柳州市：建设城市排水防涝信息化新平台

2022-09-02李永强刘宁陈艳云曹兵张潍

中国建设信息化 2022年15期

文|李永强刘宁陈艳云曹兵张潍

近年来，全球气候变化，极端天气频发，对社会发展、城市运行和群众生活工作造成了严重影响。当前内涝治理存在城市排水防涝非工程性措施的投入相对不足，运行管理不善、应急抢险处置不及时、信息化建设滞后、物联感知体系存在短板等问题。因此，如何发挥非工程性措施在内涝治理工作中的作用成为了各个城市面临的重要问题。国务院办公厅发布的《关于加强城市内涝治理的实施意见》（国办发〔2021〕11 号）中指出“各地要加强智慧平台建设，整合各部门防洪排涝管理相关信息，在排水设施关键节点、易涝积水点布设必要的智能化感知终端设备，满足运行调度、灾情预判、预警预报、防汛调度、应急抢险等功能需要”。

信息化建设内容

柳州市启动柳州市排水防涝信息化平台建设。主要建设内容分为软件平台与在线监测体系两大部分内容。

1 在线监测体系建设内容

图1 排水防涝信息化平台总体架构图

构建在线监测体系的目的是及时发现内涝点风险，做好预警预报，让抢险队伍能快速响应及时解除险情。该信息化平台在线监测体系共安装21 套电子水尺、27 套排水管线监测设备（超声波液位计、压力液位计）、4 套流量计、13 处下穿通道泵房实现无人值守管理的升级改造。

电子水尺布点原则。电子水尺是用来监测路面的积水情况，应布设在内涝风险高的位置。21 套电子水尺的布设是根据2019年7月7日特大暴雨中产生的41 处内涝点，去掉20 处因树叶垃圾堵塞雨水口导致路面积水的点位，选取剩余21 处点位作为设备布设点。

液位计布点原则。液位监测点应布设在泵站、主干管检查井等关键节点上。设备选型应满足浅流、非满流、满流、管道压力过载、低流速、逆流等各种工况的要求。设备应具备间隔采样的功能和远程调整采样间隔的功能。本项目中的27 套液位计，选择的是排水主干网关键位置进行安装。

流量计布点原则。流量监测点应布设在调蓄设施上下游节点、泵站上下游节点、水闸闸门前后、主干管检查井、重要路段的管线检查井、溢流口、典型区域排口等的关键点上。本项目4 套流量计均部署在柳石干渠、荣军干渠的主要截点上，辅助内涝风险预测模型的边界率定。

下穿通道泵房无人值守改造。通过泵房无人值守的改造实现管理人员远程监测泵房内抽排设施的实时工况，接收现场设备报警信息，远程控制现场设备的运转。其主要设备有视频监控设备、积水池液位计、智能控制箱（含PLC）、水泵启动柜、水泵健康监测器等。本项目对13 处下穿通道泵房无人值守进行了改造。

2 软件平台建设内容

软件平台建设包括标准规范编制、基础数据建库、综合一张图、基础设施管理子系统、监测预警子系统（包括泵房无人值守管理、排水模型及模拟分析）、应急调度子系统、运维监管子系统、移动微信应用、应用支撑管理子系统九大部分。

标准规范编制。编制《柳州市市政排水防涝基础设施数据标准》，为排水设施管理标准化、规范化、科学化打下基础。同时，为横向纵向各单位部门数据共享提供标准的依据。

基础数据库建设。柳州市排水防涝基础设施数据建库，依据编制的数据标准，设计并建立排水设施综合数据库。依托城市排水基础设施的数据现状，对数据进行入库。全面提升市政排水防涝设施的数据精细度，为精细化管理打下基础。

综合一张图开发。在地图上集中展示视频、管网、水位监测信息以及水雨情气象、泵房等监测数据，并将预警信息与指挥调度有机结合，为指挥调度者提供统一的综合监测预警调度指挥平台。同时，设计大屏展示内容，实现对调度指挥统一、集中管理。

基础设施管理子系统建设。实现基于GIS 平台的排水基础设施管理子系统开发，系统提供对排水设施以及监测点设备的管理、查询、统计、分析和展示等功能。

监测预警子系统建设。通过物联设备的实时监测数据，出现监测异常时及时报警，使管理人员及时发现监测点的溢流、堵塞等风险，通过对监测数据的分析，掌握排水管网的运行规律，为管理者提供决策数据，实现整个排水系统的优化管理。排水防涝模型分析是依据排水管网、地形地貌等静态数据，结合雨量、水位、流速等动态数据，结合历史降雨情况，可根据不同重现期的降雨过程线，分析出管井、管道超载情况，积水程度。泵房无人值守管理，实现对柳州市市政设施维护管理处13 处泵房的远程监控、无人自动化管理。

应急调度子系统建设。通过排水防涝在线监测预警系统提供的天气预报、水情、雨情以及监控视频数据，结合排水模型及模拟分析，实现应急队伍、设备资源、预案的管理，实现雨情发布、电子预案、布防、水位预警、调阅现场视频、群发短信调度、现场抢险、一雨一报告的业务流程等相关功能。

运维监管子系统建设。对城市排水管网系统巡查、管理、维护所关心的工作调度安排、工作内容进行记录、统计、分析，以评估不同情景下排水管网系统的运行状态、潜在隐患和养护需求，为日常巡查养护工作提供科学化的统计分析工具，实现巡查养护工作的信息化管理。

移动微信应用建设。在微信企业号平台上实现在线监测应急调度以及排水设施巡查养护等功能，为日常管线巡检养护工作提供有力技术支持；为领导提供实时掌握排水防涝设施、值班抢修人员、物资储备情况的渠道，辅助领导决策层做决策分析。

门户管理子系统建设。实现统一门户登录集成，同时建设运维监管子系统将所有与运营维护相关内容统一管理，对平台服务、运行、安全等环节实时监控，实现系统运行中产生的关键信息留痕记录及突发事件的响应和报警。

图2 监测设备综合展示

图3 管网液位与降雨量的关系对比

图4 问题详细表单

应用成果展示

1 实时感知、数据汇聚

实现了汛期汛情、雨情、管网水情、泵站工情的实时感知与监测信息的自动汇聚。实现了人员值班、防汛物资、设施隐患、巡查养护、应急调度等数据的汇集、管理及大数据分析。全面提升了排水防涝基础设施监控、汛情动态监测和安全防范能力。

2 城市排水防涝设施设备管理精细化

实现了防涝设施的精细化管理，依托路段划分不同的排水单元，将排水单元管理、运维、养护的责任落实到个人。结合移动巡查养护功能，形成了一套闭环的处理流程，极大的提升了管理、运维、养护的工作效率。

3 应急指挥事务流程化规范化

通过事前预警、事中调度、事后分析三段式管理模式，实现城市排水防涝调度的分级管理、属地管理、主动管理，实现高效的应急调度指挥，提高了应急抢险处置能力。

4 预警分析智能化

依托气象信息、水雨情信息、地理信息、设施数据、历史经验等，构建大数据和水动力分析模型，对城市的内涝风险进行模拟，提供可视化的预警、预报和预演功能，为城市管理者进行雨前清疏养护、预腾空、布防抢险、指挥调度、分析总结等提供依据，有效降低城市内涝风险发生的概率，尽量减少灾害带来的财产损失。

5 泵房无人值守

实现了泵房机组设备远程控制、生产环境实时监控、运行状态在线感知。泵房管理模式由有人模式转为无人模式，由值班制改为巡检制，创新管理模式，优化人力资源配置，提高泵房管理效能。

6 检测成果可视化

加强了对排水设施管网检测成果的管理，实现了排水管网检测成果的可视化，为领导的决策分析提供了依据。系统中将检测成果转化成日常运维、养护计划的工单进行处理，为排水管道的清淤、养护、维修等提供了依据。

应用成效及建议

截止到2022年4月30日,系统已接入监测数据约450 万条。系统自前期试点应用开始，在2020年十二次大暴雨及2021年的暴雨中，排水系统的各监测点运行情况良好，可及时提示水情预警，做到雨停水消，保障市民出行安全，为管理单位的排水防涝工作中起到关键性作用，达到了项目建设预期目标。获得了2021年广西壮族自治区大数据发展局关于第三批数字广西建设标杆引领重点示范项目。在平台运行使用过程中发现信息化平台建设的后续改进空间，如加强城市排水系统感知能力、针对单个内涝点的成因调查和分析、提高城市内涝精准预报。