接触式测量方式中常见的监测设备主要是投入式压力水位计；非接触式测量方式主要是超声波水位计和雷达水位计。
1、投入式压力水位计（接触式）优势：价格便宜，安装简单，测量精度高，量程宽，可测满管与非满管，管网溢流时仍能准确测量。
劣势：排水管网水环境中含有大量的淤泥、油污、漂浮物等，淤泥、油污和漂浮物会将压力传感器探头覆盖，导致设备无法正常工作。
2、超声波水位计（非接触式）优势：体积小巧，耐腐蚀，与水体非接触，不受水体中的杂物覆盖、腐蚀等影响。
劣势：在窨井内的有效监测量程较小，超声波水位计采用的是声波作为收发信号的，由于声波容易受到温度、湿度、压力等环境影响，容易发生漂移，从而会导致监测精度较低。
排水管道溢流状态下，若该类型传感器被淹没，则该传感器的监测值会跳变，无法准确测量。
3、雷达水位计（非接触式）优势：在窨井内的有效监测量程较大，最大可达10m；雷达水位计采用的是电磁波作为收发信号，由于电磁波不受温度、湿度、压力等环境影响，所以雷达水位计监测精度很高; 与水体非接触，不受水体中的杂物覆盖、腐蚀等影响。
劣势：价格昂贵; 安装位置和角度对测量结果有影响，安装工艺要求较高；排水管道溢流状态下，若该类型传感器被淹没，则该传感器的监测值会跳变，无法准确测量。
经综合对比分析，方案建议选择投入式压力水位计，在投资预算允许的前提下，可考虑选择压力式水位计与雷达水位计的组合监测方式。
地下排水管网水环境具有潮湿、满管溢流、腐蚀、淤泥、漂浮物、水流速度较快、浑浊且有油污、管道内气体有毒、管道内气体易燃易爆等特点，在此环境下工作的液位监测传感器须遵循以下原则: （1）传感器须具有防腐蚀性能；（2）传感器防水等级须达到IP68 等级，保证浸水不损坏；（3）传感器须具有防爆认证；（4）传感器宜采用电池供电，低功耗设计；（5）传感器精度受压力、温度、湿度的影响较小；（6）传感器可与无线传输设备通信，实现监测数据无线传输；（7）传感器易于安装、维护方便；（8）传感器可在恶劣和复杂的工况下稳定工作。
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城市排水系统是城市重要的基础设施，随着城市的进步和发展，城市排水管网已进入一个加强科学管理，提高安全保障的新时期。
尤其是近年来我国城市暴雨事件频发，更让我们清醒地认识到在排水管网科学建设的同时更要加强科学的管理，随着计算机的应用和测绘技术的发展使排水管网的数字化管理应运而生，排水管网的数字化管理将成为科学管理的发展方向。
在城市排水管网中安装雷达水位流量监测站，实时监测窨井内水位数据，流速流量数据、定时监测，也可以根据水位涨落幅度做超限加报，实现管网窨井水位预警、管网动态信息收集等功能。
雷达水位流量监测站需要安装的部件主要包括：雷达水位计（可增加压力水位计进行盲区补偿）、雷达流量计、无线通信模块、RTU 和防水电池，所有部件均通过配套安装支架固定于井口，便于后期安装与维护。
安装作业可在井口完成，无需井下作业。
实现功能
①水位、流速及流量自动采集：按预先设置的定时间隔，通过GPRS/GSM通信信道向中心站发送当前的数据。
②数据补报：对短时间内维护人员难以到达并修复故障的遥测站，尤其是系统内的重要站应具有备用通信功能。
③自动加报：根据水位的高低，增加水位数据加报的频率。
④水位越限报警：当水位越过某一规定数值之后即进行报警。
⑤供电不足报警：遥测站电源能力低于设定的门限值时即进行报警。
⑥综合信息服务平台：基于背景图形自动刷新显示最新或指定时间的水位监测数据，并对出现异常情况的站点以特殊颜色告警。
提供对实时、历史水位、流量、水量信息进行查询。
城市排水管网水位监测是一项庞大而复杂的系统工程，需要投入大量的人力和物力，也需要一定的时间。
该系统建成后，能使城市排水管网的管理水平、管网分析、规划设计、优化设计等方面登上一个新的台阶，使城市排水管网管理真正进入信息化的时代。
为“海绵城市”的建设添砖加瓦，推出新一代24QP雷达流量监测系统，可用于生活污水、合流污水及雨水管网开放式沟渠的流量监测。
设备采用非接触式测量，不受污水腐蚀，大大降低维护成本。
实时测得水位、流速、流量，通过RTU传输到监控中心，便于实时了解地下管网运作状况。
HZ-SVR-24QP雷达流量计
排水管网雷达测流模拟图
排水管网测流平台
航征科技是目前国内具有自主知识产权的雷达方案提供商，拥有多项专利和软件著作权。
航征面向水文、水利、环境保护、城市排水管网等行业用户，提供雷达流速流量在线监测解决方案。
航征分别在上海、无锡建立了运营和研发测试中心，拥有完整的技术研发体系和阵容强大的科研队伍，与清华大学、国防科技大学、上海交通大学等
知名院校达成长期战略合作，有多位业内专家作为公司的技术后盾，立志成为全球优秀的智能传感解决方案提供商。