基于物聯網與GIS的城市排水防澇智慧管控平臺

童麗閨

摘 要：針對排水防澇綜合監管、安全運行、指揮調度等需求，該文運用物聯網、地理信息系統等技術，建立普查、維護、監測、應急、評估為一體的城市排水防澇智慧管控平臺，實現城市排水監測和預警，為城市排水防澇提供全方位技術支撐，提高城市防災減災能力和安全保障水平。

關鍵詞：排水防澇 智慧管控 物聯網 GIS

中圖分類號：TU992 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（c）-0010-03

近年來，受全球氣候變化影響，暴雨等極端天氣對社會管理、城市運行和人民群眾生產生活造成了巨大影響，加之部分城市排水防澇等基礎設施建設滯后、調蓄雨洪和應急管理能力不足，出現了嚴重的暴雨內澇災害。城市排水管網是現代化城市不可缺少的重要基礎設施。城市排水管網的管理是一項復雜且困難的工作，由于管網設施處在地下，因此無法通過常規的地上巡視進行觀察，而且各類地下管網數量眾多，維修、搶修作業時有可能造成其他權屬管線損壞，對環境造成的影響也無從評估[1]。近年來，隨著物聯網、GIS等技術的發展，將物聯網與GIS技術整合在一起的應用是目前比較新的信息化管網建設方向。如果能將物聯網與GIS技術集成起來，用于信息系統的集成與開發，就可以充分發揮物聯網目標身份快速識別的特點，以及GIS空間管理與分析的優勢，大幅度改善管理信息系統的工作效率[2]。

1 系統總體設計

該文將利用物聯網、地理信息系統、通信等多種技術集成，實現物聯網和地理信息技術的優勢整合，為排水防澇的智慧化管控提供信息實時獲取、快速處理、自動化管理、指揮調度等信息化服務。在摸清排水防澇設施現狀基礎上，復用物聯傳感網絡，采集海量、動態智能感知數據和地理信息數據，基于空間位置關聯的一體化，構建城市排水防澇智慧管控平臺。見圖1。

2 擬采取的解決方法

2.1 排水防澇信息立體感知與監控

排水防澇信息立體感知及監控是排水防澇智慧管控平臺的基礎和關鍵技術之一，其功能是為城市排水防澇調度決策提供可靠、穩定、先進的外部感知層和反饋層。所謂立體感知，是指對從空間到地面、地下，對城市排水防澇相關信息的全方位監測和監視。采用先進的信息采集裝置作為感知前端，實現對空間雨情、街區（特別是易澇點）、河道及地下（管網、地下空間） 水情以及水利工程狀態的全方位監測。見圖2。

2.2 天地一體智能化融合

排水防澇智慧管控平臺將利用數據融合技術、無線遠程智能監控技術結合各種物聯傳感終端實現了天、地傳感器協同作用，并克服傳統排水普查平臺僅實現多源空間數據融合，以及傳統物聯網不能實現多源數據融合的弊端，實現了快速多源空間數據融合和智能化多源數據融合，并能同步獲取天地信息為各種定量反演提供所需參數。包括遙感數據之間的融合、矢量數據之間的融合、遙感數據與矢量數據的融合、矢量數據與GNSS數據的融合、地理信息數據與智能感知數據的融合等融合方式。見圖3。

3 系統功能設計

3.1 排水設施管理子系統

系統提供數據導入、地圖操作、數據編輯、設施查詢、空間分析、統計分析等功能，實現普查數據的統一管理、更新與質量控制，形成排水防澇“一張圖”。見圖4。

3.2 巡查養護管理子系統

系統可對管網設施管理分公司養護部門的日常巡查養護工作提供工具，支持巡查計劃的制定，巡查養護信息的查詢與顯示，巡查抽查情況的記錄與反饋；通過移動設備對現場的巡查養護信息進行記錄與反饋。

3.3 運行監控預警子系統

在獲取各類排水設施在線及歷史的運行數據的基礎上，支持對排水設施在線的運行狀態監視，并能夠自動分析運行狀況，做到報警與預警。系統提供實時數據匯集、可視化顯示、在線監控、查詢統計、預警分析等功能，實現積水情況、搶險進度一目了然。

3.4 應急指揮調度子系統

在汛期期間，根據各類在線的汛情和運行數據，及時的對汛情信息進行反饋和發布，根據各類分析數據對排水設施的運行進行調度，同相關單位進行會商協調，支持各類防汛預案的制定。該子系統還應支持應急預案與重大活動保障預案的制定。記錄汛期現場防汛搶險的工作情況（采用各類PDA移動設備進行數據采集與情況記錄），并對防汛搶險工作提供輔助的支持。見圖5。

3.5 排水管網評估子系統

排水管網水動力學模型是國際公認的進行排水管網性能診斷、效能評估的有力工具。系統將在排水設施普查數據的基礎上，對管網數據進行深層次的加工處理，基于階段性實驗或在線的監測數據進行模型水動力學參數的驗證，建立城市排水管網水動力學模型，并進行相應的模型水動力學參數驗證，優化排水管網規劃、設計及改造，有助于提高城市排水科學管理水平和運行決策能力。

4 結語

通過物聯網、地理信息等技術在智慧排水防澇中的應用，為城市排水防澇提供全方位技術支撐，實現城市排水數據管理、運行服務、監測預警、綜合監管、應急決策一體化的管理，構建排水行業監管的新模式，提高城市防災減災能力和安全保障水平。

參考文獻

[1] 唐嶸，陳宏漢，馮潤.城市排水管網設施管理與信息共享機制研究[J].中國給水排水，2012（5）：84-87，92.

[2] 王立群，賈繼薇.基于物聯網與GIS的環境質量管理信息系統設計[J].環境科學導刊，2012（3）：1-2.