CN110644587B - 一种城市排水全流程管控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开城市排水全流程管控系统，包括排水检测模块、储存模块、无线通讯模块、处理模块、调度方案生成模块、排水设施终端模块和展示模块。排水检测模块检测排水设施的排水数据信息；储存模块预存城市排水系统的GIS信息；无线通讯模块获取气象雷达预测信息；处理模块包括水量平衡分析单元、设施能力评估单元和优化运行计算单元。水量平衡分析单元根据排水数据信息形成排水数据监控报表并判断异常数据；设施能力评估单元评估排水设施的工作能力。优化运行计算单元生成控制指令要求；调度方案生成模块生成调度指令；排水设施终端模块控制排水设施执行调度。本发明能够对城市排水系统进行从污染源到排水管网到污水厂再到河流的全流程管控。

Description

一种城市排水全流程管控系统

【技术领域】

本发明涉及城市排水管理领域，特别是一种城市排水全流程管控系统。

【背景技术】

随着建设智慧城市的深化推进，城市基础设施的老化、落后问题日益凸显。城市排水系统作为城市重要基础设施之一，跟上智能化应用发展的步伐已是必然趋势。然而城市排水系统与众多基础设施一样，落后于城市发展，旧一套的城市排水系统已经无法满足人民日益增长的美好生活需要。用水单位污水乱排、城市管网老化破损、城市内涝频发、污水厂污水收集率和处理率低下、河涌水体存在黑臭现象等这一系列问题无疑阻碍了城市化的进程，是建设智慧城市必须攻克的难题。

目前我国部分城市排水管理水平有所提高，但仍旧处于低水平。不到10％的城市建立起排水管网信息系统，部分城市排水系统仅实现了排水管网数据的可视化，缺乏专业分析功能；更有甚者，部分城市仍在沿用老一套的纸质管理和经验管理的模式。

因此，建立一套更高效、更全面、更智能的城市排水管理系统迫在眉睫。

【发明内容】

为解决上述技术问题，本发明提供一种能够对城市排水系统进行从污染源到排水管网到污水厂再到河流的全流程管控的城市排水全流程管控系统。

本发明采用的技术方案是：

一种城市排水全流程管控系统，包括：

排水检测模块，其设置于城市排水系统中用于检测城市排水系统的排水设施的排水数据信息；

储存模块，其预存有城市排水系统的GIS信息；

无线通讯模块，其用于进行无线通讯，并能获取气象雷达预测信息；

处理模块，其包括：

水量平衡分析单元，其根据所述排水数据信息整合形成相对应的排水数据监控报表并判断所述排水数据信息中是否有异常数据信息，且将所述排水数据监控报表和异常数据信息判断结果储存于所述储存模块中；

设施能力评估单元，其用于结合所述排水数据信息以及所述城市排水系统的GIS信息评估城市排水系统中排水设施的工作能力，并将评估结果储存于所述储存模块中；

优化运行计算单元，其用于根据所述排水数据信息和所述气象雷达预测信息生成相对应的控制指令要求；

所述城市排水全流程管控系统还包括：

调度方案生成模块，其用于根据所述控制指令要求生成对应的调度指令，并将所述调度指令储存于所述储存模块中；

排水设施终端模块，其用于通过所述无线通讯模块接收所述调度指令并根据调度指令控制相对应的排水设施执行调度，并通过所述无线通讯模块将执行结果回传至所述处理模块；

展示模块，其用于显示所述排水数据监控报表、所述异常数据信息判断结果、所述评估结果、所述调度指令和所述执行结果。

如上所述的一种城市排水全流程管控系统，包括分别与所述无线通讯模块和所述排水设施终端模块通讯连接的排水管控APP平台，所述排水管控APP平台通过所述无线通讯模块接收所述调度指令并将所述调度指令推送至排水设施终端模块，以及接收所述排水设施终端模块所发送的执行结果并将执行结果通过无线通讯模块回传至所述处理模块。

如上所述的一种城市排水全流程管控系统，所述排水检测模块包括水位检测单元和/或水质检测单元和/或雨量检测单元和/或流量检测单元，所述排水数据信息包括排水设施的水位信息和/或水质信息和/或雨量信息和/或流量信息。

如上所述的一种城市排水全流程管控系统，所述排水数据监控报表包括污染源用水量报表、泵站及污水厂运行报表以及水量水质监测数据报表。

如上所述的一种城市排水全流程管控系统，所述控制指令要求包括旱天控制指令或雨天控制指令。

如上所述的一种城市排水全流程管控系统，所述排水设施终端模块包括污水厂终端、泵站终端和河涌蝶阀终端。

如上所述的一种城市排水全流程管控系统，所述展示模块包括能查询历史调度指令和执行结果的查询单元。

如上所述的一种城市排水全流程管控系统，所述展示模块包括用于输出所述排水数据信息的输出单元。

如上所述的一种城市排水全流程管控系统，所述展示模块包括用于显示所述排水数据监控报表、所述调度指令和所述执行结果的图像显示单元，且所述图像显示单元对所述排水数据信息中的异常数据信息进行高亮显示。

与现有技术相比，本申请有如下优点：

1、本发明的水量平衡分析单元通过获取城市排水系统的排水设施的排水数据信息，整合形成相对应的排水数据监控报表，以方便管理人员查看城市排水系统从污染源到排水管网到污水厂再到河流全流程各个排水设施的运行情况，并通过判断各排水设施的异常排水数据信息以判断出排水系统中的异常工作区域，加强对城市排水设施的监管，且便于管理人员追溯异常的原因，为排水系统的科学修复与治理提供决策支持。

2、本发明通过设施能力评估单元分析能力不足排水设施，加强对排水设施的监管，为设施升级改造、日常运营维护提供支撑。

3、本发明的优化运行计算单元和调度方案生成模块根据排水数据信息和气象雷达预测信息预判未来降雨、管道排水及河道水质情况生成用于调度排水设施工作的调度指令方案，在暴雨等恶劣天气到来时及时甚至预先得到有效的排水设施运行调度方案，及早通知工作人员，尽早作业，提高设施运行效率，降低城市内涝风险。

【附图说明】

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明城市排水全流程管控系统。

【具体实施方式】

如图1所示，本发明的一种城市排水全流程管控系统，包括排水检测模块1、储存模块2、无线通讯模块3、处理模块4、调度方案生成模块5、排水设施终端模块6、展示模块7和排水管控APP平台8。所述处理模块4相当于一个中央处理器，所述处理模块4分别与所述排水检测模块1、无线通讯模块3、调度方案生成模块5和所述展示模块7信号连接，所述处理模块4与所述储存模块2相互转导数据信息，排水管控APP平台8与所述无线通讯模块3和所述排水设施终端模块6通讯连接，所述排水管控APP平台8是一款方便查看城市排水监控信息的应用程序。

排水检测模块1设置于城市排水系统中用于检测城市排水系统的排水设施的排水数据信息。具体地，为了全面收集排水数据信息，所述排水检测模块1包括水位检测单元11、水质检测单元12、雨量检测单元13以及流量检测单元14，用于全面收集排水设施的水位信息、水质信息、雨量信息以及流量信息等所述排水数据信息，进一步地，所述水位检测单元11为水位检测仪，水质检测单元12为水质检测仪，雨量检测单元13为雨量计，流量检测单元14为流量计。

储存模块2预存有城市排水设施的基础数据，其中，城市排水设施包括点要素、线要素、面要素、表要素等。点要素是指排放口、检查井、雨水井等；线要素是指排水管道、渠箱、闸门等；面要素是指用水单元、污染源、易涝区等；表要素是指监测数据等，并且以统一的规则进行系统编码，记录其位置信息，并基于GIS的管理模式，形成有城市排水系统的GIS信息。

无线通讯模块3用于进行无线通讯，并能获取气象局发布的未来2小时左右的气象雷达预测信息，以预测未来2小时左右内有无降雨情况。

处理模块4包括水量平衡分析单元41、设施能力评估单元42和优化运行计算单元43。

水量平衡分析单元41遵循结合用水量折算法和水量水质模型集成的运算规则，根据从水位检测单元11、水质检测单元12以及流量检测单元14检测并传输回来的排水数据信息，整合形成污染源用水量报表、泵站及污水厂运行报表以及各个排水设施的水量水质监测数据报表等排水数据监控报表，并判断所述排水数据信息中是否有异常数据信息，形成监控各排水设施异常情况的功能，且所述水量平衡分析单元41将所述排水数据监控报表和异常数据信息判断结果储存于所述储存模块2中，并通过展示模块7向外展示。本实施例的水量平衡分析单元通过获取城市排水系统的排水设施的排水数据信息，整合形成相对应的排水数据监控报表，以方便管理人员查看城市排水系统从污染源到排水管网到污水厂再到河流全流程各个排水设施的运行情况，并通过判断各排水设施的异常排水数据信息以判断出排水系统中的异常工作区域，加强对城市排水设施的监管，且便于管理人员追溯异常的原因，为排水系统的科学修复与治理提供决策支持。

设施能力评估单元42通过从储存模块2调取排水系统的GIS信息中的排水管网拓扑信息以及结合水量平衡分析单元41所获取到的排水设施的水质水量信息和污水厂和泵站的流量信息，综合集成管网水动力学、水质模拟计算功能以及排水管网拓扑信息中的排水设施摸查检测数据，形成一套有序的排水管网能力评估规则和污水厂及泵站等能力评估规则。其中雨水管网能力评估以超载和冒溢重现期标准作为评判指标，计算设施能力评估分值；污水管网以设计充满度对应过流能力作为评判指标，结合现状实际来水量计算设施能力评估分值；污水厂及泵站等以现状设施规模和实际水量需求计算设施能力评估分值。最终的评估结果储存于所述储存模块2中，并通过所述展示模块7向外展示。通过设施能力评估单元分析能力不足排水设施，加强对排水设施的监管，为设施升级改造、日常运营维护提供支撑。

优化运行计算单元43用于根据所述排水数据信息和通过无线通讯模块3所获取到的所述气象雷达预测信息生成相对应的控制指令要求。优化运行计算单元43使用两套包含旱天优化控制指令发布以及雨天优化控制指令发布的优化控制规则。其中旱天优化控制指令发布功能为基于未来2小时气象预测无降雨情况，以旱天污染溢流削减(优先级高)和旱天管道低水位运行(优先级低)为综合目标，结合预先制定的旱天运行方案模拟优化可控水工设施运行规则，提出旱天控制指令要求，旱天控制指令要求包括河道控制水位要求和泵站控制水位要求。雨天优化控制指令发布功能基于调取未来气象降雨情况预测数据，以内涝程度缓解(优先级高)和溢流污染削减(优先级低)为综合目标，结合预先制定好的雨天运行方案模拟优化调整可控水工设施运行状态，提出雨天控制指令要求，雨天控制指令要求包括河道泄流降水位要求和泵站开启空容积要求。

优化运行计算单元43的运作方式为无线通讯模块3获取气象局未来2小时气象雷达预测信息并传输至优化运行计算单元43，经优化运行计算单元43结合所述排水数据信息进行优化计算，提出当前气象工况下控制指令要求至调度方案生成模块5，调度方案生成模块5用于根据所述控制指令要求生成对应的调度指令，并将所述调度指令储存于所述储存模块2中，且生成的调度指令在展示模块7中展示，并且调度方案生成模块5通过无线通讯模块3将调度指令转导至排水管控APP平台8，排水管控APP平台8将调度指令实时推送至排水设施终端模块6，具体地，所述排水设施终端模块6包括污水厂终端、泵站终端和河涌蝶阀终端等。在排水设施终端模块6实施人工或自控模式响应该调度指令后，根据调度指令控制相对应的排水设施执行调度以实现排水调节综合目标，排水设施终端模块6将设施的执行结果通过排水管控APP平台8、无线通讯模块3回传至处理模块4中的优化运行计算单元43，优化运行计算单元43对所述执行结果经整合后上传至展示模块7中进行展示，并储存于储存模块2中。优化运行计算单元43实时监控调度结果，并调整调度指令。本实施例的优化运行计算单元和调度方案生成模块根据排水数据信息和气象雷达预测信息预判未来降雨、管道排水及河道水质情况生成用于调度排水设施工作的调度指令方案，在暴雨等恶劣天气到来时及时甚至预先得到有效的排水设施运行调度方案，及早通知工作人员，尽早作业，提高设施运行效率，降低城市内涝风险。

进一步地，为了方便管理人员使用，所述展示模块7包括能查询历史调度指令和执行结果的查询单元71以及用于输出所述排水数据信息的输出单元72。且所述展示模块7包括用于显示所述排水数据监控报表、所述调度指令和所述执行结果的图像显示单元73，且所述图像显示单元73对所述排水数据信息中的异常数据信息进行高亮显示，以方便管理人员及时发现排水系统的异常情况。

以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种城市排水全流程管控系统，其特征在于，包括：

排水检测模块(1)，其设置于城市排水系统中用于检测城市排水系统的排水设施的排水数据信息；所述排水检测模块(1)包括水位检测单元(11)和/或水质检测单元(12)和/或雨量检测单元(13)和/或流量检测单元(14)，所述排水数据信息包括排水设施的水位信息和/或水质信息和/或雨量信息和/或流量信息；

储存模块(2)，其预存有城市排水系统的GIS信息；

无线通讯模块(3)，其用于进行无线通讯，并能获取气象雷达预测信息；

处理模块(4)，其包括：

水量平衡分析单元(41)，其根据所述排水数据信息整合形成相对应的排水数据监控报表并判断所述排水数据信息中是否有异常数据信息，且将所述排水数据监控报表和异常数据信息判断结果储存于所述储存模块(2)中；所述排水数据监控报表包括污染源用水量报表、泵站及污水厂运行报表以及水量水质监测数据报表；水量平衡分析单元(41)遵循结合用水量折算法和水量水质模型集成的运算规则，根据从水位检测单元(11)、水质检测单元(12)以及流量检测单元(14)检测并传输回来的排水数据信息，整合形成污染源用水量报表、泵站及污水厂运行报表以及各个排水设施的水量水质监测数据报表构成的排水数据监控报表，并判断所述排水数据信息中是否有异常数据信息，形成监控各排水设施异常情况的功能；

设施能力评估单元(42)，其用于结合所述排水数据信息以及所述城市排水系统的GIS信息评估城市排水系统中排水设施的工作能力，并将评估结果储存于所述储存模块(2)中；

优化运行计算单元(43)，其用于根据所述排水数据信息和所述气象雷达预测信息生成相对应的控制指令要求；优化运行计算单元(43)使用两套包含旱天优化控制指令发布以及雨天优化控制指令发布的优化控制规则，其中旱天优化控制指令发布功能为基于未来2小时气象预测无降雨情况，以旱天污染溢流削减和旱天管道低水位运行为综合目标，结合预先制定的旱天运行方案模拟优化可控水工设施运行规则，提出旱天控制指令要求，旱天控制指令要求包括河道控制水位要求和泵站控制水位要求；雨天优化控制指令发布功能基于调取未来气象降雨情况预测数据，以内涝程度缓解和溢流污染削减为综合目标，结合预先制定好的雨天运行方案模拟优化调整可控水工设施运行状态，提出雨天控制指令要求，雨天控制指令要求包括河道泄流降水位要求和泵站开启空容积要求；

所述城市排水全流程管控系统还包括：

调度方案生成模块(5)，其用于根据所述控制指令要求生成对应的调度指令，并将所述调度指令储存于所述储存模块(2)中；

排水设施终端模块(6)，其用于通过所述无线通讯模块(3)接收所述调度指令并根据调度指令控制相对应的排水设施执行调度，并通过所述无线通讯模块(3)将执行结果回传至所述处理模块(4)；所述排水设施终端模块(6)包括污水厂终端、泵站终端和河涌蝶阀终端；

展示模块(7)，其用于显示所述排水数据监控报表、所述异常数据信息判断结果、所述评估结果、所述调度指令和所述执行结果。

2.根据权利要求1所述的一种城市排水全流程管控系统，其特征在于，包括分别与所述无线通讯模块(3)和所述排水设施终端模块(6)通讯连接的排水管控APP平台(8)，所述排水管控APP平台(8)通过所述无线通讯模块(3)接收所述调度指令并将所述调度指令推送至排水设施终端模块(6)，以及接收所述排水设施终端模块(6)所发送的执行结果并将执行结果通过无线通讯模块(3)回传至所述处理模块(4)。

3.根据权利要求1所述的一种城市排水全流程管控系统，其特征在于，所述控制指令要求包括旱天控制指令或雨天控制指令。

4.根据权利要求1所述的一种城市排水全流程管控系统，其特征在于，所述展示模块(7)包括能查询历史调度指令和执行结果的查询单元(71)。

5.根据权利要求1所述的一种城市排水全流程管控系统，其特征在于，所述展示模块(7)包括用于输出所述排水数据信息的输出单元(72)。

6.根据权利要求1所述的一种城市排水全流程管控系统，其特征在于，所述展示模块(7)包括用于显示所述排水数据监控报表、所述调度指令和所述执行结果的图像显示单元(73)，且所述图像显示单元(73)对所述排水数据信息中的异常数据信息进行高亮显示。

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