CN115063019A - 一种智能海绵城市建设评价的水流量监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能海绵城市建设评价的水流量监测系统，包括:数据采集模块、数据处理模块、监测模块、预警模块、运维模块与评估模块；所述数据采集模块用于采集城市的水流量数据；所述数据处理模块用于将采集的所述水流量数据进行三维展示；所述监测模块用于监测所述水流量数据的变化信息；所述预警模块根据所述变化信息发出预警信号，并在所述三维展示中标记出预警位置点；所述运维模块用于根据所述预警信号与所述预警位置点进行运维服务；所述评估模块用于根据所述变化信息生成评估报告。通过本发明的水流量监测系统能够实时监测海绵城市的水流量变化，为智能海绵城市建设评价提供详细数据支撑与科学评估保障。

Description

一种智能海绵城市建设评价的水流量监测系统

技术领域

本发明属于海绵城市建设技术领域，尤其涉及一种智能海绵城市建设评价的水流量监测系统。

背景技术

海绵城市，是新一代的城市雨洪管理概念，是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性，也可称之为“水弹性城市”。海绵城市在下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用，实现雨水在城市中自由迁移。而从生态系统服务出发，通过跨尺度构建水生态基础设施，并结合多类具体技术建设水生态基础设施，是海绵城市的核心。

在海绵城市运行维护环节是以完善的水流量在线监测系统为核心的，国外已研制出精度较高的管网在线监测分析及模拟软件，包括对水质、压力、流量、水位的在线监测，并已推广应用。国内研究了基于物联网技术的智慧排水系统架构，可用于城市防汛监测，但总体来看，目前我国城市排水监测系统还不成熟，对监测到的信号缺乏有效的反馈调控措施。海绵城市的关键是实现整个工程的智能化管理，实时监测海绵城市水流量信息，在发生异常的初期就进行报警并启用调控措施，防止进一步破坏，是非常必要的。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种智能海绵城市建设评价的水流量监测系统，能够实时监测海绵城市的水流量变化，为智能海绵城市建设评价提供详细数据支撑与科学评估保障。

为实现上述目的，本发明提供了一种智能海绵城市建设评价的水流量监测系统，包括:数据采集模块、数据处理模块、监测模块、预警模块、运维模块与评估模块；

所述数据采集模块用于采集城市的水流量数据；

所述数据处理模块用于将采集的所述水流量数据进行三维展示；

所述监测模块用于监测所述水流量数据的变化信息；

所述预警模块根据所述变化信息发出预警信号，并在所述三维展示中标记出预警位置点；

所述运维模块用于根据所述预警信号与所述预警位置点进行运维服务；

所述评估模块用于根据所述变化信息生成评估报告。

可选地，所述数据采集模块包括：降雨量采集单元、排水采集单元、海绵体采集单元、河道断面采集单元、积水点采集单元与地下水位采集单元；

所述降雨量采集单元中以均匀性为原则布置降雨量采集点，用于采集城市的总降雨量；

所述排水采集单元用于采集城市的总体排水数据；

所述海绵体采集单元用于采集人工湖、景观河与蓄水池的水位数据；

所述河道断面采集单元用于采集接入雨水河道的水位数据；

所述积水点采集单元根据城市道路的历史积水区域设置，用于采集城市道路积水区域的水位数据；

所述地下水位采集单元用于采集城市地下水位数据。

可选地，所述排水采集单元采集的总体排水数据包括：雨水排水口流量数据与管道关键节点流量数据；

所述雨水排水口流量数据用于反映城市总体雨水排出信息；

所述管道关键节点流量数据用于反映城市不同区域的雨水排出信息。

可选地，所述三维展示包括：城市降雨量三维展示、三维排水管状流量展示、海绵体水位三维展示、河道水位三维展示、城市积水点三维展示与地下水位三维展示。

可选地，所述监测模块包括数据库与存储单元；

所述存储单元用于实时存储采集的所述水流量数据；

所述数据库存储有海绵城市的内涝警戒限位数据；

所述内涝警戒限位数据包括：降雨量警戒限位、河道警戒限位、海绵体警戒限位、积水点警戒限位与地下水位警戒限位；

所述监测模块通过实时采集的所述水流量数据与存储的所述内涝警戒限位数据进行对比分析，若超出所述内涝警戒限位数据的阈值范围，则发出各项数据的异常信号。

可选地，所述预警模块包括：水流量预警单元与系统预警单元；

所述水流量预警单元根据所述异常信号向管理人员发出对应的预警信号；

所述系统预警单元用于监控所述水流量监测系统运行状态，并自动生成故障信息与故障位置。

可选地，所述运维模块包括：推送单元与巡检单元；

所述推送单元用于自动派送故障订单，将所述故障信息与所述故障位置推送给运维人员；

所述巡检单元用于追踪运维人员运动轨迹，以及维修进度，并根据所述运动轨迹与维修进度对所述运维人员进行考核。

可选地，所述数据采集模块还用于采集城市地下水质、土壤墒情、渗透率、空气温湿度与接入雨水河道的水质。

可选地，所述评估模块基于所述水流量数据的变化信息与城市地下水质、土壤墒情、渗透率、空气温湿度以及接入雨水河道的水质，进行智能海绵城市建设评价，生成所述评估报告。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

本发明所提出的智能海绵城市建设评价的水流量监测系统，包括:数据采集模块、数据处理模块、监测模块、预警模块、运维模块与评估模块；通过数据采集模块能够全面采集海绵城市各项水流量数据；经过数据处理模块将其处理为三维动态展示效果，对真实水流量实时信息进行模拟再现，使管理人员能够清晰看出海绵城市的水流量变化，能够及时掌握水流量的变化信息，了解目标区域的整体态势；通过监测模块与预警模块，及时发出水流量趋势预警，能够及早做出相关调整，避免事件恶化；通过运维模块，保障水流量监测系统运行的流畅性与安全性，提高监测质量；通过水流量监测系统的各项监测数据为智能海绵城市建设评价提供了详细数据支撑与科学评估保障。用实际监测数据来反映海绵城市建设效果，实现对海绵城市建设效果的数据化考核，为城市水资源、水环境的综合管理和海绵城市的运营维护提供数据支撑。实现全方位、可视化、精细化评估，实现海绵建设效果(各项指标)的逐级追溯、实时更新，并通过多种展示方式进行考核评估指标的综合展示、对比分析等。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的一种智能海绵城市建设评价的水流量监测系统结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例

如图1所示，本实施例提供了一种智能海绵城市建设评价的水流量监测系统，包括:数据采集模块、数据处理模块、监测模块、预警模块、运维模块与评估模块；数据采集模块用于采集城市的水流量数据；数据处理模块用于将采集的水流量数据进行三维展示；监测模块用于监测水流量数据的变化信息；预警模块根据变化信息发出预警信号，并在三维展示中标记出预警位置点；运维模块用于根据预警信号与预警位置点进行运维服务；评估模块用于根据变化信息生成评估报告。

数据采集模块包括：降雨量采集单元、排水采集单元、海绵体采集单元、河道断面采集单元、积水点采集单元与地下水位采集单元；

在本实施例中，数据采集模块可由传感变送、信号传输与系统通讯三部分组成，在海绵城市的关键节点布置传感器，经变送器将传感信号转换为标准电信号。根据布设现场情况，选择有线连接或通过2.4G频段无线组网将监测数据信号传输至中继节点。然后，通过RS485总线连接各中继节点，考虑到布局美观，或者有不方便布线的情况，利用无线数据传输设备实现远距离信息通信，将采集的数据发送到数据处理模块，为实时监控和评估提供数据支撑。

其中，降雨量采集单元采用双翻斗式雨量计，以均匀性为原则在海绵城市规划布置降雨量采集点，采集城市区域的总降雨量；排水采集单元用于采集城市的总体排水数据；

通过在雨水管道接入河道的接口处，安置电磁流量计来统计城市的总体排水数据，将获得的总的降雨量减去总体排水数据以及城市区域的蒸发量，进而得出雨水在海绵城市中的留存量，还可以在城市不同区域的管道关键节点出设置电磁流量计来统计流量，其管道关键节点流量数据用于反映城市不同区域的雨水排出信息，借助排水数据与管道关键节点流量数据能够全面掌握城市水管网现状、在后续发生预警问题后，能够及时采取防汛排涝措施；

海绵体采集单元通过无线水位计采集人工湖、景观河与蓄水池的水位数据；根据人工湖、景观河与蓄水池的水位来判断出海绵城市的吸纳能力，为后续进一步优化海绵城市的建设提供数据支撑。

河道断面采集单元通过无线水位计采集接入雨水河道的水位数据；通过实时监测河道的水位，来判断河道雨水的吸纳能力，在将达到蓄水高位警戒线时，及时预警做出调整。

积水点采集单元根据城市道路的历史积水区域设置，通过无线水位计采集城市道路积水区域的水位数据，通过实时监测城区各；通过实时监测城区各低洼路段的积水水位并实现自动预警。后续，市政管理部门借助该系统可整体把握整个城区内涝状况，依靠指挥调度平台及时进行排水调度。交通管理部门通过该系统可获取各路段的实时积水水位，并借助广播、电视等媒体为广大群众提供出行指南，避免人员、车辆误入深水路段造成重大损失。监控中心可实时监测低洼路段或桥下积水的深度，超限时自动报警，管理人员可以提前做出预防措施，封锁道路，避免车辆驶入低洼路段导致车辆人员被淹没；可以进行数据汇总，查看每年/每季度/每月低洼路段或桥下的积水情况，从而增加排水设施，改善城市排水方案。

地下水位采集单元通过地下水位监测仪采集城市地下水位数据，掌握地下水变化规律、了解地下水开采状况，为水资源的可持续利用与城市工程建筑设计与施工提供科学决策支撑。

数据处理模块在接收到采集的水流量数据后，能够将各种水流量数据进行分类处理，并以三维形式进行动态展示，通过实时降雨量数据进行城市的降雨动态展示，通过总体排水数据进行与管道关键节点流量数据进行城市雨水总排出量展示与排水管状实时流量动态展示，通过人工湖、景观河与蓄水池的水位数据进行城市海绵体水位的展示，通过河道水位数据进行河道水位的三维动态展示以及通过地下水位数据动态展示地下水情况。各种数据的动态展示均是通过物理模型或数学模型进行搭建，进而进行的三维展示，例如：排水管状实时流量动态展示，模拟的是城市管道的径流过程与水流量大小，通过输入所采集的管道关键节点流量数据得出。通过三维动态展示将水流量的复杂信息进行可视化，是对真实水流量实时信息进行的模拟再现，使管理人员能够清晰看出海绵城市的水流量变化，能够及时掌握水流量的变化信息，了解目标区域的整体态势，可以确保对信息的了解要比传统的报告或电子表格更快。

进一步地，监测模块包括数据库与存储单元；存储单元不仅实时存储采集的水流量数据，还用于记录发生的各种事件，便于管理人员后期查看了解或者进行比对分析；数据库存储有海绵城市的内涝警戒限位数据；其中，内涝警戒限位数据包括：降雨量警戒限位、河道警戒限位、海绵体警戒限位、积水点警戒限位与地下水位警戒限位；内涝警戒限位数据为海绵城市建设初期根据城市历史内涝情况或借鉴其它城市的内涝经验数据，进行规划的各项最高警戒限位水位或水流量。

监测模块通过实时采集的水流量数据与存储的内涝警戒限位数据进行对比分析，若超出设定的内涝警戒限位数据的阈值范围，则发出各项数据的异常信号。

进一步地，预警模块包括：水流量预警单元与系统预警单元；水流量预警单元根据异常信号向管理人员发出对应的预警信号，其中异常预警信号，可以设置成为声光预警形式，并根据各项数据与阈值范围接近程度大小，进行不同级别的预警响应。预警模块还包括系统预警单元，系统预警单元用于监控水流量监测系统运行状态，并自动生成故障信息与故障位置。其中，系统预警单元通过在海绵城市关键节点布置的传感器发附近位置处设置视频监控，或者并入城市交通监控视频，来监测系统中各项传感器的运行情况，以及可以通过调度现场实时画面来与模拟的三维动态展示处进行远程比较，不仅能够观测出模拟效果还能够及时掌握现场实时信息。

进一步地，运维模块包括：推送单元与巡检单元；在运维模块中接入城市交通地图，其中推送单元能够自动派送故障订单，并在城市交通地图中显示故障位置，将故障信息与故障位置推送给运维人员，运维人员在接收到订单任务后，推送单元可根据城市交通地图自动为运维人员规划最近最省时间便捷的交通路线，尽量减少总体维修时间；其中巡检单元能够追踪运维人员运动轨迹，以及维修进度，可以根据运动轨迹与维修进度对运维人员进行考核，评估运维人员的维修工作效率。

进一步地，数据采集模块还用于采集城市地下水质、土壤墒情、渗透率、空气温湿度与接入雨水河道的雨水水质。由于雨水中携带大量各类污染物，其排入水体中还会导致河流和湖泊底泥淤积，水质生态环境恶化，由此是重要的监测指标，因此需要进行水质监测，水质监测指标包括pH值、化学需氧量(CODcr)、悬浮物(SS)、氨氮(NHg-N)、总氮(TN)、总磷(TP)等。水质监测应用于海绵城市水流量的各个环节，以实现对饮用水及生产、生活污水水质的实时连续监测，能够及时掌握水源地水质状况、预警重大或突发性水质污染事故、保障饮水安全、控制污水达标排放等。

评估模块基于水流量数据的变化信息与城市地下水质、土壤墒情、渗透率、空气温湿度以及接入雨水河道的水质，进行智能海绵城市建设评价，生成评估报告；评估报告包括各项数据指标展示，以图文表格的形式进行呈现，对采集地各项数据实时更新，对智能海绵城市建设效果评估的各项指标进行逐级溯源。通过本发明水流量监测系统中采集的各项数据，能够为效果评估的各项指标提供精细的数据支撑，帮助管理人员找出问题的所在之处。

在本实施例的智能海绵城市建设评价的水流量监测系统中还能够监测海绵城市中的典型设施，如生物滞留设施、透水铺装、绿色屋顶、植草沟等，依据设施主要功能进行液位、流量、水质的跟踪监测，结合海绵城市开展的城市建设各项专项评估、率定各单项设施的模型选取参数、控制效果等，积累科学经验。

在本实施例的智能海绵城市建设评价的水流量监测系统中，还能实现海绵城市建设过程与公众的互动，加深市民对海绵城市的认识、理解和支持。通过微信服务号发布海绵城市建设及项目考核评估情况，公众可对海绵城市建设项目进行公开查询、获取基于水流量监测系统的各项监测指标，还能够就水环境、水安全等问题进行在线投诉。

在本实施例的水流量监测系统中将系统平台各项信息在大屏实时展示，方便应急指挥的可视化调度。还能将各项采集的数据三维动态模拟展示发送至管理人员的手机中，并为管理人员提供系统功能模块管理功能，包括新增、修改、删除等，并提供模块授权功能。

以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种智能海绵城市建设评价的水流量监测系统，其特征在于，包括:数据采集模块、数据处理模块、监测模块、预警模块、运维模块与评估模块；

所述数据采集模块用于采集城市的水流量数据；

所述数据处理模块用于将采集的所述水流量数据进行三维展示；

所述监测模块用于监测所述水流量数据的变化信息；

所述预警模块根据所述变化信息发出预警信号，并在所述三维展示中标记出预警位置点；

所述运维模块用于根据所述预警信号与所述预警位置点进行运维服务；

所述评估模块用于根据所述变化信息生成评估报告。

2.根据权利要求1所述的智能海绵城市建设评价的水流量监测系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：降雨量采集单元、排水采集单元、海绵体采集单元、河道断面采集单元、积水点采集单元与地下水位采集单元；

所述降雨量采集单元中以均匀性为原则布置降雨量采集点，用于采集城市的总降雨量；

所述排水采集单元用于采集城市的总体排水数据；

所述海绵体采集单元用于采集人工湖、景观河与蓄水池的水位数据；

所述河道断面采集单元用于采集接入雨水河道的水位数据；

所述积水点采集单元根据城市道路的历史积水区域设置，用于采集城市道路积水区域的水位数据；

所述地下水位采集单元用于采集城市地下水位数据。

3.根据权利要求2所述的智能海绵城市建设评价的水流量监测系统，其特征在于，所述排水采集单元采集的总体排水数据包括：雨水排水口流量数据与管道关键节点流量数据；

所述雨水排水口流量数据用于反映城市总体雨水排出信息；

所述管道关键节点流量数据用于反映城市不同区域的雨水排出信息。

4.根据权利要求1-3任一所述的智能海绵城市建设评价的水流量监测系统，其特征在于，所述三维展示包括：城市降雨量三维展示、三维排水管状流量展示、海绵体水位三维展示、河道水位三维展示、城市积水点三维展示与地下水位三维展示。

5.根据权利要求1所述的智能海绵城市建设评价的水流量监测系统，其特征在于，所述监测模块包括数据库与存储单元；

所述存储单元用于实时存储采集的所述水流量数据；

所述数据库存储有海绵城市的内涝警戒限位数据；

所述内涝警戒限位数据包括：降雨量警戒限位、河道警戒限位、海绵体警戒限位、积水点警戒限位与地下水位警戒限位；

所述监测模块通过实时采集的所述水流量数据与存储的所述内涝警戒限位数据进行对比分析，若超出所述内涝警戒限位数据的阈值范围，则发出各项数据的异常信号。

6.根据权利要求5所述的智能海绵城市建设评价的水流量监测系统，其特征在于，所述预警模块包括：水流量预警单元与系统预警单元；

所述水流量预警单元根据所述异常信号向管理人员发出对应的预警信号；

所述系统预警单元用于监控所述水流量监测系统运行状态，并自动生成故障信息与故障位置。

7.根据权利要求6所述的智能海绵城市建设评价的水流量监测系统，其特征在于，所述运维模块包括：推送单元与巡检单元；

所述推送单元用于自动派送故障订单，将所述故障信息与所述故障位置推送给运维人员；

所述巡检单元用于追踪运维人员运动轨迹，以及维修进度，并根据所述运动轨迹与维修进度对所述运维人员进行考核。

8.根据权利要求1所述的智能海绵城市建设评价的水流量监测系统，其特征在于,所述数据采集模块还用于采集城市地下水质、土壤墒情、渗透率、空气温湿度与接入雨水河道的水质。

9.根据权利要求8所述的智能海绵城市建设评价的水流量监测系统，其特征在于，所述评估模块基于所述水流量数据的变化信息与城市地下水质、土壤墒情、渗透率、空气温湿度以及接入雨水河道的水质，进行智能海绵城市建设评价，生成所述评估报告。

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