基于智慧水務及自動化管控系統的設計與實現
——以深圳市觀瀾河流域為例

徐永樂

(深圳市深水水務咨詢有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引 言

深圳市觀瀾河智慧流域管控系統建設是城市水治理現代化的必由之路，力圖嘗試從流域角度進行信息資源的整合，突破原有的信息壁壘，為廣大民眾和相關部門提供水環境、水資源、水工程、水安全、水事務等綜合性的查詢服務；讓城市水務設施的綜合調度能力實現全聯動化，真正形成水環境、防洪排澇、生態補水集一身的調度能力，實現綜合調度方案智能編制和客觀評價功能；同時，要以流域業務管理為核心，提供相關設施、車輛、人員等方面的全流域統一管理的格局，在此基礎上構建信息管理平臺，實現同一門戶一次登錄的全網通行目標，促進智慧水務管理的自動化。

1 智慧水務及自動化管控系統的設計思路

1.1 整體設計思路

1)以專題圖為基礎實現四大板塊的專題信息展示，四大板塊為：水務一張圖、水資源、水安全、水環境。同時對流域內多個維度的信息進行綜合查詢和展示，這些信息包括：基礎信息、空間信息、歷史信息、預測信息、監控信息。

2)根據區域范圍內整體調度的應用場景，推行該流域全部水務項目管理的統一性，調度和管理生態補水、調度和管理防洪排澇、調度和管理水環境等。

3)按照區域范圍內現實的應急管理要求，設計、供給該流域中偶發事件的發送和處理等關聯的應急響應管控能力，包括儲運管理物資、管理人員與管養運維人員的管理、搶險的處理與處理過程管理、評估與分析事件的監測過程等。

1.2 水質監測設計

1)干流水質監測：設置3處水質監測站：①觀瀾河干流匯合口；②企坪斷面；③茜坑水與長坑水入河口。監測的項目包括：干流水的五項常規、氨氮的水質程度、COD指標等，詳細的監測點位置以及設備分布見圖1。

圖1 觀瀾河干流水質監測站功能及位置布設圖

2)獨立支流出境斷面水質監測：針對獨立支流出境斷面的水質設立兩個監測點：山廈河與東莞交界處和君子布河與東莞交界處。監測項目為濁度水的五項常規：溫度、電導率、PH、溶解氧、濁度等，以獲取流域內支流流入東莞的水質數據。

3)設置檢查井水質監測：針對該流域的水質設置檢查井，分別為干流人民路橋左岸橋頭和中下游桂花橋旁兩處接入截污箱涵處，監測的水質參數為五項常規：濁度、溫度、電導率、PH、溶解氧，該檢查井監測項目包括：①箱涵來水水質；②對管網雨污分流效果進行監督測評。

1.3 水位監測設計

1)干流水位監測：為了對流域內水情況進行實時、有效地掌握，以及為汛期的防洪工作提供數據參考，可以在干流處布置用于監測干流水位的水位站，詳細的布置位置如圖2所示。

圖2 水位監測站位置布設圖(設計方案)

2)箱涵水位監測：計劃在流域的相應位置設置箱涵水位監測站：①應急廠控制閘前污水箱涵；②末端控制閘前污水箱涵；③龍華廠過河管處箱涵；④中下游污水箱涵檢查井；⑤下游應急廠閘后檢查口。以此有效地監測污水箱涵水位變化，對其運行狀況實時掌握，利用水位在24h的變化數據分析周邊排水狀況。

1.4 視頻監控設計

為了有效監控該流域的水安全，在干流沿線人流密集地段、行洪重點監測斷面、游人難以疏散斷面等位置設置視頻監控，具體位置包括：①崗頭河入河口；②龍華區政府；③桂花橋底；④觀瀾大道橋底；⑤上游匯合口；⑥企坪斷面；⑦白花河入河口；⑧龍華河入河口；⑨清湖濕地公園旁。

1.5 排口監測設計

為了監測排口是否有排水，在各個排口設置圖像傳感監測站，詳細位置為：干流左117#、111#、科技大廈下排口、左岸104#、左岸93#、左岸56#、右037#、左014#、右017#、右011#。

2 智慧水務及自動化管控系統的實現路徑

2.1 日常巡查應用

構建針對區域內日常管理的從問題報告到結果反饋的閉環流程機制。程序為：“發現問題→上報→分派→處理→復查”，具體流程如圖3所示。

圖3 閉環處理流程

2.1.1 職責分工體系明確

1)問題提交：現場工作人員發現問題只能提交，不能上報，項目管理人員對提交的問題審核通過后上報系統，之后通過分派動作安排責任人員實施整改處理。

2)問題上報：項目管理人員既可以審核通過現場管養運維人員提交的問題作為上報問題，也可以根據自己現場實際檢查情況向系統內項目參建各方上報問題。

3)問題督辦：管理人員通過在線查看問題，針對不同的問題，進行責任劃分后明確責任單位，后續監督現場整改情況。

2.1.2 巡查事件上報

對巡查過程中發現流域內的問題，現場管養運維人員可以利用微信小程序進行快速上報，為了方便現場管養運維人員的操作，提前在巡查小程序內設置好問題的類型、河流位置、名稱等信息，只需要對問題匹配的描述進行勾選就能實現上報。

2.1.3 現場作業人員管理

為了方便對現場作業人員安全管理和工作任務考核的管理，給每個現場作業人員配備智能手表，實時監測外業作業人員的體溫、血壓、心率等身體狀況以及作業位置的數據，一旦作業人員健康指標發現異常，智能手表會以振動的方式提醒，系統中會實施預警處置。

2.1.4 問題督辦及事件查詢

管理人員可利用移動設備的小程序、WEB端查看處理問題的進展，同時利用條件篩選對指定事件詳情進行快速查詢。

2.1.5 問題匯總及分類查詢

在該系統的匯總問題展示的界面，可以根據發生問題的時間順序，分類查詢多維度問題，將流域上中下游根據問題的空間屬性進行分類，也可以根據時間屬性、問題類型、問題的整改狀態、問題的責任等進行劃分。

2.1.6 報表查詢及導出

該系統支持根據日、周、月等周期對報表的查詢統計和導出，支持查詢、統計和導出多維度報表，支持根據問題類型進行導出，支持根據責任單位進行導出，支持根據上報單位進行導出等。

2.2 水質管理應用

1)水質監測：①干流重點斷面；②主支流及主匯流合流關鍵段；③獨立支流出口段。

2)水位監測：①干流洪水段與支流匯流段；②歷史洪水危險段；③箱涵的上、中、下游與市政主管段的水位相連；④分析上、中、下游水力模型所需的站點數量。

3)視頻監控：①主洪水斷面；②許多旅游景點，如水文景觀；③事故多發段等。

4)沉降監測：①松散斷面；②洪水風險斷面。

5)BIM+全景影像綜合管理應用：參照主流全景圖的主流沿線監測點和數據可視化查詢；開展運維管理根據BIM模型。BIM模型的構建和使用區域：干流截污箱涵、大和水閘，基于監測數據的箱涵及閘門運行水位變化模擬。圖像的全景應用范圍：整個流域的街景圖像、查詢線上監測站點、不斷更新、階段儲存。

2.3 管控調度應用

根據區域整體控制調度工作的要求，從流域綜合管控調度層面，實施統籌調度場景應用的設計，實現區域內全部水務項目的統一調度，包括調度管理生態補水、調度管理水環境、調度管理防洪排澇事項等，促進流域水管理的精細化和調控的精準化[2]。

后續將從流域角度進行信息資源的整合，并突破原有的信息壁壘，為廣大民眾和相關部門提供水環境、水資源、水工程、水安全、水事務等綜合性的查詢服務；讓城市水務設施的綜合調度能力實現全聯動化，真正形成水環境、防洪排澇、生態補水集一身的調度能力，實現綜合調度方案智能編制和客觀評價功能；同時，要以流域業務管理為核心，提供相關設施、車輛、人員等方面的全流域統一管理的格局，在此基礎上構建信息管理平臺，實現同一門戶一次登錄的全網通行目標。

3 管控調度應用合理化建議

3.1 細化應用場景設計

根據區域整體控制調度工作的要求，從流域綜合管控調度層面，實施統籌調度場景應用的設計，實現區域內全部水務項目的統一調度，包括調度管理生態補水、調度管理水環境、調度管理防洪排澇事項等，促進流域水管理的精細化和調控的精準化。

3.2 完善流域智慧管控系統建設

必須與區域管理平臺建立良好的需求溝通渠道，按照工程管理的需要進行系統功能模塊的規劃，促進智慧管控系統的不斷完善，拓展應用的深度，讓系統架構優化，在推進區域管理目標實現的同時，為智慧水務的自動化建設的深度發展奠定基礎。

3.3 構建安全管理模塊

必須注重構建管理制度、安全生產責任體系以及對應的操作規程，可以借助信息系統的規范流程促進安全管理監督機制以及作業程序管控計劃的落實，其中包括安全生產教育培訓、資金投入、隱患排查處理、分級管控風險、設備以及施工安全管理等。

3.4 分析圖表

為了更方便水文、水質等監測數據變化趨勢的展示，構建具備廣泛性的數據庫，應該根據時間周期對趨勢圖的變化情況進行展示，以供相關人員對數據的查看和分析。

3.5 管理決策

可以借助系統儲存的經驗數據，以及事件發生時出具的歷史類似事件處置信息，以供決策者進行借鑒，利用對水質、水位、位置影像等數據的研究以及挖掘歷史數據的內在聯系，對問題產生類型和條件進行分析，為后續的管理者的決策積累數據，真正擺脫遵照個人經驗處理問題的窠臼，實現系統自動管理的智能化。

3.6 實現各單位數據共享

應加強對試點項目監測數據和跟蹤數據的管理，利用區塊鏈的獨特優勢實現各單位之間的數據共享，促進調度管理的信息化，提升水務管理的效率和質量[3]。

4 結 語

文章根據深圳市觀瀾河流域水務現狀，對區域內水務及自動化管控系統設計思路以及實現路徑進行了研究與分析。分析結果顯示，智慧水務自動化管控系統的應用實踐是切實可行的。該流域管理機構利用智慧流域管控系統的建設，有效整合了觀瀾河流域以三防為核心的基礎信息系統和該流域以GPS為基礎的一張圖系統，構建以“一張圖+遙感影像+巡查APP+無人機+問題整改督辦”為有效措施的水務督查體系，真正實現了流域水務管理的智能化和自動化，開創河湖安瀾新局面。