摘要:以新塘鎮(zhèn)排水系統(tǒng)為例,結合廣州市建設國家新型智慧城市的戰(zhàn)略目標以及實現新塘鎮(zhèn)**排水系統(tǒng)智慧化建設的需求,介紹了智慧水務在污水管網系統(tǒng)“擠外水、提濃度”以及在雨水系統(tǒng)防洪排澇預測中的應用。對污水管網系統(tǒng)管道水位、水質、流量和外水入侵情況進行在線實時監(jiān)測,對提升污水廠運行效能有較大裨益,對雨水系統(tǒng)易澇點和外江水位進行實時監(jiān)測和預警,構建城市內澇風險預警體系,避免災害發(fā)生,從而實現排水管網系統(tǒng)的運行和管理智能化、專業(yè)化和精細化。
關鍵詞:智慧水務;提質增效;排水系統(tǒng);智能預警
0 引言
近年來,隨著信息技術的飛速發(fā)展,它已融入到各行各業(yè)。智慧水務就是通過互聯網技術與水務技術深度融合,使水務系統(tǒng)的管理和運行較加智能化、數據化、精細化。
水是生命之源,而隨著城市的發(fā)展水污染問題愈發(fā)嚴重,城市河涌、水系受到嚴重污染的情況屢見不鮮,水環(huán)境、水資源監(jiān)管和治理成為城市發(fā)展迫切需要解決的問題。水質監(jiān)測缺失或不及時、暴雨或洪澇災害預警不及時較是直接關系到國計民生的問題。而智慧水務能夠協(xié)調并及時、準確、地對此類問題進行監(jiān)測和預警,構建城市暴雨監(jiān)測、預報、內澇風險預警、災害評估等功能于一體的防控體系,為城市防汛減災提供堅實的技術保。同時,智慧水務建設是推進城市管理智慧化、科學化的重要舉措,結合廣州市建設國家新型智慧城市的戰(zhàn)略總目標,新塘鎮(zhèn)加快智慧排水系統(tǒng)建設,發(fā)揮智慧水務在智慧城市建設中的**效應。
1 工程概況
廣州市增城區(qū)新塘鎮(zhèn)鎮(zhèn)域面積為84.86km2,污水系統(tǒng)包括新塘和永和兩個系統(tǒng),服務人口約65萬,其中新塘污水廠土建規(guī)模為15萬m3/d,永和污水廠土建規(guī)模為10萬m3/d,雨水管網總長544km,污水管總長696km,雨污合流管總長667km。鎮(zhèn)域有內澇點13個,污水泵站10個,防洪閘門9個。
2019年12月新塘鎮(zhèn)污水處理提質增效工程正式啟動,智慧水務建設屬于本工程的一個子項工程。新塘鎮(zhèn)智慧水務平臺集移動辦公、在線審批、過程監(jiān)控、多級河長管理和公眾參與管理等多功能于一建設全流域管控一體、全鎮(zhèn)域聯動協(xié)作、全鎮(zhèn)資源共享的智慧管控平臺,通過“廠-網-河一體化,水務環(huán)境一體化”的建設模式[1],實現“水質提升、防洪安全、云上護水”的建設目標。
2 智慧水務建設內容
硬件設備安裝:本工程在污水管網各重要節(jié)點安裝液位計135個、水質取樣器4個和流量監(jiān)測儀1個,實現污水系統(tǒng)實施監(jiān)測。在雨水系統(tǒng)的排澇泵站、內澇點等處安裝電子水尺37個、雨量計5個和攝像頭11個、實現洪澇預警。
軟件平臺:主要包含排水設施一張圖、設施巡檢養(yǎng)護、廠站網河監(jiān)測一張網、防澇應急調度、數據共享與集成、安全生產信息管理、排水設施數據管理和排水管網數據較新維護等模塊。
排水設施一張圖模塊:基于GIS將排水設施數據與地理信息數據、地圖數據集成,實現排水管網、污水處理廠、一體化處理設施、泵站、排水戶等的可視化以及設施的基礎信息查詢、統(tǒng)計、空間分析等功能,同時可疊加監(jiān)測實時數據,將靜態(tài)地理數據與動態(tài)監(jiān)測數據進行無縫結合,為污水廠、排水管網、泵站等監(jiān)管業(yè)務提供實時數據支撐。實現研究范圍內所有排水設施靜態(tài)數據、動態(tài)監(jiān)測數據、關鍵考核指標的一張圖展示,主要功能摸塊有:地圖管理、排水設施專題圖、隱患點專題圖、運營調度看板、管網問題智能診斷等。功能包含:排水設施圖層瀏覽、查詢、定位、追溯分析、實時定位、設施定位、地圖查詢、刪除等功能。
設施巡檢養(yǎng)護模塊:建設設施巡檢養(yǎng)護模塊,建立對納入養(yǎng)護計劃的設施建立統(tǒng)一的臺賬,實現排水管網設施養(yǎng)護業(yè)務的信息化管理,借助移動終端了解巡檢人員的巡檢軌跡和巡檢到位情況;通過設施狀態(tài)、參數等數據可掌握、分析設施運行情況。系統(tǒng)建設模塊包含人員管理模塊、問題臺賬、人員出勤監(jiān)測、人員軌跡播放、設施統(tǒng)計、工單詳情等功能。
廠站網河監(jiān)測一張網模塊:針對城市易澇點建設易澇點水位監(jiān)測與視頻;在排水系統(tǒng)中布設排水管網水位、流量、水質監(jiān)測儀器;在泵站及工業(yè)園區(qū)出口布設水質監(jiān)測設備,實時感知排水管網運行情況,掌握易澇點水位、管網關鍵節(jié)點水位及流量、泵站及工業(yè)園區(qū)水質情況;支持設備基本信息、參數、位置信息管理,實現設備的動態(tài)較新管理。功能包括:監(jiān)測數據查看、提質增效專題圖、監(jiān)測設備預報警、液位之間關聯分析、液位雨量關聯分析、液位河道水位關聯分析、污水廠監(jiān)測數據分析、易澇點液位情況分析。
防澇應急調度模塊:防澇應急調度模塊集成多部門數據,包括氣象、國土、水利、等部門數據,結合排水管理要素一張圖系統(tǒng)與排水設施運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的應用,實現汛期前“應急預案制定”、汛情發(fā)生時的“執(zhí)行預案、應急調度”、汛情結束后的“一雨一報”、“預案優(yōu)化”、“澇情回顧”等綜合管理。結合移動APP與排水執(zhí)法儀的配套使用,可實現防澇工作人員及車輛、物資的綜合管理、結合水雨情分析提供在線快速調配的決策支持。功能包含:預警啟動、應急隊伍管理、值班管理、信息報送管理、事中報告、事后報告、應預案管理和應急隊伍調度等功能。
數據共享與集成模塊:通過標準化接口方式實現與外部系統(tǒng)進行數據共享對接集成,項目將與廣州市增城區(qū)水務局對接,接入增城區(qū)已建河道水位的在線監(jiān)測數據;與廣州市智慧排水系統(tǒng)對接,實現業(yè)務數據共享交換。
安全生產模塊:通過安全生產APP項目管理人員對項目安全情況進行核查,當管理人員發(fā)現安全隱患時可通過APP上傳安全隱患至系統(tǒng)提示相關項目工作人員盡快處理。本模塊功能包含:項目信息、消息推送、隱患排查治理、隱患上報、隱理、日常工作、培訓分析、學習培訓、個人中心和資料歸檔等功能。
摸清排水設施“家底”信息,將河涌信息、流域要素、入河排口、排水管網、實時在線水質監(jiān)測等信息數據收集、整合[2];新塘鎮(zhèn)智慧排水管理系統(tǒng)的建設,集成了PLC自控系統(tǒng)、水質監(jiān)控系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、云端管理系統(tǒng)、防洪排澇模型等系統(tǒng),同時新建控制室1座。
智慧水務平臺以數據為,包括數據采集、解析和展示,匯集數量眾多,品牌不一的監(jiān)測設備到統(tǒng)一的平臺系統(tǒng),讓管理者能夠清晰直觀地看到各種監(jiān)測數據;以應用為目標,實現雨、污水管網信息實時在線監(jiān)控,掌握、真實的監(jiān)測信息、氣象信息,通過系統(tǒng)制定切實有效的應措施并能快速啟動。
3 智慧水務應用
3.1污水系統(tǒng)提質增效
經過多年的建設,我國城鎮(zhèn)污水處理設施已基本實現全覆蓋,處理能力基本上可以滿足城鎮(zhèn)居民生活排水的處理需求。但排水管網不健全、不完善,管網質量差、運行不規(guī)范、養(yǎng)護不及時等導致出現污水收集率低下、污水處理廠進水濃度偏低等問題。為此,住房城鄉(xiāng)建設部等部委聯合印發(fā)了《城鎮(zhèn)污水處理提質增效三年行動方案(2019~2021年)》,提出生活污水處理的由“數量增加”向“質量提升”轉變,挖掘提升生活污水收集處理設施的效能,要求實現城市生活污水集中收集率、污水廠進水BOD濃度“雙提高”的目標,保持和鞏固水環(huán)境整治、水生態(tài)改善的工作成效。本工程的實施同樣響應了“污水處理提質增效”的新要求。
本工程排水管網特點是:管網覆蓋面廣、長度較長,管網錯綜復雜;同時,由于新塘鎮(zhèn)地處東江北岸,水系發(fā)達,河涌遍布,地下水位較高,污水管網多次下穿河涌,污水管網較復雜接入點多且分散。
污水水質、水量和水位是污水的三個重要指標,均可通過在線設備進行實時監(jiān)測。監(jiān)測點的布置,從經濟性和可實施性角度出發(fā),選取水量易發(fā)生波動節(jié)點、過河涌節(jié)點、支管接入主管等節(jié)點處設置監(jiān)測設備。東江是珠江的支流,其每天會出現高、低潮水位,選取2021年12月實測東江水位變化曲線見圖1。
圖1實測東江水位波動曲線圖
由圖1智慧水務平臺監(jiān)測到的東江潮汐水位變化范圍為-0.07~2.6m(1985國家高程系,余同)。本工程范圍內東江北岸地勢低洼,地面實際低標高為2.81~3.05m,不能夠滿足50a一遇的防洪排澇標準,存在水淹風險,并且于2020年5月22日暴雨期間被水淹,水淹深度為50~60cm,退水時間為3~4h。本工程在水力計算的基礎上提出新建排澇泵站的方案,終在東江與簍箕涌、西涌和甘涌交匯口處分別新建三座排澇泵站,解決了東江邊地勢低洼處雨季的防洪排澇問題。圖5新塘鎮(zhèn)污水處理廠降雨累計曲線圖
對于下沉隧道等監(jiān)測的易澇點,通過視頻、電子水尺等實現實時監(jiān)測,一旦積水深度過設定數值即聯動LED顯示屏發(fā)布雨洪信息,并關閉道閘阻止行人及車輛進入,且可以聯動現場排水設備進行及時排水,避免和城市內澇的發(fā)生。
同時,對泵站、閘門和污水廠進行信息化、智慧化改造和賦能,建成智慧泵站、智慧閘門和智慧污水廠,使其像人類一樣具有“智慧”,能夠“思考”,針對不同的運行工況和突發(fā)狀況能夠采取智慧化的應對措施。
新塘鎮(zhèn)內澇點是新塘鎮(zhèn)長期以來存在的內澇黑點,其地勢較低,地形坡度較大,現狀雨水口少難以滿足地面雨水收集的需要,且上游匯水面積較大為0.61km2。經水力計算復核,現狀d1650的雨水管僅能滿足重現期P=1a的排水需求。內澇情況表現為:小雨積水、大雨內澇,嚴重困擾了附近居民的日常生活,2021年5月31日暴雨期間,此處大水深為68cm(見圖6),歷時2h才完全退水。
4.4.平臺子系統(tǒng)
4.4.1變電站綜合自動化系統(tǒng)及電力監(jiān)控
對水務配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護,實現遙測、遙信、遙控、遙調等功能,對異常情況及時預警。
監(jiān)測變壓器、水泵、鼓風機的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數據。
4.4.2電能質量監(jiān)測與治理
水務*量的大功率電機、水泵變頻啟動導致配電系統(tǒng)中存在大量諧波,通過監(jiān)測其配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標分析其電能質量,并配置對應的電能質量治理措施提高供電電能質量。
4.4.3電動機管理
馬達監(jiān)控實現水務中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能,電動機保護器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進行保護、監(jiān)測和報警。準確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點、及相關信息,對電機進行健康診斷和預防性維護。同時支持與PLC、軟啟、變頻器等配合,實現電動機自動或遠程控制,監(jiān)視、控制各個工藝設備,**正常生產。
4.4.4能耗管理
為水務搭建計量體系,顯示水務的能源流向和能源損耗,通過能源流向圖幫助水務分析能源消耗去向,找出能源消耗異常區(qū)域。
將所有有關能源的參數集中在一個看板中,從多個維度對比分析,實現各個工藝環(huán)節(jié)的能耗對比,幫助掌控整個工廠的能源消耗,能源成本,標煤排放等的情況。
能耗數據統(tǒng)計采集水務中污水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量,同環(huán)比對比分析,能耗總量和能耗強度計算,標煤計算和CO2排放統(tǒng)計趨勢。
能效分析按三級計量架構,分別進行能效分析,契合能源管理體系要求,可對各車間/職能部門的能效水平進行分析,同比、環(huán)比、對標等。通過污水處理產量以及系統(tǒng)采集的能耗數據,在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖,并進行同比和環(huán)比分析,同時將污水的單耗與行業(yè)/國家/指標對標,以便企業(yè)能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝,從而降低能耗。
4.5智能照明控制
系統(tǒng)為污水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案,支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調光控制等多種控制方式,模塊可根據經緯度自動識別日出日落時間實現自動控制功能,盡量利用自然光照,實現室內、廠區(qū)照明的智能控制達到安全、節(jié)能的目的。
4.4.6電氣安全
(1)電氣火災監(jiān)測
監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度,實現對污水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預警。
(2)消防應急照明和疏散指示
根據預先設置的應預案快速啟動疏散方案引導人員疏散。系統(tǒng)接入消防應急照明指示系統(tǒng)數據,通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。
(3)消防設備電源監(jiān)測
監(jiān)測消防設備的工作電源是否正常,**在發(fā)生火災時消防設備可以正常投入使用。
(4)*門監(jiān)控系統(tǒng)
*門監(jiān)控系統(tǒng)集中控制其各終端設備即*門監(jiān)控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態(tài),實時監(jiān)測疏散通道*門的開啟、關閉及故障狀態(tài),顯示終端設備開路、短路等故障信號。系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來,當終端設備發(fā)生短路、斷路等故障時,*門監(jiān)控器能發(fā)出報警信號,能指示報警部位并保存報警信息,**了電氣安全的可靠性。
4.4.7環(huán)境監(jiān)測
污水廠、自來水廠、水泵站等場所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃氣體濃度展示和預警,**污水廠、自來水廠、水泵站等安全運行。當可燃氣體或有害氣體濃度標可自動啟動排風風機或新風系統(tǒng),排除隱患,保持良好的水處理環(huán)境。
4.4.8分布式光伏監(jiān)測
實時監(jiān)測低壓并網柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數及斷路器開關狀態(tài),逆變器運行監(jiān)視,對逆變器直流側每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流、直流功率,逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數、當前發(fā)電功率、累計發(fā)電量進行監(jiān)測,以曲線方式繪制上述監(jiān)測的各個參量的歷史數據。
平臺結合廠區(qū)實際分布情況,通過3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋、車棚的分布情況,顯示匯流箱、并網點位置,各個屋的裝機容量。
4.9工藝監(jiān)控
平臺通過2D、3D方式實時監(jiān)視粗格柵、污水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設備運行狀態(tài)。在格柵清渣機、污水提升泵、回流泵、曝氣風機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機控制柜或低壓饋電柜安裝電動機保護,進行短路、過流、過載、起動時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護、堵轉、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機,與PLC、軟啟、變頻器等配合,實現電動機自動或遠程控制,監(jiān)視、控制各個工藝設備,**正常。
5 相關平臺部署硬件選型清單
5.1.電力監(jiān)控、電能質量、電動機管理及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)
5.2電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)
6 結論
智慧水務在污水系統(tǒng)提質增效和雨水系統(tǒng)內澇風險預警方面有較大的應用空間。隨著信息技術在水務行業(yè)的滲透與發(fā)展,其對水務行業(yè)的影響日趨顯著,利用自控、感知、智能等技術手段提升城市排水系統(tǒng)管理水平受到越來越多的關注[3]。智慧水務是智慧城市的重要組成部分,它使排水管網系統(tǒng)的運行和管理較加智能化、專業(yè)化和精細化,在信息技術的加持下,大量的管網數據經收集和歸納被應用,對城市管網的規(guī)劃、建設和智慧城市的構建具有重要的指導意義。
參考文獻:
[1]王亮.李文濤.張海飛.鄒東豪.智慧水務在**排水系統(tǒng)效能提升中的應用[J].城市橋道與防洪,2023.
[2]麗.小流域綜合整治案例簡析—以合肥市王建溝流域水質提升為例[J].中國工程,2020(5):38-41.
[3]王鱗.深圳市龍崗區(qū)智慧水務建設及總體規(guī)劃[J].節(jié)能,2021,40(3):75-77.
[4]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022.05版
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