城市内涝是指由于强降雨或连续性降雨超出城镇排水系统的承载能力,导致地面积水成灾的现象。通常,当积水深度达到15-20厘米,对交通造成显著影响并引发次生灾害时,即可认定为城市内涝发生。
(一)主要原因
近年来城市内涝频发,其根源主要在于:
(1)气候因素:夏季高温引发强对流天气,导致局地短时强降水或持续性降雨集中。
(2)地形因素:部分城区地势低洼,易汇集周边区域径流。
(3)排水系统问题:地下管网、雨水口存在淤堵、老化或设计标准偏低,遭遇超标准降雨时不堪重负。
(4)地表硬化:城市地表被大量不透水材料(如混凝土、沥青)覆盖,雨水难以下渗,地表径流激增。
(二)危害威胁
内涝对城市运行和居民生活构成重大威胁:
(1)城市功能瘫痪:交通主干道严重积水受阻,导致城市局部甚至整体运行陷入瘫痪。
(2)生产生活受困:严重影响市民正常出行、工作和生活秩序。
(3)基础设施损毁:积水浸泡易引发电缆故障、设备损坏,造成停电、通讯中断等一系列连锁问题。
(4)经济损失巨大:直接财产损失(如车辆、商铺、地下设施泡水)及间接损失(如交通中断、停工停产)给城市发展带来显著负面影响。
作为支撑城市发展的关键基础设施,排水系统的失效已成为引发城市灾害的重要因素。鉴于内涝频发及其造成的严重后果,建设完善的城市内涝监测预警系统刻不容缓,这是提升城市韧性、保障公共安全和促进可持续发展的必要举措。
为有效应对暴雨等极端天气事件,解决城市内涝问题(即因排水系统超负荷导致的地面积水灾害),本建设旨在系统性提升城市防洪排涝能力。核心目标在于最大限度减轻内涝损失,保障城市在强降雨条件下的安全运行。具体建设目标如下:
(1)提升排水系统效能:显著增强城市排水管网、泵站等基础设施的排水能力(容量)和处理效率,确保在强降雨时能够快速、有效地排除积水,防止形成灾害性内涝。
(2)构建雨洪资源化体系:建立健全城市的雨水收集、蓄滞(贮存)与综合利用系统,源头削减排入管网系统的雨水量,实现雨洪资源化利用。
(3)优化城市下垫面:通过改进地面铺装材料(增加透水性铺装)和提升绿化覆盖率(如建设下沉式绿地、雨水花园),有效增加雨水下渗,显著减少地表径流量。
(4)强化规划管控:在城市规划、土地利用及项目开发中严格规避易涝高风险区,科学布局基础设施,确保城市发展的长期韧性与可持续性。
(5)增强应急响应与社会韧性:提升公众及企业的内涝风险防范意识;完善内涝监测预警系统;强化应急管理预案和响应能力,以减轻内涝事件对居民生活、经济活动及关键基础设施的冲击。
本监测系统的核心价值在于构建城区内涝风险点全域实时感知网络,并赋能智慧决策,显著提升城市防洪排涝韧性。其核心功能与价值体现在:
(1)全域实时监测:对城区关键风险点(包括道路低洼路段、涵洞、隧道、下穿式立交桥、地下停车场、旅游景点等)的积水水位进行连续、自动、高精度实时监测。
(2)高效信息传输:通过稳定可靠的无线通信网络,将监测数据实时、远程传输至城市防汛预警综合调度平台。
(3)智能预警响应:系统基于预设阈值或智能算法,自动触发多级预警,第一时间向防汛管理部门推送风险信息。
(4)全局态势掌控:为防汛管理部门提供实时、全面、可视化的城区内涝态势全景图,实现“一图知涝情”。
(5)科学决策支撑:基于精准、实时的积水数据与预警信息,为排水设施的动态调度、应急资源精准投放以及抢险救灾指挥提供关键、科学的决策依据,极大提升响应效率和处置效果。
本监测系统集实时监测、智能分析、联动控制与信息发布于一体,主要实现以下核心功能:
(1)公众出行安全预警:交通管理部门实时获取各路段积水水位,并通过广播、电视、交通诱导屏、手机APP、导航软件等多渠道,动态发布积水信息和绕行指引,有效引导公众规避深水危险区域,最大限度减少涉水风险与损失。
(2)现场风险可视化警示:在立交桥、隧道等关键风险点部署LED信息屏,实时显示当前积水深度,并动态发布“允许通行”、“谨慎通行”、“禁止通行”等直观、强制的警示信息,实现现场安全主动防控。
(3)排水设施智能联控:监测点与周边排水泵站建立智能联动机制。系统根据预设阈值或智能算法,自动触发排水泵组的启停指令,实现积水快速、精准、自动化抽排,显著提升应急响应速度和排水效率。
(4)综合态势可视化监控:监控中心集成数据与视频监控信息,可在电子地图上直观展示各监测点实时积水深度、历史趋势及现场视频画面,实现“一屏观涝情、一图知全局”的综合态势感知。
(5)多级智能告警机制:当监测到积水水位超过预设安全阈值或设备运行状态异常(如掉线、故障)时,系统自动触发声光、弹窗、短信、APP推送等多级告警,第一时间通知相关责任人。
(6)开放互联平台融合:监测软件平台提供标准API及数据接口,无缝对接并融入城市防汛预警综合调度平台,实现数据共享与业务协同,支撑城市级防汛指挥决策。
(1)建立基于传感网络技术的实时、可靠的涝情数据监测系统。为涝情应急决策提供数据支持;
(2)建立基于传感器技术的内涝监测系统可在排水通道出现堵塞情况时第一时间发现、排除堵情;
(3)建立稳健的无线通信网络实现传感数据与控制设备和指挥中心的连接,实现多点同时监测,中心统一指挥调度;
(4)通过监测平台控制前端声光报警器,当水位到达阈值时,实时提醒人员、车辆禁止进入积水路段,避免损失;
(5)监测平台进行数据统计,支持历史数据查询,有利发现问题路段;
(6)实时了解积水路段信息,提高管理水平。
(1) 系列标准《城市监控报警联网系统系列标准》GA/T669
(2) 《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》GB/T28181-2011
(3) 《安全防范工程技术规范》GB50348-2004
(4) 《视频安防监控系统技术要求》GA/T367-2001
(5) 《视频安防监控系统技术要求》GA/T367-2001
(6) 《中华人民共和国公共行业标准》GA38-92
(7) 《水文测报装置遥测水位计》GB/T11830-1989
(8) 《国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》
(9) 水利部《水文基础设施建设及技术装备标准》(SL276-2002)
(10)国家防汛指挥系统工程水情信息采集系统分类设计指导书
(11)《水文情报预报规范》GB/T22482-2008
(12)《水文自动测报系统设备基本技术条件》SL/T102-1995
(13)《水文资料整编规范》SL247-1999-96
城市内涝监测预警系统是基于水位传感、图像识别、预警发布、物联网等技术研发设计的一套监测预警系统。系统对积水点进行实时的水位监测,通过无线物联网传输给远程管理平台或移动手机用户。当达到预警阈值时,前端声光报警模块提示预警,远程管理平台、手机端用户实时接收到监测数据。
地埋式液位传感器通过积水探测器超声波接口监测地面积水深度,并通过内置LORA通信方式上报采集与预警终端,终端通过4G上报云服务器,为行业用户指挥决策提供数据支持,提升城市水文监测能力。同时可通过LORA通信方式传送至附近网关进行现场预警指示。
(1)地埋式液位传感器
实时监测路面积水点,数据无线传输,实时监控。
(2)采集与预警终端
采集与预警终端进行数据收集,将水位计和雨量计的收集数据反馈到服务器上,服务器建立相应的监测平台,处理及分析各监测点上报的水位和雨量数据,并及时发布相应的预警信息。
(3)多媒体水雨情监测杆
通过连接地地埋式水位传感器、雨量计计算当前雨量,实时显示现场水位信息,并进行超限声光预警,减少了不必要的财产损失,方便城市交通的正常运作。
(4)采集与预警监测平台
将硬件所采集到数据在整编分析系统中得到展示,并且可以对硬件采集数据进行查询功能,包含各种监测数据的展示,远程控制。
2.2组网方式
(1)监测层:由地埋式水位传感器收集前端数据,利用原有视频监控杆挂网关传输实时监测数据。
(2)传输层:公共网络4G;自组网络LORA和蓝牙。
(3)监控层:中心监控层PC端、手机端。
(4)发布层:由声光报警器发布警示信息。
2.3产品参数
2.3.1液位传感器技术参数
(1)水位量程:0~200cm;
(2)测量精度:≤1cm;
(3)支持电极与电导率双重校核触发功能;
(4)雨量:可具备扩展雨量计功能;
(5)数据储存容量:16MB;
(6)传输方式:LORA\NB-IOT\蓝牙;
(7)信号穿透:能够穿透2m以上的路面积水;
(8)LORA通信:报文加密传输。支持数据主动上报和查询和应答双重工作模式;
(9)采集方式:支持定时和加密采集。定时时间0-24H可设置;电极触发后加密采集;
(10)设备唤醒方式:支持蓝牙唤醒,蓝牙扫描时间<3秒;支持磁吸触发;电极触发唤醒;
(11)低功耗:支持多级低功耗工作模式。休眠电流<10uA,蓝牙扫描电流<100uA,LORA通信及水位采集电流<50mA;
(12)电源:内置锂亚电池及聚合物复合电容,电池容量≥38000mAH;
(13)防护等级:IP68;
(14)外壳:支持双层304不锈钢防护,材质为不锈钢、工程塑料,便于设备检修与电池更换;
(15)连续工作时间:支持无积水情况下3年以上;
(16)参数修改及控制方式:支持本地蓝牙参数设置、数据提取、升级;支持物联网平台通过LORA主机对液位探测器进行远程参数设置。
(1)输出功率:整机输出功率100W;单路喇叭功率≥30W;
(2)报警方式:支持自定义预警内容(内容可为文字、多种格式音频(高清音频)、语音(打电话))的报警;支持远程下发GB2312格式文字播报报警;支持预制快速播报内容,用户可通过按钮选择设备已预制的播报内容报警;支持循环报警及单次循环播报模式(播报次数设置);
(3)通信功能:支持全网通4G通讯远距离通信功能;支持实现本地LORA组网,可接收配套的积水深度、雨量等参数信息的预警信息;亦可兼容不同厂商的监测设备发送的预警信息进行联动告警;
(4)配置功能:设备即插即用,支持远程配置,支持多途径配置功能:包含本地串口配置和BLE近场通信配置功能,CAT1网络配置、GSM短信配置功能,系统平台远程调试配置及管理;
(5)配置内容可包含站点属性、管理广播站号码权限、播放内容、播报次数、多种级别的报警音等;
(6)语音切换:支持触发式语音和近场语音切换功能;
(7)报警次数:可自定义报警次数,默认状态下的语音重复播放为1-100遍;
(8)接口与显示:具备本地参数设置和一键预警、消警物理按键,广播分级延时逐级预警功能;主机带3.2寸TFT显示屏,显示接入液位传感器的水位、LORA信号强度,预警等级等。
(9)定位功能:支持GPS/北斗定位功能;
(10)支持自定义红橙黄蓝4种颜色或单红色指示灯告警提示功能;
(11)LORA通信:支持报文的加解密通信,开阔环境下保证5km通信距离;
(12)供电:太阳能板≥80W、电池≥20AH;
(13)LORA主机管理:数据展示具备安装位置的实时地图位置信息、4G信号强度、设备在线信息、水位采集值、预警等级、物联网卡信息、基于国密算法的原始加密报文及解密报文;支持远程参数设置、远程的预警命令的下发和消警。
积水预警配置平台可以将LoRa主机采集到的传感器数据发送到服务器上,其功能包括:
(1)基于GPS一张图展现内涝监测点位置;
(2)设备历史数据;
(3)积水实时报警;
(4)数据统计预警;
(5)设备参数配置;
(6)声光报警联动,设置积水报警阈值。
查看历史数据
采集与预警终端基本参数设置
广播参数设置
其它平台对接参数设置
传感器设置
设备地图
报警历史信息
(1)主要功能
1.采集各节点的液位数据,查看历史数据。
2.手机端可同时监测多个设备。
3.手机端可通过蓝牙设置工作参数。
4.用户可使用手机端查看各节点数据。
5.具备上传各节点的电池电压功能。
(2)手机端展示
首页设备蓝牙连接示意图
手机端历史数据画面示意图
基本参数配置示意图LoRa参数配置示意图
3.1设备照片
液位传感器采集与预警终端
堵塞测试
现场情况
四、联系方式
四川合睿达自动化控制工程有限公司
地址:成都市成华区成致路50号银龙国际11栋504-505
电话:400-068-7978
一、方案背景
随着生活水平的提高,全社会环保意识的提高,人们对生活环境健康越来越关注,对生活的空气质量越来越关心,对环境信息提供的要求越来越高。通过媒体传播公开发布空气质量状况,不仅有利于环保工作的公开透明化,也有助于促进公众环保意识的提高和对环保工作的参与。
我国目前大部分地区依然采用人工采样和实验室分析为主的大气监测手段,这种方式不能及时、准确地监测到污染物的实时排放情况,使得环境管理人员很难在短时间内摸清所有污染区的实际情况,对各种突发性污染源及污染现场,也不能做到即时准确的监测和处理。
二、系统组成
四川合瑞达城市空气质量监测系统基于RTU无线通信技术,通过智能网关及无线连接设备,搭配使用例如PM2.5传感器、VOCs传感器、一氧化碳传感器、二氧化硫传感器、氨气传感器及温度、湿度传感器等用于检测空气质量的传感器设备,实现对大气可吸入颗粒物以及其他有毒有害气体的浓度参数的实时监测。并且可以根据用户具体需求,在线监测数据传输平台来实现数据的接收、过滤、存储、处理、统计分析并提供实时数据查询等任务,由此三部分使整个系统达到:安全、可靠、准确、实时、全面、快速、高效的将真实的被监管单位的公共场所室内环境卫生信息展现在监督人员的面前。
空气质量的整体监测系统主要由感知层、传输层、应用层及用户终端这四个部分组成。
1、感知层主要是涉及一些下端搭载的空气质量监测设备,包括与传感器连接无线传输模块、空气温湿度传感器以及其他各类在现场空气监测中需要用到气体传感器;
2、传输层主要是中间的数据上下行传输网络:包括辰迈智慧自主研发的工业级RTU、智能网关设备、无线连接设备等;
3、应用层主要是用户对整体空间监测的管理平台,用以对不同区域、不同功能的气体传感器数据进行管理;
4、终端层包括智能手机、平板电脑、笔记本、PC 机等各类用于接收信息、处理信息的设备。
三、系统功能
1、数据实时监测:通过与现场安装的无线采集设备相连的气体传感器,实时采集现场各类气体浓度,并即时经由智能网关上传到监测中心,保证数据的时效性。
2、远程集中管理:能够根据无线设备和传感器安装的位置对整个系统当中的设备分区域显示,对不同地点、不同场景的监测设备进行区别管理,同时也能对多区域进行集中监测。
3、原始数据处理:对上传到服务器中的数据进行预处理,能够在平台上实现时间性的数据图形或是到处数据报表,以达到对现场空气环境进行分析的作用。
4、数据断点续存:在该解决方案当中,当遇到上传服务器的网络断开时,使用的智能网关能够自动存储下方连接设备上传的数据。待传输网络连接成功后,会将缓存的数据第一时间上传到服务器,防止数据因网络问题出现丢失。
5、智能短信报警功能:当监测到的气体浓度高于客户现场的限制浓度时,能够实现平台端、设备现场以及用户手机短信等多个场景的报警提醒功能,便于客户对现场环境的了解。
6、主动故障提醒:一旦现场使用的监测设备出现异常,会主动上报异常状态,便于客户及时发现问题,并有针对性的找到故障设备。
7、设备远程控制: 客户可以在监控中心对监测现场设备进行远程启动、设定工作时间等远程操作,并可对设备当前的工作状态进行查询。
四、应用领域
城市空气质量监测系统适用于各建筑施工工地、道路施工、旅游景区、码头、大型广场等现场实时数据的在线监测,其中监测的数据包括扬尘浓度、噪音指数以及视频画面。通过物联网以及云计算,实现了实时、远程现场数据通过网络传输,且具备自动功能,可以随时掌控发生的变化,进而告知有关部分进行整顿,具备联动信息输出,可以外接喷雾降尘设备,实现联动。是环保、建设、城市、交通、市政等对大气污染悬浮颗粒物排放源头控制评价的重要依据。
五、系统特点
1、广泛的应用:无线数据传输系统可以无缝地与网络连接,从而保证环境监测人员不受时间和地点的限制。将监测控制中心系统装在笔记本电脑上,可以实现对环境监测子站数据的移动接受和处理;
2、性能稳定:环境在线监测系统要求数据传输稳定,不能有数据传输延误和断传现象,无线数据传输系统激活后,永远保持在线,不存在掉线问题,同时由于GPRS/EDGE的传输速率基本可以保障,极少会出现数据传输延误现象;
3、安全性强:环境在线监测数据的使用和发布有严格的规定,在线监测数的安全是数据传输中必须重视的问题,无线通讯系统在使用前,需要预先设定IP地址,使用时会向预先设定IP地址发送数据,可以避免他人的恶意获取;
4、数据完整:环境在线监测子站分析仪器全天运行得到的监测数据的数量较大,同时相关技术规范也要求每日气态污染物不少于18个有效小时平均值,保证数据完整性非常重,不能丢失数据;由于2G/3G/4G通讯系统采用"包交换"方式传输数据,将传输数据封装成许多独立的封包,封包大小可以设定,再依次将这些封包一一传送出去,有效避免监测数据传输中丢失的问题。
5、实用性:城市公共场所地理位置分散,因此采用覆盖广泛的2G/3G/4G网络高信号捕捉,必要是采用高增益天线,可确保网络的正常运行。
6、可扩充性:系统预留接口,可以进行系统或软硬件模块的无限扩展,便于长期的升级和维护,延长系统的寿命,通过更新部件,能让系统一直存在下去,而不至于整个系统瘫痪,造成大量的投资损失。
7、 易维护性:系统可对测控终端执行相应的远程操作命令,包括远程参数设置,远程控制、远程数据抄收、远程终端复位、远程测控终端升级等。
一、方案背景
随着城镇化进程的推进,农村生活污水处理已成为智慧乡村建设的重要组成部分,农村生活污水处理设施维护巡检周期比较长,不能随时掌握各污水处理节点排放情况,对污染源和排污河渠的水质监测仍停留在靠人工监测阶段,时间覆盖率低,样品缺乏科学性和代表性。
智慧农村生活污水提升治理监测系统基于物联网、大数据以及地理信息系统等技术的污水处理监测方案,该系统结合前端监测设备,建立乡村污水处理平台,实时监控生活污水排放情况。另一方面,该方案以智慧服务、智慧运营为建设目标,全面提升乡村污水行业运营管控能力,帮助乡村打造智慧供排水运营管理模式。
二、系统组成
智慧农村生活污水处理监测系统基于开放式网络架构,采用前端设备层、网络传输层、系统应用层和终端策略层。通过远端设备层的各类监测模块能够实时获取数据并分析上传,管理中心可通过统计表查看污水排放量等情况。
前端采集层:作为智慧农村污水处理监测系统的核心载体,根据乡村的管控区域,可灵活配置。通过各种探测器,将探测到污水处理监测点利用各种传感器与专用仪表,采集和污水处理有关的物理、化学等参数,如污水处理设备运行状况,生活用水排放污水流量,污水PH值等。
传输层:由专用RTU与电信公网组成,主要的功能是实时读取处理各类传感器的数据,并通过无线的方式发送至系统平台。污水预警平台部署于云服务器上,对数据进行汇总、整理和综合分析。
应用层:通过云端综合数据处理平台,可将远端设备层的汇报数据与策略层的控制命令进行实时的整合和转发。同时,通过基础设备集群层的数据积累,平台还可以根据不同的场景以及实时数据,结合大数据分析结果实现应急状态预警、辅助策略等智能化场景工作。
终端层:基于本方案架构中底层数据的采集、传输、整合,管理人员可通过客户端对各厂、站的远程监测及运行数据查询,对于异常报警、数据能够及时处理。
三、系统功能
数据实时监测:实现在线监测的地图显示、查看,包括监测设备的快速查询显示、监测数据展示、报警情况显示及监测数据曲线图的实时展示,通过系统主界面的显示功能,可以查看设备的位置、运行状态,掌握其流量、流速、液位、水质、电量、电压等信息。另外,地图还支持视频、液位、流量、流速、水质自定义等多种显示模式。
远程监管平台:污水计量数据汇总,展示,分析,各项水质数值统计及分析,设置预警量自动报警等、数据实时更新,能做到5分钟级的数据更新速率、该速率要用户可调,并且可以实现类似于当发现水质有超标情况时,系统在给管理员发出提示的同时可以自动提高数据采集和传输频率。要求有权限设置功能,数据的查看和平台管理要有严格权限区分,并可实现用户最高管理员可自定义权限。
GIS地图展示:可以提供以百度、谷歌二维或三维影像图为背景,将污水监测点的进水流量、出水流量监测数据查询功能,并进行超限、超标预警,提醒管理人员及时处理。同时平台支持手机及PC等多种访问方式。
设备统一管理:统一通讯协议,后续需要能够提供接口,对于一些需要对外公布和数据可以实现外传。
远程控制功能:24小时水质监管,能根据客户预设自动预警,自动报警,并预留与电磁阀等执行器联动的功能,本方案也需在制作时设计阀门控制,实现当超标时,阀门对应动作的功能
污水计量:准备各个排污点建立计量,计量方式需根据现场环境设计,需充分考虑计量现场情况。
水质监测:主要监测内容为:COD、PH值、氨氮、总磷总氮等。要求达到实时监测实时反馈标准,要求实现现场水质监测数据实时远传,并充分考虑到现场无稳定电源的解决方案,监测设备需要现场设置保护,RTU等远传通讯需设置设备箱离地安装。
视频监控采集:同时每一处计量及监测点需设置视频监控设备,并实现监控现场情况与监管平台远程通讯对接。
各职能部门之间数据通信在局域网内完成;各监测站点与管理部门调度中心之间采用2G\3G\4G\5G\NB-IoT等无线网络通信。
四、系统特点
1、采用一体式设计,可实现前端站点的快速调试与部署。
2、采用多种终端进行多种监测,测量精度高,抗干扰能力强。
3、采用无线传输方式,突破地域限制,适应性强。
4、基于自主研发的无线RTU产品,可远程对设备进行调试维护。
5、基于B/S架构的系统平台,可快速方便的对系统进行访问。
6、专属客户端支持用户随时随地查看当前设备状态。
7、采用防雷、防雨、防潮、输入信号隔离等多项措施,确保设备安全、性能稳定可靠。
8、兼容性强,兼容各种类型的水位、雨量、位移等计量仪表或传感器。
9、超低功耗,核心设备选用2G/3G/4G低功耗测控终端,平均工作电流仅10mA,大大降低太阳能供电设备成本和施工难度。
五、系统价值
智慧农村生活污水远程监测系统对污水处理的进、产、排等主要环节进行监控,将农村污水处理厂的水量、水位、水质以及设备状态等信息通过物联网进行收集、整合,对三个环节的生产数据进行分析、处理,实现对农村污水处理生产过程的实时控制与精细化管理,进一步规范了管理,对于确保乡村水源安全和村民身体健康,以及改善乡村人居环境和推进生态文明建设,提高了工作效率,具有重要而深远的意义。