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【中國環(huán)保在線 污水處理】在水環(huán)境綜合治理的要求下，智慧水務(wù)興起，通過全面的感知、廣泛的互聯(lián)、智能的決策、主動的公眾服務(wù)備受關(guān)注。園區(qū)水務(wù)智能化管理在集中和集約的基礎(chǔ)上，發(fā)展得尤為明顯。不過，真正的一體化智慧水務(wù)仍需加把勁。
要治水先“用腦” 海綿化應(yīng)用加速智慧升級
本文以西安某園區(qū)為例，探討了基于海綿城市理念的智慧水務(wù)解決方案，并且評估了智慧水務(wù)的效果。智慧水務(wù)由感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層和智能分析層構(gòu)成，其中計算機模型包含水動力模型、內(nèi)澇模型和活性污泥模型。智慧水務(wù)系統(tǒng)可為該園區(qū)水景實現(xiàn)水質(zhì)和水量的正常供應(yīng)，以及景區(qū)內(nèi)內(nèi)澇預(yù)警和調(diào)劑功能，提高了決策支持系統(tǒng)和智慧水務(wù)沙盤。
1 項目背景
園區(qū)位于西安周邊，總面積14.09km2，基本呈矩形。
根據(jù)規(guī)劃，園區(qū)污水處理廠出水須達到一級A標準，即100%須進行深度處理，此標準幾乎等同于再生水水質(zhì)指標。故再生水處理率為100%，其可利用規(guī)模為2萬m3/d。再生水的回用有3個去處：農(nóng)田灌溉、城市綠化用水和河道景觀補水，規(guī)劃園區(qū)景觀水體補水水源為再生水，不低于Ⅳ類水標準，由于再生水執(zhí)行的是一級A標準，其中的各項污染物指標仍然高于地表水劣Ⅴ類水，需要對補水量和補水點進行評估。
另外一方面，由于氣候變化導(dǎo)端氣候增加，要使得發(fā)生城市內(nèi)澇防治標準(50年一遇24h)以內(nèi)的暴雨時，城市不發(fā)生內(nèi)澇災(zāi)害，規(guī)劃整個園區(qū)設(shè)置1座雨水排澇泵站，規(guī)模9.0m3/s。由于景觀水系中規(guī)劃了游船等設(shè)施，要求防澇標準內(nèi)，水系水面變化幅度盡可能小。
擬通過智慧水務(wù)系統(tǒng)實現(xiàn)以下目標：
(1)對園區(qū)的海綿城市的規(guī)劃進行評估，實現(xiàn)園區(qū)水務(wù)管理智慧化。
(2)利用數(shù)學(xué)模型的方法研究再生水污染物質(zhì)在景觀水系中的濃度分布，為補水量和補水點管理提供支撐依據(jù)。
(3)通過降雨徑流模型，管流模型，河道模型和二維地面漫流模型，模擬在不同降雨工況條件下，內(nèi)澇可能產(chǎn)生的風險，對雨水防澇泵站進行管理，確保景觀水系水位穩(wěn)定，以利旅游開發(fā)。
(4)對于建設(shè)好的設(shè)施和設(shè)備進行合適的調(diào)度運營，搭建基于海綿城市設(shè)施的傳感器，通訊網(wǎng)絡(luò)，水文模型的智慧水務(wù)系統(tǒng)，本研究對此智慧水務(wù)系統(tǒng)的效果做了初步展望。
2 園區(qū)智慧水務(wù)方案
結(jié)合園區(qū)海綿城市監(jiān)督與考核需求，園區(qū)智慧水務(wù)規(guī)劃建設(shè)相關(guān)信息化系統(tǒng)，信息化系統(tǒng)將按照總體規(guī)劃、分步實施、統(tǒng)一標準、信息公開、資源共享的原則逐步發(fā)展成為一個綜合的智慧水務(wù)管理平臺。系統(tǒng)將以更加精細和動態(tài)的控制方式管理供排水系統(tǒng)的整個生產(chǎn)、管理和服務(wù)流程，以流程標準化、管理精細化和決策智能化為建設(shè)目標，實現(xiàn)對供排水設(shè)施的全面、動態(tài)化管理，實時監(jiān)控排水管網(wǎng)的關(guān)鍵點、自動預(yù)警等。充分利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云技術(shù)，進行服務(wù)效能整合與升級、加強資源整合與共享，實現(xiàn)節(jié)能減排，提高資產(chǎn)運維管理效率，進而提高水務(wù)行業(yè)的信息化管理水平。智慧水務(wù)監(jiān)控中心及相應(yīng)沙盤規(guī)劃設(shè)置在規(guī)劃展覽館內(nèi)。
2.1智慧水務(wù)特點
作為有效提升園區(qū)水務(wù)管理和服務(wù)水平的創(chuàng)新技術(shù)，園區(qū)智慧水務(wù)方案具有以下區(qū)別與傳統(tǒng)的水務(wù)管理模式的特點：
(1)支持更全面的感知。通過運用各種感知技術(shù)，全面感知園區(qū)的各個方面水務(wù)和海綿的相關(guān)信息，通過遍布于園區(qū)所有涉水區(qū)域，尤其是海綿設(shè)施、污水處理廠、泵站、管網(wǎng)、下立交、河道等關(guān)鍵區(qū)域的傳感器與智能設(shè)備將組成物聯(lián)網(wǎng)，實時對水資源流動全過程進行測量、監(jiān)控與分析，做到變被動為主動、全面感知。
(2)支持更廣泛的互聯(lián)互通。運用網(wǎng)絡(luò)、通信、交互、集成、移動等技術(shù)，信息孤島和業(yè)務(wù)隔閡將被打通，實現(xiàn)涉水信息之間的無縫連接，從供水到排水，從排水到污水處理，從污水處理到中水，從中水到河水，從河水到雨水，從雨水到水資源，整個的水體循環(huán)都能夠在智慧水務(wù)里面進行互聯(lián)互通，有利于園區(qū)水務(wù)運營管理者掌握水務(wù)運營管理全貌，也有利于當?shù)鼐用癖憬萁邮招畔?，終達到水務(wù)管理與服務(wù)的有機、協(xié)同化運作。
(3)支持更深入的智能決策。智能決策不是某個環(huán)節(jié)的智能化，而是深入結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，運用數(shù)據(jù)挖掘、知識發(fā)現(xiàn)、專家系統(tǒng)等人工智能技術(shù)，為水務(wù)運行管理工作提供強大的決策支持，強化水務(wù)運行管理的科學(xué)性和前瞻性。同時，智能決策還意味著系統(tǒng)對某些事態(tài)進行預(yù)處理并自主做出決策。
(4)支持更主動的公眾服務(wù)。利用物聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)，使相關(guān)服務(wù)信息能夠迅速傳遞到每個需要知悉的人員以達到系統(tǒng)支撐的更主動的公眾服務(wù)。通過智能服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)，使整個服務(wù)過程可視化、可管理、可追溯，實現(xiàn)社會服務(wù)的主動化，從而實現(xiàn)對公眾服務(wù)能力提升的有力保障。
2.2園區(qū)智慧水務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成
智慧水務(wù)信息系統(tǒng)采用多層結(jié)構(gòu)與具體應(yīng)用支撐相結(jié)合的設(shè)計方式，分別是感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層和智能分析層。
2.2.1感知層
感知層作為信息采集、交換服務(wù)的基礎(chǔ)，通過覆蓋園區(qū)的監(jiān)測設(shè)備、移動終端、傳感器成為為智慧大腦提供外部信息的感官觸角，在智慧水務(wù)建設(shè)中具有基礎(chǔ)性地位。本項目感知層—涉水監(jiān)測體系中，測量儀器有多個模塊。
2.2.2傳輸層—通信網(wǎng)絡(luò)
傳輸層通過互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)等基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息資源的共享和交換，針對互聯(lián)網(wǎng)、移動無線專網(wǎng)等不同范圍網(wǎng)絡(luò)平臺提供相應(yīng)的隔離措施與安全保障。智慧水務(wù)通信網(wǎng)絡(luò)主要是利用通信公司建立的移動無線專網(wǎng)，結(jié)合園區(qū)的行業(yè)局域網(wǎng)進行數(shù)據(jù)信息的傳輸和共享。
2.2.3數(shù)據(jù)層—涉水綜合數(shù)據(jù)管理
數(shù)據(jù)層完成對感知層來源數(shù)據(jù)、管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及其他平臺涉及數(shù)據(jù)的匯集、共建共享與更新維護，為上層業(yè)務(wù)集成與應(yīng)用提供完整的數(shù)據(jù)分析依據(jù)。在智能應(yīng)用層中對涉水業(yè)務(wù)的管理、運營工作中各類事務(wù)特征和變化規(guī)律進行抽象描述和規(guī)律研究，用系統(tǒng)功能滿足業(yè)務(wù)管理對智慧的需求，同時承載智慧水務(wù)系統(tǒng)的各類資源、目錄與存儲發(fā)布信息，為各相關(guān)用戶提供城市管理公共資源。
涉水綜合數(shù)據(jù)管理將基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一匯總，既可以對現(xiàn)有各業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)專題數(shù)據(jù)進行整合，又可無縫獲取智能應(yīng)用產(chǎn)生的各類決策支持信息，從而實現(xiàn)整個水務(wù)數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)、匯集、共建共享與動態(tài)更新。同時，還可通過智慧水務(wù)運營管理平臺對城市綜合管理及其他市政領(lǐng)域(如燃氣、照明等)進行在線數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)、市政基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)的交換與共享，以此滿足智慧城市遠期發(fā)展的需要。
涉水綜合數(shù)據(jù)管理將充分考慮園區(qū)水務(wù)運營服務(wù)模式和服務(wù)內(nèi)容的實際需求，在不改變原有數(shù)據(jù)庫和信息系統(tǒng)的情況下，有效解決多源、異構(gòu)和海量數(shù)據(jù)的交換和共享。通過WebService技術(shù)和基于JSON、XML格式的數(shù)據(jù)服務(wù)規(guī)范接口，遵循OGC的WMS網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)與WFS網(wǎng)絡(luò)要素服務(wù)標準，解決了異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的互通互訪，能夠提供排水數(shù)據(jù)服務(wù)、功能服務(wù)、業(yè)務(wù)位置服務(wù)、服務(wù)管理以及多場景可擴展的SOAP和REST的訪問接口系統(tǒng)框架，為智慧水務(wù)應(yīng)用的構(gòu)建提供了理想的數(shù)據(jù)和功能環(huán)境。
