数字排水用于排水管网运营监控 摘要:排水管网的运营监控是保证城市基础设施正常运转的重要工作。城市排水系统的复杂性、多维性和专业性决定了排水管网运营监控的复杂性。基于数字排水(DigitalWater)平台开发的排水管网运营监控系统具有对城市排水管网复杂数据库进行管理的功能,具有对多维管网系统的结构分析和显示的功能,具有对管网内的水力和水质状况进行专业分析的功能。结合现代排水监测手段,可用于构建软硬件集成的排水管网综合管理平台,打造符合当地情况的“数字排水解决方案”,全面提升城市排水管网的运营监控的科学化水平。
数字排水用于排水管网运营监控
摘要:排水管网的运营监控是保证城市基础设施正常运转的重要工作。城市排水系统的复杂性、多维性和专业性决定了排水管网运营监控的复杂性。基于数字排水(DigitalWater)平台开发的排水管网运营监控系统具有对城市排水管网复杂数据库进行管理的功能,具有对多维管网系统的结构分析和显示的功能,具有对管网内的水力和水质状况进行专业分析的功能。结合现代排水监测手段,可用于构建软硬件集成的排水管网综合管理平台,打造符合当地情况的“数字排水解决方案”,全面提升城市排水管网的运营监控的科学化水平。
关键词:数字排水;DigitalWater;管网;运营监控
随着城市的发展,城市排水管网的覆盖规模迅速扩张,同时原有的排水管网日趋老化带来的管道堵塞和负荷过重等问题,给排水管网的运行管理带来巨大压力。另一方面,我国排水管网的运营水平仍停留在凭人工经验进行管理和维护的状态。首先,排水管网资产信息分散、存储方式多样且有缺失现象,有时发生了管道破裂事故只能靠老工人回忆该地区管网的结构;其次,缺乏先进的管网运营监控软硬件技术对管道的运行状态进行实时监控和分析,难以快速发现排水管网运营中的产生的各类问题(如管道堵塞、流量异常、节点溢流等),无法分析这些问题产生的根源,更无法快速及时的做出及时有效的处理,往往引发后续的溢流和污染事故。如何通过科学的手段对排水管网进行运营状态进行监控和分析,快速判断并迅速解决排水管网运营中的种种问题是排水管理者目前面临的重要挑战。
但是,由于城市排水管网埋藏于地下,是一个具有隐蔽性、复杂的巨型网络系统,增加排水管网运营管理的难度。要提高排水管网运营管理的水平,必须通过一系列的在线监控技术、通讯传输技术、计算机软硬件技术和动态模拟分析技术构建城市排水管网运营监控系统,将地下的网络结构及排水管道的运行状况以直观的图形或数据的形式快速准确的呈现在管理者面前。
利用数字排水(DigitalWater)平台,可以将一系列软硬件系统(如工业自动化控制、网络通信、大屏幕展示平台、管网液位与流量在线监测、地理信息系统、排水管网动态模拟等)有机的整合到一起构建符合当地条件的排水管网运营监控系统。数字排水(DigitalWater)平台是整个运营监控系统的核心软件,该平台通过对当排水管网模拟技术和GIS技术进行紧密的集成开发,为实时监测信息的挂接提供数据接口,可以方便的进行管网数据的维护更新,满足城市排水管网数字化管理的要求。利用数字排水(DigitalWater)平台可以协助选择合理的监控节点和参数,将各种监控设备采集的信息在统一的数据库中进行存储和管理,并利用平台对管网数据和在线监测数据进行加工处理,将地下的排水管网及其内部状态客观的呈现于管理者面前,并利用结构分析、预警预报、动态模拟等功能辅助进行科学决策。
1 DigitalWater主要监控功能
利用数字排水(DigitalWater)平台为核心构建的城市排水管网运营监控系统可实现资产管理、在线监测、结构分析、动态模拟等功能,为实现“数字排水解决方案”提供了关键技术的支持。
1.1 资产管理
由于数字排水(DigitalWater)平台具有“完善的排水数据体系及便捷对数据编辑与维护”和“海量数据的集成管理及综合的数据分析与查询”两大特点,用户可以快捷的将所属的管网资产及相关信息导入或录入系统,并对系统中存储的各种信息进行综合的查询与分析。下图为DigitalWater资产文档管理界面,在该界面用户可以方便的对各种电子资料,包括文档、扫描图纸、声音和视频信息等进行分区、分类管理,便于随时查阅任何一根管道、一片区域的排水管网的相关列表数据和各种文档资料,为地下排水管网的运营监控提供基础的信息支持。
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图 1数字排水(DigitalWater)平台资产管理界面
1.2 在线监测
目前对排水管网的监测多采用人工监测采样的方法,这种方法存在数据量小、采样连续性差、时间滞后等缺陷,无法对排水管网进行及时的状态分析、故障预警及措施决策提供数据依据。随着监测技术、远程传输和计算机技术的发展,为了弥补人工巡检的弊端,越来越多对城市开始建立排水管网在线监测系统。数字排水(DigitalWater)平台在统一数据库的支持下实现了传统的在线监测系统、资产管理系统和动态模拟分析系统的软件功能,实现了多种信息的集成管理与分析。这不仅方便了数据的更新、维护、管理与查询,也可以利用在线数据及时对模型参数进行调整和验证,提高排水管网模型模拟分析的准确度,为管网日常维护、调水、防汛、应急、决策等行为提供数据与模型支持,从而提高排水公司的管理和服务水平,实现排水管网管理的科学化、智能化。
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图 2数字排水(DigitalWater)平台在线监测数据动态显示
利用在线监测设备可以对排水管网进行如下的监控:(1)城市排水管网内的水位、流量、淤积、水质等实时监测;(2)对城市重要排水户的排水过程进行追踪与监控;(3)对城市重点地区排水管道有毒有害气体进行检测。数字排水(DigitalWater)平台可以根据监测的需要和监测系统的预算,充分利用已有的排水管网数据和模型,为在线监测点位的布置和监测指标与频次的选择提供依据,以最大限度的发挥在线监测数据的有效性,并将各类监测数据统一存储和管理,为排水管网的动态管理提供了全面可靠的实时信息,对管网日常维护、调水、防汛、应急、决策等提供数据支持。同时,实时监测体系与管网模型可以紧密结合、相互促进。利用历史监测数据对模型进行定期自动的校正可逐渐提高模型的模拟精度,而基于监测数据的前瞻性预测为管理决策和应急抢险提供了更为宝贵的科学参考。