基于智慧水务及自动化管控系统的设计与实现——以深圳市观澜河流域为例

徐永乐

(深圳市深水水务咨询有限公司，广东 深圳 518000)

0 引 言

深圳市观澜河智慧流域管控系统建设是城市水治理现代化的必由之路，力图尝试从流域角度进行信息资源的整合，突破原有的信息壁垒，为广大民众和相关部门提供水环境、水资源、水工程、水安全、水事务等综合性的查询服务；让城市水务设施的综合调度能力实现全联动化，真正形成水环境、防洪排涝、生态补水集一身的调度能力，实现综合调度方案智能编制和客观评价功能；同时，要以流域业务管理为核心，提供相关设施、车辆、人员等方面的全流域统一管理的格局，在此基础上构建信息管理平台，实现同一门户一次登录的全网通行目标，促进智慧水务管理的自动化。

1 智慧水务及自动化管控系统的设计思路

1.1 整体设计思路

1)以专题图为基础实现四大板块的专题信息展示，四大板块为：水务一张图、水资源、水安全、水环境。同时对流域内多个维度的信息进行综合查询和展示，这些信息包括：基础信息、空间信息、历史信息、预测信息、监控信息。

2)根据区域范围内整体调度的应用场景，推行该流域全部水务项目管理的统一性，调度和管理生态补水、调度和管理防洪排涝、调度和管理水环境等。

3)按照区域范围内现实的应急管理要求，设计、供给该流域中偶发事件的发送和处理等关联的应急响应管控能力，包括储运管理物资、管理人员与管养运维人员的管理、抢险的处理与处理过程管理、评估与分析事件的监测过程等。

1.2 水质监测设计

1)干流水质监测：设置3处水质监测站：①观澜河干流汇合口；②企坪断面；③茜坑水与长坑水入河口。监测的项目包括：干流水的五项常规、氨氮的水质程度、COD指标等，详细的监测点位置以及设备分布见图1。

图1 观澜河干流水质监测站功能及位置布设图

2)独立支流出境断面水质监测：针对独立支流出境断面的水质设立两个监测点：山厦河与东莞交界处和君子布河与东莞交界处。监测项目为浊度水的五项常规：温度、电导率、PH、溶解氧、浊度等，以获取流域内支流流入东莞的水质数据。

3)设置检查井水质监测：针对该流域的水质设置检查井，分别为干流人民路桥左岸桥头和中下游桂花桥旁两处接入截污箱涵处，监测的水质参数为五项常规：浊度、温度、电导率、PH、溶解氧，该检查井监测项目包括：①箱涵来水水质；②对管网雨污分流效果进行监督测评。

1.3 水位监测设计

1)干流水位监测：为了对流域内水情况进行实时、有效地掌握，以及为汛期的防洪工作提供数据参考，可以在干流处布置用于监测干流水位的水位站，详细的布置位置如图2所示。

图2 水位监测站位置布设图(设计方案)

2)箱涵水位监测：计划在流域的相应位置设置箱涵水位监测站：①应急厂控制闸前污水箱涵；②末端控制闸前污水箱涵；③龙华厂过河管处箱涵；④中下游污水箱涵检查井；⑤下游应急厂闸后检查口。以此有效地监测污水箱涵水位变化，对其运行状况实时掌握，利用水位在24h的变化数据分析周边排水状况。

1.4 视频监控设计

为了有效监控该流域的水安全，在干流沿线人流密集地段、行洪重点监测断面、游人难以疏散断面等位置设置视频监控，具体位置包括：①岗头河入河口；②龙华区政府；③桂花桥底；④观澜大道桥底；⑤上游汇合口；⑥企坪断面；⑦白花河入河口；⑧龙华河入河口；⑨清湖湿地公园旁。

1.5 排口监测设计

为了监测排口是否有排水，在各个排口设置图像传感监测站，详细位置为：干流左117#、111#、科技大厦下排口、左岸104#、左岸93#、左岸56#、右037#、左014#、右017#、右011#。

2 智慧水务及自动化管控系统的实现路径

2.1 日常巡查应用

构建针对区域内日常管理的从问题报告到结果反馈的闭环流程机制。程序为：“发现问题→上报→分派→处理→复查”，具体流程如图3所示。

图3 闭环处理流程

2.1.1 职责分工体系明确

1)问题提交：现场工作人员发现问题只能提交，不能上报，项目管理人员对提交的问题审核通过后上报系统，之后通过分派动作安排责任人员实施整改处理。

2)问题上报：项目管理人员既可以审核通过现场管养运维人员提交的问题作为上报问题，也可以根据自己现场实际检查情况向系统内项目参建各方上报问题。

3)问题督办：管理人员通过在线查看问题，针对不同的问题，进行责任划分后明确责任单位，后续监督现场整改情况。

2.1.2 巡查事件上报

对巡查过程中发现流域内的问题，现场管养运维人员可以利用微信小程序进行快速上报，为了方便现场管养运维人员的操作，提前在巡查小程序内设置好问题的类型、河流位置、名称等信息，只需要对问题匹配的描述进行勾选就能实现上报。

2.1.3 现场作业人员管理

为了方便对现场作业人员安全管理和工作任务考核的管理，给每个现场作业人员配备智能手表，实时监测外业作业人员的体温、血压、心率等身体状况以及作业位置的数据，一旦作业人员健康指标发现异常，智能手表会以振动的方式提醒，系统中会实施预警处置。

2.1.4 问题督办及事件查询

管理人员可利用移动设备的小程序、WEB端查看处理问题的进展，同时利用条件筛选对指定事件详情进行快速查询。

2.1.5 问题汇总及分类查询

在该系统的汇总问题展示的界面，可以根据发生问题的时间顺序，分类查询多维度问题，将流域上中下游根据问题的空间属性进行分类，也可以根据时间属性、问题类型、问题的整改状态、问题的责任等进行划分。

2.1.6 报表查询及导出

该系统支持根据日、周、月等周期对报表的查询统计和导出，支持查询、统计和导出多维度报表，支持根据问题类型进行导出，支持根据责任单位进行导出，支持根据上报单位进行导出等。

2.2 水质管理应用

1)水质监测：①干流重点断面；②主支流及主汇流合流关键段；③独立支流出口段。

2)水位监测：①干流洪水段与支流汇流段；②历史洪水危险段；③箱涵的上、中、下游与市政主管段的水位相连；④分析上、中、下游水力模型所需的站点数量。

3)视频监控：①主洪水断面；②许多旅游景点，如水文景观；③事故多发段等。

4)沉降监测：①松散断面；②洪水风险断面。

5)BIM+全景影像综合管理应用：参照主流全景图的主流沿线监测点和数据可视化查询；开展运维管理根据BIM模型。BIM模型的构建和使用区域：干流截污箱涵、大和水闸，基于监测数据的箱涵及闸门运行水位变化模拟。图像的全景应用范围：整个流域的街景图像、查询线上监测站点、不断更新、阶段储存。

2.3 管控调度应用

根据区域整体控制调度工作的要求，从流域综合管控调度层面，实施统筹调度场景应用的设计，实现区域内全部水务项目的统一调度，包括调度管理生态补水、调度管理水环境、调度管理防洪排涝事项等，促进流域水管理的精细化和调控的精准化[2]。

后续将从流域角度进行信息资源的整合，并突破原有的信息壁垒，为广大民众和相关部门提供水环境、水资源、水工程、水安全、水事务等综合性的查询服务；让城市水务设施的综合调度能力实现全联动化，真正形成水环境、防洪排涝、生态补水集一身的调度能力，实现综合调度方案智能编制和客观评价功能；同时，要以流域业务管理为核心，提供相关设施、车辆、人员等方面的全流域统一管理的格局，在此基础上构建信息管理平台，实现同一门户一次登录的全网通行目标。

3 管控调度应用合理化建议

3.1 细化应用场景设计

根据区域整体控制调度工作的要求，从流域综合管控调度层面，实施统筹调度场景应用的设计，实现区域内全部水务项目的统一调度，包括调度管理生态补水、调度管理水环境、调度管理防洪排涝事项等，促进流域水管理的精细化和调控的精准化。

3.2 完善流域智慧管控系统建设

必须与区域管理平台建立良好的需求沟通渠道，按照工程管理的需要进行系统功能模块的规划，促进智慧管控系统的不断完善，拓展应用的深度，让系统架构优化，在推进区域管理目标实现的同时，为智慧水务的自动化建设的深度发展奠定基础。

3.3 构建安全管理模块

必须注重构建管理制度、安全生产责任体系以及对应的操作规程，可以借助信息系统的规范流程促进安全管理监督机制以及作业程序管控计划的落实，其中包括安全生产教育培训、资金投入、隐患排查处理、分级管控风险、设备以及施工安全管理等。

3.4 分析图表

为了更方便水文、水质等监测数据变化趋势的展示，构建具备广泛性的数据库，应该根据时间周期对趋势图的变化情况进行展示，以供相关人员对数据的查看和分析。

3.5 管理决策

可以借助系统储存的经验数据，以及事件发生时出具的历史类似事件处置信息，以供决策者进行借鉴，利用对水质、水位、位置影像等数据的研究以及挖掘历史数据的内在联系，对问题产生类型和条件进行分析，为后续的管理者的决策积累数据，真正摆脱遵照个人经验处理问题的窠臼，实现系统自动管理的智能化。

3.6 实现各单位数据共享

应加强对试点项目监测数据和跟踪数据的管理，利用区块链的独特优势实现各单位之间的数据共享，促进调度管理的信息化，提升水务管理的效率和质量[3]。

4 结 语

文章根据深圳市观澜河流域水务现状，对区域内水务及自动化管控系统设计思路以及实现路径进行了研究与分析。分析结果显示，智慧水务自动化管控系统的应用实践是切实可行的。该流域管理机构利用智慧流域管控系统的建设，有效整合了观澜河流域以三防为核心的基础信息系统和该流域以GPS为基础的一张图系统，构建以“一张图+遥感影像+巡查APP+无人机+问题整改督办”为有效措施的水务督查体系，真正实现了流域水务管理的智能化和自动化，开创河湖安澜新局面。