2024年4月25日发(作者：冒刚豪)
第
47
卷第
3
期
2021年
3
月
水力发电
流域综合治理一体化管控平台系统解决方案
王锐
1
，
2
，
冯麒宇
1
，
2
!
卢毓伟
1
，
2
(
1.
水能资源利用关键技术湖南省重点实验室
，
湖南长沙
410014
；
2.
中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司
，
湖南
长沙
410014
)
摘
要
：
为系统解决流域水环境问题
，
践行
“
流域统筹
、
系统治理
”
的理念，
以某市流域综合治理项目为例
，
阐述流
域综合治理一体化管控平台系统解决方案
#
该平台通过建设水质
、
污水管网等监测监控感知体系
，并整合流域水环
境
、
水务及市政相关管理信息资源，
实现流域水质
、
管网等相关信息的实时处理与呈现
，
再经大数据分析
，
为流域
提供实时水质预报
、
预警
！
并实现以目标为导向的智能化运维管理
！
为流域水环境长治久清提供信息化决策支持
#
该平台作为流域综合治理工程的重要非工程措施
，
其设计成果已通过专家评审，
正在推进实施
#
关键词
：
系统解决方案
；
一体化管控平台
；
流域综合治理
Soletion
of
the
Integrated
Management
and
Control
Platform
System
for
the
Comprehensive
Trratment
of
River
Basin
WANG
Rui
1
'
2
,
FENG
Qiyu
1
'
2
,
LU
Yuwei
1
'2
(
P
eo
eincia
oKey
Labo
eato
ey
o
aHyd
eopowe
eDe
ee
oopment
Key
Techno
oogy,
Changsha
410014,
Hunan,
China;
2.
PowerChina
Zhongnan
Engineering
Corporation
Limited,
Changsha
410014,
Hunan,
China)
Abstract:
In
order
to
solve
the
water
environment
problems
systematically
and
practice
the
cencept
of
"Overall
planning
and
systematic
governance"
in
the
basin,
the
system
solution
of
the
cemprehensive
treatment
and
inteyration
centrol
platform
in
the
basin
is
expounded
by
taking
a
city
cemprehensive
watershed
treatment
project
as
an
example.
The
platform
through
the
consteuction
oawateequaoity
and
sewage
pipe
netwoek
monitoeing
peeception
system
and
the
integeation
oabasin
watee
eneieonment,
watee
aa
aies
and
municipao
eeoated
management
inaoemation
eesoueces
eeaoiees
eeao-time
p
eocessing
and
peesentation
oawateequaoity,pipenetwoek
and
otheeeeoated
inaoemation
in
the
basin.
Th
eough
bigdataanaoysis,itpeoeides
eeao-timewateequaoityaoeecastand
eaeoywaeningin
the
basin,
and
eeaoieestaeget-oeiented
inteo
igentopeeation
and
maintenance
management,which
can
peoeideinaoemation
decision
suppoettokeep
thewateeeneieonmentin
thebasin
coean
and
impeoeed
aoe
a
Wng
hme.
As
an
important
non-engineering
measure
of
the
cemprehensive
watershed
treatment
project,
the
design
results
of
thepoataoem
haee
paGGed
the
eapeeteeeiew
and
aee
being
impoemented,
which
can
peoeide
a
eeaeeence
aoethe
Gimioae
compeehenGieewateeGhed
teeatmentinaoemation
appoication.
Key
Word
t;
GyGtem
Gooution;
integeated
managementand
conteoopoataoem;compeehenGieeteeatmentoaeieeebaGin
中图分类号
：
TV212.4
文献标识码
：
A
文章编号
：
0559-9342
(
2021
)
03-0069-06
0
引言
本综合治理的流域是某市重要干流的一级支流
，
得到阶段性改善。
为实现该流域水环境长治久清，
某市政府提出了
“
全流域
、
全河段
、
全天候
、
综合治
是流域生态带的重要组成部分
，
更是某市对接世界
理
”
要求
，
全方位推进该流域综合治理工作
，
切实改
善流域水环境
#
该流域主流自南向北在某市流经
7
镇后汇入干
级城市群的纽带
。
随着经济的发展
，
该流域水环境
在不断恶化
,
2018
年
1
月
〜
7
月
，
国家地表水考核
断面水质类别为劣
V
类
，
部分支流河段水体水质处
""
收稿日期
：
2020-12-30
于黑臭状态
。
所在省人大常委会发布了
“
关于加强淡
作者简介
：
王锐
(
1985
―),
男
，
湖北谷城人
，高级工程师，从
事系统集成
、
信息系统
、
数字管网、
智慧水务方向的策划
、
设计与
项目管理工作
.
水河
、
本流域污染整治的决议
”
等文件
，
要求在
2020
年全面稳定消除该流域黑臭水体
，
水环境质量
水力发电
2021
年
3
月
流
,
流域面积
1
249
km
2
,
某市境内流域面积
601
km
2
,
主干河长
67.5
km
。
为实现流域重要河涌全面
消除黑臭
，
考核断面和入干流断面水质达标
+
类目
标，
政府组织有关单位在对流域现状研判的基础上
，
提出系统治理方案
，
具体工程包括源头雨污分流
、
次支管网完善
、
入河排污口整治
、
面源污染控制
、
支流河涌综合整治
、
生态景观
、
防洪
、
一体化管控
平台等子项工程
。
流域一体化管控平台子项作为流
域综合治理措施之一
，
主要建设内容包括平台软件
开发
、
运营管控中心硬件设施搭建及感知体系建设
。
1
平台总体目标
1.
1
需求分析
针对流域综合治理运维考核达标进行需求分析
：
①
经一年半左右时间的治理
，
考核要求全面稳定消
除黑臭
，
考核断面达到
V
类水标准
，
需对流域水系
关键汇入断面
、
现状黑臭严重断面
、
现状排污总口
断面进行水质的连续监测。
②
本项目
EPC
+
O
的建
设模式需对流域原有的镇街各自管理模式进行创新
，
运营
、
管控必须上升到统筹
、
常态的高度
，
保证流
域水环境的长治久清
。
③
破除流域内市镇之间
、
职
能部门之间的水环境与水务信息孤岛
，
构建流域信
息共享机制
，
提升某市流域管控水平
。
④
原有水质
监测以人工定期采样为主
、
自动监测为辅
，
在数据
处理
、
预报预警
、
污染追溯等方面不能满足流域管
控实时性
、
自动化的需要
；
因此
，
需提高水质、
管
网自动监测水平与人工监管相结合
，
形成覆盖流域
范围
、
完整有效的水质监测控制网
，
建立长效水环
境预警机制
。
⑤
目前使用的管网信息系统在探测数
据与信息业务之间缺少深度融合
，仅用计算机二维
显示替代原有纸图查阅，
污水管网建设管理仍以简
单推理与主观判断为主
1
;
因此
，
需要革新管网数
字化技术体系
，
实现地上地下三维可视
，
并对污水
管网进行实时动态的运行监测。
⑥
远期需对流域生
态景观
、
环境变化进行长期
、
持续的关注
。
1.2
建设目标
创新
“
一张网
、
一张图
、
一中心
、
一平台
”
的顶
层设计
，
打造流域
“
信息数据
、
数字呈现、
业务管
理、
综合服务一体化
”
的管控平台
。
平台集数据存
储
、管理、
交互、
预警预报及综合服务等功能于一
体
，
强化项目建设
、
运维
、
服务全过程管控
，
确保
流域治理
“
五个全
”
。即
，
全流域统筹
、
全流域治
理、全流域监测
、
全天候监督
、
全过程管控
，
从而
满足流域水质达标考核要求
，
并对症施策
，
持续有
效改善流域河涌水质
。
具体如下
：
(
1
)
信息数据一体化
，
具有相关信息的汇集
、
管理
、分析评价和服务的功能
。
如全面查询水质管
网的监测和业务数据
、
运维信息的分析处理等
。
(
2
)
数字呈现一体化
，
具有三维场景与模型
、
现场视频
、
记录影像的直视功能
。
如
GIS
场景、
管
网模型
、
河道实时和录像的视频
、
暗渠管道物探影
像和信息数字编码等
。
(
3
)
业务管理一体化，
具有统一管理所有资源
、
办理流程
、
处理结果的功能
。
如水质考核达标
、污
水管网监测
、
运维日常工作、
资产管理等
。
(
4
)
综合服务一体化
，
具有通过不同权限让
不同对象使用服务的功能
。
如与某市其他信息化
系统互通共享
，
让职能部门考核达标情况，
让镇
街监管运维工作
，
让运维主体分派任务
、
管理操
控等
。
1.3
预期效果
(
1
)
考核达标方面
，
可以实现长期连续的监测
预警
，
通过对水质及流域相关信息的深度整合和分
析评价
，
全天候掌握水质变化趋势。
当发现水质变
差时
，
可分析原因
，
指导处置方案
；
当出现河渠管
网水质超标时
，
可辅助进行定位溯源分析
，
以便采
取应对措施
。
(
2
)
信息化资源方面
，
可做到一数一源
、
一数
多用
、统一呈现。
从市级角度
，
破除信息孤岛
，
实
现信息资源的充分利用
，
让流域治理参与各方通过
信息化手段对流域状况有统一认识
。
(
3
)
流域运维方面
，
可以规范管理和工作流程
。
让管理过程和工作结果可视化
，
让各类资源统筹调
配
，
形成高效便捷的工作模式
。
(
4
)
流域管控方面
，
可升级为某市范围内流域
治理的管控模式
，
实现政企齐抓共管
，
构建环保共
同体
。
1.4
实施路径
平台实施路径
：
①
通过构建测控站网和互联互
通使相关系统数据实现立体感知体系
；
②
基于
GIS
、
数据库等技术
，
通过建模
、编码实现流域和管网的
可视化
、
精细化管理
；
③
通过应用功能软件开发，
构建一体化管控平台软件应用系统
；
④
通过平台不
断的强化和完善
，
协同实践经验的积累
，
逐步达到
流域的信息化
、
数字化管理水平
。
2
系统总体方案
2.
1
平台架构
流域一体化管控平台采用云计算典型架构
，
按
照
“
统一运行环境
、
统一技术标准
、
统一安全保障
、
统一数据中心
、
统一门户管理
”
的要求建设基础
设施体系
、
信息资源体系
、
业务应用体系
、
安全防
第
47
卷第
3
期
王
锐
,
等
:
流域综合治理一体化管控平台系统解决方案
（
5
）
展现层
，
即用户的交互界面
，
平台统一门
护体系和保障管理体系
。
平台架构包括基础设施服
务层
（
IaaS
）
、
数据服务层
（
DaaS
）
、
平台服务层
（
PaaS
）
、
软件应用服务层
（
SaaS
）
和展示层
#
一体化
户
，是政府
、
企业、
公众的服务交互界面
。
2.2
平台安全保障
平台安全保障措施
（
见图
2
）从网络安全防护
、
管控平台在此架构基础上
，
基于微服务开发理念
，
参照
RESTful
、
HTML5
等标准进行开发
,
以统一的
开放式服务实现业务功能模块化
、
组件化
，
降低平
台内部耦合性
，提高平台灵活性和可扩展性
（
见图
VPN
通道数据通信
、用户访问管理
、
应用安全
、
内
容安全
、
接入安全以及应用监控等多方面考虑
。为
保证平台的安全性
，
应达到信息系统安全等级保护
级别二级以上要求
。
1
）
#
（
1
）
IaaS
层
,主要是中心机房与感知体系建设
,
为管控平台的各项应用提供基础设施环境
。
涉及网
单点登录
权限控制
1
行为分析
1
业务监控
络系统资源
、
大容量高可靠的数据存储阵列
、
高性
能的服务器（
计算资源）
、
虚拟化技术
（
对存储数据
分配管理和服务器集群运算处理的弹性扩展与负载
均衡管理
）
#
身份鉴别
服务访问
|服务监控| |安全审计|
（
2
）
DaaS
层
,
主要是数据库的集合
,
包含地理
空间数据库
、
管网数据库
、
基础数据库
、
水质水环
数
据
安
全
境数据库
、
水利
工程数据库
、
运维管理数据
库
和
多
媒体数据库等专业应用数据库及大数据分析数
基础
安全
|网络安全
11
系统安全|
一
数
据
访
问
控
制
一
一
数
据
防
泄
密
一
药
据
隔
离
一
数
据
异
常
预
警
一
一
数
据
备
份
一
药
据
审
计
安全
服务
|安全策略|
|安全事件|
|安全审计|
|安全设备|
|运行监控|
I
态势感知
顾警响应
据库
。
（
3
）
PcS
层
,
主要包括业务管理
、
公共服务
、
图
2
平台安全保障措施
管网监测预警
、
查询统计
、水质分析及地理信息
、
2.3
平台组成
一体化管控平台由平台软件应用系统
、
运营管
控中心和测控站网组成
（
见图
3
）
:
①
平台软件应用
功能包括基础软件、
平台安全管理
、
数据库
、
数据
数据共享交互等应用支撑平台
。
（
4
）
SaaS
层
,
主要包括工程运维管理
、
流域长
效保持等服务功能模块
，
具体提供如运维管理
、水
质应急处置
、
监测预警管理
、
管控调度决策支持
、
采集传输
、系统互通共享等应用
，
以及水环境监测
预警
、
污水管网监测预警
、
运营维护管理
3
大子系
应急抢险管理和监督考核等服务应用
。
J1B
水劳部门
越
r
會
O
£
环保部门
政府部门工程项目部涉水企业
APP
客户疾
展现层
工醛长效彈服务切能模块
第分備
应用层
SaaS
统
一
技
术
标
准
污题分析
管网三维展示
管网运维胃理
封诟大户溯源
莒管理
流域临时补水
环保部门
水务部门
住建部门
強部门
信息部门
安
全
防
监测预警
综合管理
服务间
通信
（
REST+
消亘
队列
）
平台层
PaaS
平台
务
平台
监测琳
管网监涎
预警平台
平台
型信息
平台
享
交换平台
护
体
系
换层
DaaS
T
大数据分析计算
（
HaToop
、
Spark
STORM
）
±1^
锁
（
关库
、
HBase.
NoSQL
HDFS
文件謀
）
基础层
I
物
IaaS
卜
(
NB-foL
GPRS.
3G.
4G
、
彌)
传繇
服务器
移动设备
网帘
云服务雌
宝防设施
图
1
一体化管控平台总体架构
47
4
7
1
水力发电
2021
年
3
月
监测设施
传输网络
中心站系统
互通共享
讦貳-議-解--尿
2G/3G/4G
系统
管网监测预警子系统
运营飭子舷
固定接入
计
"PN
接入
辅助棒
图
3
平台组成
统等
。
②
运营管控中心设施包括数据机房
、
会商室
海量数据进行存储
，
对历史数据进行有效统一的管
及展厅等以及相关计算
、
存储
、
网络
、安全等设施
理
，
形成高效率
、
低冗余的动态存储机制
。
设备
。
③
测控站网包括新建监测站网及已有相关系
统的共享接入
，
其中新建监测站网包括水质
、
污水
管网
、
视频监控站网
，
共享接入信息主要包括河道
、
企业
、
污水处理厂等与水环境相关的信息
。
2.4.2
外部数据互通共享
基于已有信息化系统与平台之间的数据互通共
享、
数据采集不重复建设的考虑
，将某市辖区下的
该流域内已有自动监测站作为平台新建监测站网布
2.4
平台软件开发
平台软件开发以地理信息系统为数据存储与展
设的现状前提
，
以提高信息资源利用效率
，
避免重
复投资
。
为实现该治理流域水环境全面监管的目标
，
通过详细调研和协调确定需要互通共享的外部系统
和数据内容
。
示的基础
，
实现流域动态信息可视化和水环境状态
的实时预测预警
，
系统功能满足业务管理对智能应
用的需求
。
软件开发总体功能
：
平台利用水环境
“
一
基于统一的信息资源标准
、
通信技术标准和数
据接口规范
，
实现河道、
管网
、
污水处理厂等与水
张图
”
建成全面感知水环境的感知体系
，
以信息化手
段感知河道水质
、
管网以及视频等信息
；
通过对水
环境相关信息的互通共享
。
通过对数据的获取
、
清
洗
、
转换
、
关联
、
存储和使用等环节的质量控制
，
实现该流域内相关信息在某市已有信息化系统和流域
务数据资源梳理整合
，
构建流域水环境信息综合数
据库
，
包括基础库
、
监测库
、专题库
，
同时结合关
系型数据库和大数据库两类数据库管理软件形成综
一体化管控平台的互通和共享
。
互通共享软件接口应
基于网络方式
，
采用
Rest
API
或
Web
Services接口
。
合数据库的存储
、
管理容器
。
2.4.1数据库
平台综合数据库从总体结构上分为属性数据库
2.4.3
水环境监测预警与应急处置子系统
通过对河道
、
污染源和污水处理厂等的监测，
和空间数据库两部分
。
属性数据库和空间数据库在
跟踪水质变化趋势
、
同期对比情况及达标率等
，
对
物理部署上可分开
，
但在逻辑上紧密相关
。
尤其是
管网的空间数据与各类属性参数需要通过外键关联
水质进行分析评价
。
通过平台实时掌握水质变化情
况
，
当发生水质异常时
，
系统自动报警
，
并通过现
场视频图像
，
辅助分析排污情况
，
为制定应急处置
措施提供决策支持
。
模式
，
以保持管网数据的一致性和关联关系
。
空间
数据库由支持查询统计与建模分析的管网空间数据
库和用于地图查询显示的基础地理信息数据库构成，
属性数据库部分由与模拟分析紧密相关的参数数据
2.4.4
管网监测预警子系统
该子系统主要具有管网基础信息查询
、
监测预
警信息查询和三维场景漫游等功能
。
基础信息包括
库
、
存储属性信息的业务相关数据库与管网普查数
据库构成
。
管网用途
、
位置
、
埋深
、
管径及材质等
。
监测预警
包括相关指标的变化趋势
、同期对比和达标率等
，
当液位
、水质超标时提供预警
，
可根据工业地块管
污水管网系统数据量大
、
连接复杂
、
隐蔽性强
，
具有动态性
。
为保持管网数据的现势性
、
准确性与
有效性
，
需要建立动态
、
可维护的数据库结构
，对
47
3
网水质站的监测数据
，
对工业废水偷排漏排实现片
第
47
卷第
3
期
王
锐
,
等
:
流域综合治理一体化管控平台系统解决方案
区溯源，
达到考核监督
、辅助执法等目的。
数字化
建模包括地上场景
、
地下管网
、
模型参数识别
，
基
于地理信息
、
管网数据的收集处理
，
利用
GIS
技术
强大的空间数据管理和分析功能呈现流域三维场景
,
地上呈现河湖水系及测控站点的分布
，
地下呈现管
网拓扑
、
空间位置及与地面的相对关系
，
创建高度
沉浸感的虚拟现实环境
。
2.
4.
5
运营维护管理子系统
该子系统具有运维日常事务管理功能
，
包括实
时数据监视
、
设备设施状况
、
各类预警
、
设备运行
、
巡查
、
养护
、人员调度及备品管理，通过信息采集
、
处理
、
统计
、
存储和检索环节的自动化
，
运营维护
管理人员能及时掌握运营情况
，
优化运维内部管理
#
配套开发的运营维护
App
，
能提供基于手机的信息
查询
、
巡查管理
、事件上报和位置服务，
为流域涉
及的水环境
、
水安全及管网等各项治理工程运维管
理工作提供信息化支撑
。
2.
5
运营管控中心
运营管控中心主要包括中心机房
、
会商室及展
厅的建设
，
要求建设在电力供给充足
、
通信畅通
、
交通便捷以及远离水灾
、
地震等自然灾害的地方
。
中心机房：
是整个管控中心的设备间
，
包括配
电
、
布线
、音视频等信息系统基础设施设备
。
会商室
：是管控中心实施监控、
指挥调度的核
心区域
，
为领导会商决策提供的场所
。
会商区域设
置大屏幕显示系统及会议设施设备
。
展厅
：
是宣传展示的区域
，
布置数字化声光电
沙盘展示区
，四周墙面设置展板
，
可通过数字化
、
声光电等方式呈现流域治理历程及治理效果
。
管控中心网络分为互联网外联区
、
DMZ
隔离
区
、
安全管理区和内网服务器区（
见图
4
）
。
互联网
外联区由中心与互联网连接的安全设备组成
，
是外
部监测数据进入管控中心的
“
大门
”
，
允许正常数据
进出，
禁止异常访问
；
DMZ
隔离区有
WEB
应用服
务器
，
为职能部门提供访问中心数据的通道
；
安全
管理区包括数据库审计、
远程安全风险评估等安全
管理设备
，
为机房数据安全提供支持
；
内网服务器
区有管控平台的数据应用服务器
、
视频服务器和存
储等相关设备
，
为平台的数据库、
数字化建模
、
应
用子系统的开发
、
视频监控应用和其他服务提供硬
件支撑
。
2.6
感知体系
流域感知体系主要涉及河道水质监测站网
、
污
水管网监测站网
、视频监控站网以及辅助应急监测
。
2.
6.
1
河道水质监测站网
基于为运维期水质考核提供长期
、
实时的数据
；
数据库审计系统
远程安全评怙系统
图
4
运营管控中心网络拓扑结构示意
在突发污染时
，
为缩小污染源的流域排查范围提供
数据支撑
；
干流及镇街交界已建的
10
个水质监测站
（
市控断面和省控断面）
覆盖面不足
，
不能反映流域
整体水质状况，
无法缩小排查污染范围和程度的现
状
，
在流域内加密水质监测
#
水质监测站建设综合考虑河道枯水期水量有保
障
、
满足水样自动采集要求
、
污染负荷较大、
集雨
面积
＞10
km
2
的一级支流等条件
，
在支流与干流汇
合口和支流行政交界断面新建
28
个河道水质监测站
（
包含
5
个市控断面
）
考核断面水体
V
类达标情况
#
基于干流分段
、
重要一级支流分区的方式监测流域
整体水质状况
；
未设监测断面的一级支流
，
可通过
干流下游分段控制断面对其水质进行综合评估
；
在
一级支流汇入口布设的水质站
，
可分区反映该一级
支流及以下支流汇入干流前的水质状况
（
3
：
#
监测指标和内容以
V
类水考核指标为主（
与已
建的
10
个水质监测站指标基本一致
）
，
包括溶解氧
、
氨氮
、
高锰酸盐指数、
总磷
、
pH
、
温度
、
电导率
、
浊度
、水深
、
视频
。
其中
，
水深是为率定断面污染
物通量的计算需要而设的
。
2.6.2
污水管网监测站网
流域综合治理项
目
对各镇街的
市
政污水管网
进
行源头雨污分流和次支管网改造
，
流域内还有其他
雨污管网
、
工厂接驳等众多管网改造项目
。
污水管网监测站布设
，
依据管网普查成果
，
并
与雨污分流的各镇街地块属性相结合
。
通过在现状
与新增的主干管网分支节点处
、
重点工业地块及城
中村地块次支管网汇集或截流总口处布设污水管网
监测站
，
主要用来监控市政污水管网运行情况
（
淤
堵
、
溢流
）
和工业废水超标直排进入市政污水管网的
47
3
水力发电
2021
年
3
月
情况
。
污水管网监测站包括液位监测和水质监测
。
（
1
%
液位监测
。
在污水管网主干及次支交汇分
界处
、
地块与街道分区控制节点处
，
对污水管网系
统运行状况进行液位监测
，
通过判断前后检查井液
位差是否符合水流特性
，
分析管道通水
、
堵塞及溢
流等情况
。
（
2
%
水质监测
。
基于该治理流域现状及规划与
设计的污水管网
，
综合考虑管网级别
、
节点所属地
块类型
、
工业地块面积大小等因素
。
在污水管网主
干及次支交汇分界处
、
地块分区控制节点处
，
分别
布设管网水质监测站，
将各镇街污水管网系统划分
为不同的监测片区
，
对流域内工业废水超标排放按
监测片区进行监管和溯源
。
①
监测片区划分
，
根据
该治理流域各镇街地块类型及工业区分布情况
，
将
监测片区主要分为城中村等生活区
、
次支管小工业
地块区
；
次支管大工业地块区
、
主干管大综合片区
；
含阳极氧化污染企业及其他重点污染源企业的工业
地块区三大类型
。测站对各类监测片区进行有递进
、
有层次
、
有特征指标的连续监测
#
②
监测指标确定
，
参考
HJ/T
91
—
2002
《
地表水和污水监测技术规
范-⑷和
HJ/S
92
—
2002
《
水污染物排放总量监测技
术规范
》
日中工业废水和水污染物排放总量监测项目
中
，pH
、
COD
均是绝大多数排污类型中的必测项
目
，
而总磷指标是本工程针对阳极氧化污染企业排
污类型的监管
；
因此主要针对
3
种监测指标的组合
搭配分为
A
、
B
、
C
三类污水管网监测站
：
A
类站为
城中村等生活区及小工业地块区汇集总口
，
监测液
位
、
pH
；
B
类站为大工业地块区
、
主干管大综合片
汇集总区汇集总口
，
监测液位
、
pH
、COD
；
C
类站
为含阳极氧化污染企业及其他重点污染源企业的工
业地块区汇集总口
，
监测液位
、
pH
、
COD
、
总磷
。
在某市治理流域多个镇街共新建污水管网监测
站
599
个
。
其中
，
A
类站
407
个
、
B
类站
156
个
，
C
类站
36
个
（
C
类站配套视频监控
）
。
根据上述监测目
的在管网摸排成果的图纸上选择满足测量节点需要
的检查井位置
，
每个测量节点可在平台上对应统计
监测片区的收水面积和管网长度
。
通过污水管网监
测站的建设可整体掌握污水管网系统工业废水直排
超标的情况
，
溯源超标排放工业片区
，
同时对污水
管网系统末端污水泵站
、
污水厂设备腐蚀危害与进
水浓度冲击进行预判
。
2.6.3
视频监控站网
为快速
、
直观掌握水质监测断面
、
干支流河
道
、
河道排口
、
重要站点设施等重点关注区域的设
备安全和水环境情况
，
在河道水质监测站
、
污水管
网
C
类监测站配置视频监控的基础上
，
基于河道
47
3
汛期巡查
、
闸坝工情察看需要
；
在该流域干流及主
要一级支流流经的
7
个镇街城区河段
，
结合排口普
查成果
，
选择排口密集区域
，
共布设
93
个独立视
频监控站
，
对汛期行洪
、
生态景观
、
河道环境进行
视频监控
。
2.6.4
辅助应急监测
为满足流域综合治理和运维管理需要
，
应配备
辅助应急监测设备
，主要包括水质检测车、
无人采
样船
、
遥控测流船
、
航拍无人机
#
在突发污染事件
时
，
可利用应急监测设备立即开展应急监测和相关
事件调查取证工作
，
并且流域的长效保持运维工作
也需要利用专用车辆
、
便携工具
、
特殊设备
，
定期
开展必要的采样和观测工作
。
3
实施情况及初步成效
该治理流域一体化管控平台采用总体设计
、
分
步实施的方式进行
。
总体方案整体设计
，
因建设范
围广
、
涉及部门多
，
并与综合治理进度相辅相成
，
各阶段具体建设内容在与相关职能部门协调确认后
开展
。
总体计划分三阶段实施
：
（
1
%
第一阶段计划
，
基于
2019
年底水质攻坚达
标考核要求
，
选择具有重要性
、
代表性行政交界
、
干支流控制断面，
先行建设
15
个水质站和
4
个
A
类
管网监测站
；
软件开发以满足该治理流域
GIS
展示
和采集监测基本功能为主；
同时
，
搭建临时数据中
心
，
采购集成满足第一阶段使用要求的硬件设备和
基础软件
。
（
2
%
第二阶段计划
，
建设
13
个河道水质监测站
，
结合综合治理中雨污分流
、
次支管网
、
排污口
整治
等管网施工进度
，
建设
445
个管网监测站
（
A
类
286
个
，
B
类
133
个
，
C
类
26
个
%
，
完成应急监测设备
的采购集成
；
软件开发在第一阶段的基础上继续完
成数据库
、
共享交互
、
各业务子系统的全部应用功
能
；
同步完成运营管控中心建筑装修和设施建设
、
设备安装
#
（
3
%
第三阶段计划
，
完成
150
个管网监测站
（
A
类
117
个
，
B
类
23
个
，
C
类10
个
％
建设
，
结合综合
治理中河涌整治
、
景观防洪施工进度
，
完成
93
个视
频监控站的建设
，
完成平台开发工作，
完善平台功
能
，
平台投入运行
。
截止到
2019
年底
，
已完成第一阶段建设任务
，
初步建成流域有代表性的重要控制断面水质监测网
络
，
实现流域人工检测及自动监测水质信息的统一
管理
，
包括数据录入
、
分析
、
评价、
预警
，
以及试
点管网监测站实时数据的采集
、
存储
、
管理
，
为实
现流域水环境监测
、
预警以及第二
（
下转第
97
页
）
第
47
卷第
3
期
文富勇
:
基于
BIM+GIS
的大坝安全监测信息可视化展示技术研究
参考文献
：
:
1
)
文富勇
•
基于云服务的大坝安全监测信息管理与分析研究
:J
)
•
水利与建筑工程学报
，
2020
，
18
(
1
%
:
249-250
，
260.
:
2
)
周果林
，
胡伟
，
熊剑
，
等
•
基于
BIM
+
GIS的城市地下综合管廊运
维管理平台架构研究与应用
［
J
)
•
智能建筑与智慧城市
，
2018
(
1
%
:
65-66.
:3
)
余卓憬
，
郭占池
，
黄克戬
，
等
•
水电工程
BIM
应用现状综述
:
J
)
•
人民长江
，
2018
，
12
(
2
%
:
170-171.
:
4
)
贾玉豪
，
万艳
•
基于
BIM+3DGIS
的大坝安全监测管理系统设计
图
2
图形绘制模块示意
与实现:
J
)
•
陕西水利
，
2020
(
5
%
:
149-150.
:
5
)
苗正红
，
宋宝玉
，
邱中军
，
等
•
GIS
技术在水利水电工程设计中
的应用研究综述
:
J
)
•
地理空间信息
，
2020
(
7
%
:
9-10.
:
6
)
何金平
，
吴雯娴
，
涂圆圆
，
等
•
大坝安全监测系统综合评价
(
I
%
基本体系
:
J
)
•
水电自动化与大坝监测
，
2011
，
35
(
1
%
:
40-43.
:
7
)
陈靖
•
基于云技术开发大坝安全监测系统:
J
)
•
中国科技纵横
，
2011
(
15
%
:
334
，
318.
:
8
)
朱红兵
，
孙志禹
•
溪洛渡拱肩槽开挖质量控制与监测反馈
:J
)
•
水利与建筑工程学报
，
2018
(
4
%
:
109-110.
:
9
)
黄会宝
，
文豪
，
彭勃
.
某水电站工程安全监测自动化系统改造
:
J
)
•
大坝与安全
，
2015
(3
%
:
29-33.
:
10
)
李毅男
，
郭志刚
，
杜一飞
，
等
•
南水北调配套工程安全监测自动
化系统设计
:
J
)
•
河南水利与南水北调
，
2017
(
11
%
:
84-86.
:
11
)
陆纬
，
刘波
，
陈欣刚
，
等
•
大坝安全监测系统主要无线组网策略
图
3
三维可视化展示模块示意
:
J
)
•
水利信息化
，
2017 (
6
%
:
59-64.
:
12
)
魏永强
，
宋子龙
，
王祥
•
基于物联网模式的水库大坝安全监
测智能机系统设计
:
J
)
•
水利水电技术
，
2015
，
46
(
10
%
:
38
监测信息可视化展示
，
能够实现监测信息从二维
空间拓展到三维空间的应用
，
能够快速定位查询
监测仪器基本信息及监测数据
，
更能形象
、
生动
的展示监测信息
，
提高监测管理工作效率
。
未来
39.
:
13
)
王平
，
童顒
，
贾化萍
，
等
•
大坝安全监测系统硬件集成研究及应
用
:
J
)
•
河海大学学报
(
自然科学版
%
，
2007
，
35
(
1
%
:
26-29.
随着信息化技术发展
,
BIM+GIS
技术在大坝安全
监测领域应用将会越来越成熟
，
具有广阔的应用
前景
，
本文研究还不够深入
，
旨在抛砖引玉，以
:
14
)
宋子龙
，
魏永强
，
陈金干
，
等
•
集线式水库大坝安全监测系统设
计
:
J
)
•
传感技术学报
，
2012
，
25
(
1
%
:
145-150.
:
15
)
杨利军
•
天津某基坑开挖引起隧道变形的有限元计算
:
J
)
•
水利
与建筑工程学报
，
2017
，
15
(
4
%
:
138-141.
便更多学者运用
BIM
+
GIS
技术服务于大坝安全
监测
。
(
责任编辑王琪
％
)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))
(
上接第
74
页
)
阶段工作的开展起到示范作用
。
参考文献
：
:
1
)
陈吉宁
，
赵冬泉
•
城市排水管网数字化管理理论与应用
:
M
)
.
北
京
：
中国建筑工业出版社
，
2010.
4
结语
本项目流域一体化管控平台可实现信息数据互
联互通
、
互认互信
、
统一呈现
，
对跨专业挖掘数据
相关性
，
促进环保及相关职能部门的数据互通共
享
，提升水环境分析应用和综合管控能力具有重要
:
2
)
廖正伟
，
胡彦华
，
丁陈
.
智慧水务研究与实践
:
M
)
.
北京
：
科学
技术出版社
，
2008.
:
3
)
环境保护部
•
地表水自动监测技术规范
(
试行
%
:
HJ
915
—
2017
:
S
)
•
北京
：
中国环境科学出版社
，
2018.
:4
)
国家环境保护总局
•
地表水和污水监测技术规范
：
HJ/T91
—
2002
: S
)
.
北京
：
中国环境科学出版社
，
2003.
作用
。
本平台为流域综合治理提供了信息化管理手
段
，
通过平台长期的监管服务
，巩固流域综合治理
和运维的工作成果
；
同时
，
可以升级某市流域管控
模式
，
对某市信息化发展
，
建设智慧城市积累一定
的经验
。
:
5
)
国家环境保护总局•水污染物排放总量监测技术规范
：
HJ/T92
—
2002
: S
)
.
北京
：
中国环境科学出版社
，
2003.
(
责任编辑陈萍
%
.447
2024年4月25日发(作者：冒刚豪)
第
47
卷第
3
期
2021年
3
月
水力发电
流域综合治理一体化管控平台系统解决方案
王锐
1
，
2
，
冯麒宇
1
，
2
!
卢毓伟
1
，
2
(
1.
水能资源利用关键技术湖南省重点实验室
，
湖南长沙
410014
；
2.
中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司
，
湖南
长沙
410014
)
摘
要
：
为系统解决流域水环境问题
，
践行
“
流域统筹
、
系统治理
”
的理念，
以某市流域综合治理项目为例
，
阐述流
域综合治理一体化管控平台系统解决方案
#
该平台通过建设水质
、
污水管网等监测监控感知体系
，并整合流域水环
境
、
水务及市政相关管理信息资源，
实现流域水质
、
管网等相关信息的实时处理与呈现
，
再经大数据分析
，
为流域
提供实时水质预报
、
预警
！
并实现以目标为导向的智能化运维管理
！
为流域水环境长治久清提供信息化决策支持
#
该平台作为流域综合治理工程的重要非工程措施
，
其设计成果已通过专家评审，
正在推进实施
#
关键词
：
系统解决方案
；
一体化管控平台
；
流域综合治理
Soletion
of
the
Integrated
Management
and
Control
Platform
System
for
the
Comprehensive
Trratment
of
River
Basin
WANG
Rui
1
'
2
,
FENG
Qiyu
1
'
2
,
LU
Yuwei
1
'2
(
P
eo
eincia
oKey
Labo
eato
ey
o
aHyd
eopowe
eDe
ee
oopment
Key
Techno
oogy,
Changsha
410014,
Hunan,
China;
2.
PowerChina
Zhongnan
Engineering
Corporation
Limited,
Changsha
410014,
Hunan,
China)
Abstract:
In
order
to
solve
the
water
environment
problems
systematically
and
practice
the
cencept
of
"Overall
planning
and
systematic
governance"
in
the
basin,
the
system
solution
of
the
cemprehensive
treatment
and
inteyration
centrol
platform
in
the
basin
is
expounded
by
taking
a
city
cemprehensive
watershed
treatment
project
as
an
example.
The
platform
through
the
consteuction
oawateequaoity
and
sewage
pipe
netwoek
monitoeing
peeception
system
and
the
integeation
oabasin
watee
eneieonment,
watee
aa
aies
and
municipao
eeoated
management
inaoemation
eesoueces
eeaoiees
eeao-time
p
eocessing
and
peesentation
oawateequaoity,pipenetwoek
and
otheeeeoated
inaoemation
in
the
basin.
Th
eough
bigdataanaoysis,itpeoeides
eeao-timewateequaoityaoeecastand
eaeoywaeningin
the
basin,
and
eeaoieestaeget-oeiented
inteo
igentopeeation
and
maintenance
management,which
can
peoeideinaoemation
decision
suppoettokeep
thewateeeneieonmentin
thebasin
coean
and
impeoeed
aoe
a
Wng
hme.
As
an
important
non-engineering
measure
of
the
cemprehensive
watershed
treatment
project,
the
design
results
of
thepoataoem
haee
paGGed
the
eapeeteeeiew
and
aee
being
impoemented,
which
can
peoeide
a
eeaeeence
aoethe
Gimioae
compeehenGieewateeGhed
teeatmentinaoemation
appoication.
Key
Word
t;
GyGtem
Gooution;
integeated
managementand
conteoopoataoem;compeehenGieeteeatmentoaeieeebaGin
中图分类号
：
TV212.4
文献标识码
：
A
文章编号
：
0559-9342
(
2021
)
03-0069-06
0
引言
本综合治理的流域是某市重要干流的一级支流
，
得到阶段性改善。
为实现该流域水环境长治久清，
某市政府提出了
“
全流域
、
全河段
、
全天候
、
综合治
是流域生态带的重要组成部分
，
更是某市对接世界
理
”
要求
，
全方位推进该流域综合治理工作
，
切实改
善流域水环境
#
该流域主流自南向北在某市流经
7
镇后汇入干
级城市群的纽带
。
随着经济的发展
，
该流域水环境
在不断恶化
,
2018
年
1
月
〜
7
月
，
国家地表水考核
断面水质类别为劣
V
类
，
部分支流河段水体水质处
""
收稿日期
：
2020-12-30
于黑臭状态
。
所在省人大常委会发布了
“
关于加强淡
作者简介
：
王锐
(
1985
―),
男
，
湖北谷城人
，高级工程师，从
事系统集成
、
信息系统
、
数字管网、
智慧水务方向的策划
、
设计与
项目管理工作
.
水河
、
本流域污染整治的决议
”
等文件
，
要求在
2020
年全面稳定消除该流域黑臭水体
，
水环境质量
水力发电
2021
年
3
月
流
,
流域面积
1
249
km
2
,
某市境内流域面积
601
km
2
,
主干河长
67.5
km
。
为实现流域重要河涌全面
消除黑臭
，
考核断面和入干流断面水质达标
+
类目
标，
政府组织有关单位在对流域现状研判的基础上
，
提出系统治理方案
，
具体工程包括源头雨污分流
、
次支管网完善
、
入河排污口整治
、
面源污染控制
、
支流河涌综合整治
、
生态景观
、
防洪
、
一体化管控
平台等子项工程
。
流域一体化管控平台子项作为流
域综合治理措施之一
，
主要建设内容包括平台软件
开发
、
运营管控中心硬件设施搭建及感知体系建设
。
1
平台总体目标
1.
1
需求分析
针对流域综合治理运维考核达标进行需求分析
：
①
经一年半左右时间的治理
，
考核要求全面稳定消
除黑臭
，
考核断面达到
V
类水标准
，
需对流域水系
关键汇入断面
、
现状黑臭严重断面
、
现状排污总口
断面进行水质的连续监测。
②
本项目
EPC
+
O
的建
设模式需对流域原有的镇街各自管理模式进行创新
，
运营
、
管控必须上升到统筹
、
常态的高度
，
保证流
域水环境的长治久清
。
③
破除流域内市镇之间
、
职
能部门之间的水环境与水务信息孤岛
，
构建流域信
息共享机制
，
提升某市流域管控水平
。
④
原有水质
监测以人工定期采样为主
、
自动监测为辅
，
在数据
处理
、
预报预警
、
污染追溯等方面不能满足流域管
控实时性
、
自动化的需要
；
因此
，
需提高水质、
管
网自动监测水平与人工监管相结合
，
形成覆盖流域
范围
、
完整有效的水质监测控制网
，
建立长效水环
境预警机制
。
⑤
目前使用的管网信息系统在探测数
据与信息业务之间缺少深度融合
，仅用计算机二维
显示替代原有纸图查阅，
污水管网建设管理仍以简
单推理与主观判断为主
1
;
因此
，
需要革新管网数
字化技术体系
，
实现地上地下三维可视
，
并对污水
管网进行实时动态的运行监测。
⑥
远期需对流域生
态景观
、
环境变化进行长期
、
持续的关注
。
1.2
建设目标
创新
“
一张网
、
一张图
、
一中心
、
一平台
”
的顶
层设计
，
打造流域
“
信息数据
、
数字呈现、
业务管
理、
综合服务一体化
”
的管控平台
。
平台集数据存
储
、管理、
交互、
预警预报及综合服务等功能于一
体
，
强化项目建设
、
运维
、
服务全过程管控
，
确保
流域治理
“
五个全
”
。即
，
全流域统筹
、
全流域治
理、全流域监测
、
全天候监督
、
全过程管控
，
从而
满足流域水质达标考核要求
，
并对症施策
，
持续有
效改善流域河涌水质
。
具体如下
：
(
1
)
信息数据一体化
，
具有相关信息的汇集
、
管理
、分析评价和服务的功能
。
如全面查询水质管
网的监测和业务数据
、
运维信息的分析处理等
。
(
2
)
数字呈现一体化
，
具有三维场景与模型
、
现场视频
、
记录影像的直视功能
。
如
GIS
场景、
管
网模型
、
河道实时和录像的视频
、
暗渠管道物探影
像和信息数字编码等
。
(
3
)
业务管理一体化，
具有统一管理所有资源
、
办理流程
、
处理结果的功能
。
如水质考核达标
、污
水管网监测
、
运维日常工作、
资产管理等
。
(
4
)
综合服务一体化
，
具有通过不同权限让
不同对象使用服务的功能
。
如与某市其他信息化
系统互通共享
，
让职能部门考核达标情况，
让镇
街监管运维工作
，
让运维主体分派任务
、
管理操
控等
。
1.3
预期效果
(
1
)
考核达标方面
，
可以实现长期连续的监测
预警
，
通过对水质及流域相关信息的深度整合和分
析评价
，
全天候掌握水质变化趋势。
当发现水质变
差时
，
可分析原因
，
指导处置方案
；
当出现河渠管
网水质超标时
，
可辅助进行定位溯源分析
，
以便采
取应对措施
。
(
2
)
信息化资源方面
，
可做到一数一源
、
一数
多用
、统一呈现。
从市级角度
，
破除信息孤岛
，
实
现信息资源的充分利用
，
让流域治理参与各方通过
信息化手段对流域状况有统一认识
。
(
3
)
流域运维方面
，
可以规范管理和工作流程
。
让管理过程和工作结果可视化
，
让各类资源统筹调
配
，
形成高效便捷的工作模式
。
(
4
)
流域管控方面
，
可升级为某市范围内流域
治理的管控模式
，
实现政企齐抓共管
，
构建环保共
同体
。
1.4
实施路径
平台实施路径
：
①
通过构建测控站网和互联互
通使相关系统数据实现立体感知体系
；
②
基于
GIS
、
数据库等技术
，
通过建模
、编码实现流域和管网的
可视化
、
精细化管理
；
③
通过应用功能软件开发，
构建一体化管控平台软件应用系统
；
④
通过平台不
断的强化和完善
，
协同实践经验的积累
，
逐步达到
流域的信息化
、
数字化管理水平
。
2
系统总体方案
2.
1
平台架构
流域一体化管控平台采用云计算典型架构
，
按
照
“
统一运行环境
、
统一技术标准
、
统一安全保障
、
统一数据中心
、
统一门户管理
”
的要求建设基础
设施体系
、
信息资源体系
、
业务应用体系
、
安全防
第
47
卷第
3
期
王
锐
,
等
:
流域综合治理一体化管控平台系统解决方案
（
5
）
展现层
，
即用户的交互界面
，
平台统一门
护体系和保障管理体系
。
平台架构包括基础设施服
务层
（
IaaS
）
、
数据服务层
（
DaaS
）
、
平台服务层
（
PaaS
）
、
软件应用服务层
（
SaaS
）
和展示层
#
一体化
户
，是政府
、
企业、
公众的服务交互界面
。
2.2
平台安全保障
平台安全保障措施
（
见图
2
）从网络安全防护
、
管控平台在此架构基础上
，
基于微服务开发理念
，
参照
RESTful
、
HTML5
等标准进行开发
,
以统一的
开放式服务实现业务功能模块化
、
组件化
，
降低平
台内部耦合性
，提高平台灵活性和可扩展性
（
见图
VPN
通道数据通信
、用户访问管理
、
应用安全
、
内
容安全
、
接入安全以及应用监控等多方面考虑
。为
保证平台的安全性
，
应达到信息系统安全等级保护
级别二级以上要求
。
1
）
#
（
1
）
IaaS
层
,主要是中心机房与感知体系建设
,
为管控平台的各项应用提供基础设施环境
。
涉及网
单点登录
权限控制
1
行为分析
1
业务监控
络系统资源
、
大容量高可靠的数据存储阵列
、
高性
能的服务器（
计算资源）
、
虚拟化技术
（
对存储数据
分配管理和服务器集群运算处理的弹性扩展与负载
均衡管理
）
#
身份鉴别
服务访问
|服务监控| |安全审计|
（
2
）
DaaS
层
,
主要是数据库的集合
,
包含地理
空间数据库
、
管网数据库
、
基础数据库
、
水质水环
数
据
安
全
境数据库
、
水利
工程数据库
、
运维管理数据
库
和
多
媒体数据库等专业应用数据库及大数据分析数
基础
安全
|网络安全
11
系统安全|
一
数
据
访
问
控
制
一
一
数
据
防
泄
密
一
药
据
隔
离
一
数
据
异
常
预
警
一
一
数
据
备
份
一
药
据
审
计
安全
服务
|安全策略|
|安全事件|
|安全审计|
|安全设备|
|运行监控|
I
态势感知
顾警响应
据库
。
（
3
）
PcS
层
,
主要包括业务管理
、
公共服务
、
图
2
平台安全保障措施
管网监测预警
、
查询统计
、水质分析及地理信息
、
2.3
平台组成
一体化管控平台由平台软件应用系统
、
运营管
控中心和测控站网组成
（
见图
3
）
:
①
平台软件应用
功能包括基础软件、
平台安全管理
、
数据库
、
数据
数据共享交互等应用支撑平台
。
（
4
）
SaaS
层
,
主要包括工程运维管理
、
流域长
效保持等服务功能模块
，
具体提供如运维管理
、水
质应急处置
、
监测预警管理
、
管控调度决策支持
、
采集传输
、系统互通共享等应用
，
以及水环境监测
预警
、
污水管网监测预警
、
运营维护管理
3
大子系
应急抢险管理和监督考核等服务应用
。
J1B
水劳部门
越
r
會
O
£
环保部门
政府部门工程项目部涉水企业
APP
客户疾
展现层
工醛长效彈服务切能模块
第分備
应用层
SaaS
统
一
技
术
标
准
污题分析
管网三维展示
管网运维胃理
封诟大户溯源
莒管理
流域临时补水
环保部门
水务部门
住建部门
強部门
信息部门
安
全
防
监测预警
综合管理
服务间
通信
（
REST+
消亘
队列
）
平台层
PaaS
平台
务
平台
监测琳
管网监涎
预警平台
平台
型信息
平台
享
交换平台
护
体
系
换层
DaaS
T
大数据分析计算
（
HaToop
、
Spark
STORM
）
±1^
锁
（
关库
、
HBase.
NoSQL
HDFS
文件謀
）
基础层
I
物
IaaS
卜
(
NB-foL
GPRS.
3G.
4G
、
彌)
传繇
服务器
移动设备
网帘
云服务雌
宝防设施
图
1
一体化管控平台总体架构
47
4
7
1
水力发电
2021
年
3
月
监测设施
传输网络
中心站系统
互通共享
讦貳-議-解--尿
2G/3G/4G
系统
管网监测预警子系统
运营飭子舷
固定接入
计
"PN
接入
辅助棒
图
3
平台组成
统等
。
②
运营管控中心设施包括数据机房
、
会商室
海量数据进行存储
，
对历史数据进行有效统一的管
及展厅等以及相关计算
、
存储
、
网络
、安全等设施
理
，
形成高效率
、
低冗余的动态存储机制
。
设备
。
③
测控站网包括新建监测站网及已有相关系
统的共享接入
，
其中新建监测站网包括水质
、
污水
管网
、
视频监控站网
，
共享接入信息主要包括河道
、
企业
、
污水处理厂等与水环境相关的信息
。
2.4.2
外部数据互通共享
基于已有信息化系统与平台之间的数据互通共
享、
数据采集不重复建设的考虑
，将某市辖区下的
该流域内已有自动监测站作为平台新建监测站网布
2.4
平台软件开发
平台软件开发以地理信息系统为数据存储与展
设的现状前提
，
以提高信息资源利用效率
，
避免重
复投资
。
为实现该治理流域水环境全面监管的目标
，
通过详细调研和协调确定需要互通共享的外部系统
和数据内容
。
示的基础
，
实现流域动态信息可视化和水环境状态
的实时预测预警
，
系统功能满足业务管理对智能应
用的需求
。
软件开发总体功能
：
平台利用水环境
“
一
基于统一的信息资源标准
、
通信技术标准和数
据接口规范
，
实现河道、
管网
、
污水处理厂等与水
张图
”
建成全面感知水环境的感知体系
，
以信息化手
段感知河道水质
、
管网以及视频等信息
；
通过对水
环境相关信息的互通共享
。
通过对数据的获取
、
清
洗
、
转换
、
关联
、
存储和使用等环节的质量控制
，
实现该流域内相关信息在某市已有信息化系统和流域
务数据资源梳理整合
，
构建流域水环境信息综合数
据库
，
包括基础库
、
监测库
、专题库
，
同时结合关
系型数据库和大数据库两类数据库管理软件形成综
一体化管控平台的互通和共享
。
互通共享软件接口应
基于网络方式
，
采用
Rest
API
或
Web
Services接口
。
合数据库的存储
、
管理容器
。
2.4.1数据库
平台综合数据库从总体结构上分为属性数据库
2.4.3
水环境监测预警与应急处置子系统
通过对河道
、
污染源和污水处理厂等的监测，
和空间数据库两部分
。
属性数据库和空间数据库在
跟踪水质变化趋势
、
同期对比情况及达标率等
，
对
物理部署上可分开
，
但在逻辑上紧密相关
。
尤其是
管网的空间数据与各类属性参数需要通过外键关联
水质进行分析评价
。
通过平台实时掌握水质变化情
况
，
当发生水质异常时
，
系统自动报警
，
并通过现
场视频图像
，
辅助分析排污情况
，
为制定应急处置
措施提供决策支持
。
模式
，
以保持管网数据的一致性和关联关系
。
空间
数据库由支持查询统计与建模分析的管网空间数据
库和用于地图查询显示的基础地理信息数据库构成，
属性数据库部分由与模拟分析紧密相关的参数数据
2.4.4
管网监测预警子系统
该子系统主要具有管网基础信息查询
、
监测预
警信息查询和三维场景漫游等功能
。
基础信息包括
库
、
存储属性信息的业务相关数据库与管网普查数
据库构成
。
管网用途
、
位置
、
埋深
、
管径及材质等
。
监测预警
包括相关指标的变化趋势
、同期对比和达标率等
，
当液位
、水质超标时提供预警
，
可根据工业地块管
污水管网系统数据量大
、
连接复杂
、
隐蔽性强
，
具有动态性
。
为保持管网数据的现势性
、
准确性与
有效性
，
需要建立动态
、
可维护的数据库结构
，对
47
3
网水质站的监测数据
，
对工业废水偷排漏排实现片
第
47
卷第
3
期
王
锐
,
等
:
流域综合治理一体化管控平台系统解决方案
区溯源，
达到考核监督
、辅助执法等目的。
数字化
建模包括地上场景
、
地下管网
、
模型参数识别
，
基
于地理信息
、
管网数据的收集处理
，
利用
GIS
技术
强大的空间数据管理和分析功能呈现流域三维场景
,
地上呈现河湖水系及测控站点的分布
，
地下呈现管
网拓扑
、
空间位置及与地面的相对关系
，
创建高度
沉浸感的虚拟现实环境
。
2.
4.
5
运营维护管理子系统
该子系统具有运维日常事务管理功能
，
包括实
时数据监视
、
设备设施状况
、
各类预警
、
设备运行
、
巡查
、
养护
、人员调度及备品管理，通过信息采集
、
处理
、
统计
、
存储和检索环节的自动化
，
运营维护
管理人员能及时掌握运营情况
，
优化运维内部管理
#
配套开发的运营维护
App
，
能提供基于手机的信息
查询
、
巡查管理
、事件上报和位置服务，
为流域涉
及的水环境
、
水安全及管网等各项治理工程运维管
理工作提供信息化支撑
。
2.
5
运营管控中心
运营管控中心主要包括中心机房
、
会商室及展
厅的建设
，
要求建设在电力供给充足
、
通信畅通
、
交通便捷以及远离水灾
、
地震等自然灾害的地方
。
中心机房：
是整个管控中心的设备间
，
包括配
电
、
布线
、音视频等信息系统基础设施设备
。
会商室
：是管控中心实施监控、
指挥调度的核
心区域
，
为领导会商决策提供的场所
。
会商区域设
置大屏幕显示系统及会议设施设备
。
展厅
：
是宣传展示的区域
，
布置数字化声光电
沙盘展示区
，四周墙面设置展板
，
可通过数字化
、
声光电等方式呈现流域治理历程及治理效果
。
管控中心网络分为互联网外联区
、
DMZ
隔离
区
、
安全管理区和内网服务器区（
见图
4
）
。
互联网
外联区由中心与互联网连接的安全设备组成
，
是外
部监测数据进入管控中心的
“
大门
”
，
允许正常数据
进出，
禁止异常访问
；
DMZ
隔离区有
WEB
应用服
务器
，
为职能部门提供访问中心数据的通道
；
安全
管理区包括数据库审计、
远程安全风险评估等安全
管理设备
，
为机房数据安全提供支持
；
内网服务器
区有管控平台的数据应用服务器
、
视频服务器和存
储等相关设备
，
为平台的数据库、
数字化建模
、
应
用子系统的开发
、
视频监控应用和其他服务提供硬
件支撑
。
2.6
感知体系
流域感知体系主要涉及河道水质监测站网
、
污
水管网监测站网
、视频监控站网以及辅助应急监测
。
2.
6.
1
河道水质监测站网
基于为运维期水质考核提供长期
、
实时的数据
；
数据库审计系统
远程安全评怙系统
图
4
运营管控中心网络拓扑结构示意
在突发污染时
，
为缩小污染源的流域排查范围提供
数据支撑
；
干流及镇街交界已建的
10
个水质监测站
（
市控断面和省控断面）
覆盖面不足
，
不能反映流域
整体水质状况，
无法缩小排查污染范围和程度的现
状
，
在流域内加密水质监测
#
水质监测站建设综合考虑河道枯水期水量有保
障
、
满足水样自动采集要求
、
污染负荷较大、
集雨
面积
＞10
km
2
的一级支流等条件
，
在支流与干流汇
合口和支流行政交界断面新建
28
个河道水质监测站
（
包含
5
个市控断面
）
考核断面水体
V
类达标情况
#
基于干流分段
、
重要一级支流分区的方式监测流域
整体水质状况
；
未设监测断面的一级支流
，
可通过
干流下游分段控制断面对其水质进行综合评估
；
在
一级支流汇入口布设的水质站
，
可分区反映该一级
支流及以下支流汇入干流前的水质状况
（
3
：
#
监测指标和内容以
V
类水考核指标为主（
与已
建的
10
个水质监测站指标基本一致
）
，
包括溶解氧
、
氨氮
、
高锰酸盐指数、
总磷
、
pH
、
温度
、
电导率
、
浊度
、水深
、
视频
。
其中
，
水深是为率定断面污染
物通量的计算需要而设的
。
2.6.2
污水管网监测站网
流域综合治理项
目
对各镇街的
市
政污水管网
进
行源头雨污分流和次支管网改造
，
流域内还有其他
雨污管网
、
工厂接驳等众多管网改造项目
。
污水管网监测站布设
，
依据管网普查成果
，
并
与雨污分流的各镇街地块属性相结合
。
通过在现状
与新增的主干管网分支节点处
、
重点工业地块及城
中村地块次支管网汇集或截流总口处布设污水管网
监测站
，
主要用来监控市政污水管网运行情况
（
淤
堵
、
溢流
）
和工业废水超标直排进入市政污水管网的
47
3
水力发电
2021
年
3
月
情况
。
污水管网监测站包括液位监测和水质监测
。
（
1
%
液位监测
。
在污水管网主干及次支交汇分
界处
、
地块与街道分区控制节点处
，
对污水管网系
统运行状况进行液位监测
，
通过判断前后检查井液
位差是否符合水流特性
，
分析管道通水
、
堵塞及溢
流等情况
。
（
2
%
水质监测
。
基于该治理流域现状及规划与
设计的污水管网
，
综合考虑管网级别
、
节点所属地
块类型
、
工业地块面积大小等因素
。
在污水管网主
干及次支交汇分界处
、
地块分区控制节点处
，
分别
布设管网水质监测站，
将各镇街污水管网系统划分
为不同的监测片区
，
对流域内工业废水超标排放按
监测片区进行监管和溯源
。
①
监测片区划分
，
根据
该治理流域各镇街地块类型及工业区分布情况
，
将
监测片区主要分为城中村等生活区
、
次支管小工业
地块区
；
次支管大工业地块区
、
主干管大综合片区
；
含阳极氧化污染企业及其他重点污染源企业的工业
地块区三大类型
。测站对各类监测片区进行有递进
、
有层次
、
有特征指标的连续监测
#
②
监测指标确定
，
参考
HJ/T
91
—
2002
《
地表水和污水监测技术规
范-⑷和
HJ/S
92
—
2002
《
水污染物排放总量监测技
术规范
》
日中工业废水和水污染物排放总量监测项目
中
，pH
、
COD
均是绝大多数排污类型中的必测项
目
，
而总磷指标是本工程针对阳极氧化污染企业排
污类型的监管
；
因此主要针对
3
种监测指标的组合
搭配分为
A
、
B
、
C
三类污水管网监测站
：
A
类站为
城中村等生活区及小工业地块区汇集总口
，
监测液
位
、
pH
；
B
类站为大工业地块区
、
主干管大综合片
汇集总区汇集总口
，
监测液位
、
pH
、COD
；
C
类站
为含阳极氧化污染企业及其他重点污染源企业的工
业地块区汇集总口
，
监测液位
、
pH
、
COD
、
总磷
。
在某市治理流域多个镇街共新建污水管网监测
站
599
个
。
其中
，
A
类站
407
个
、
B
类站
156
个
，
C
类站
36
个
（
C
类站配套视频监控
）
。
根据上述监测目
的在管网摸排成果的图纸上选择满足测量节点需要
的检查井位置
，
每个测量节点可在平台上对应统计
监测片区的收水面积和管网长度
。
通过污水管网监
测站的建设可整体掌握污水管网系统工业废水直排
超标的情况
，
溯源超标排放工业片区
，
同时对污水
管网系统末端污水泵站
、
污水厂设备腐蚀危害与进
水浓度冲击进行预判
。
2.6.3
视频监控站网
为快速
、
直观掌握水质监测断面
、
干支流河
道
、
河道排口
、
重要站点设施等重点关注区域的设
备安全和水环境情况
，
在河道水质监测站
、
污水管
网
C
类监测站配置视频监控的基础上
，
基于河道
47
3
汛期巡查
、
闸坝工情察看需要
；
在该流域干流及主
要一级支流流经的
7
个镇街城区河段
，
结合排口普
查成果
，
选择排口密集区域
，
共布设
93
个独立视
频监控站
，
对汛期行洪
、
生态景观
、
河道环境进行
视频监控
。
2.6.4
辅助应急监测
为满足流域综合治理和运维管理需要
，
应配备
辅助应急监测设备
，主要包括水质检测车、
无人采
样船
、
遥控测流船
、
航拍无人机
#
在突发污染事件
时
，
可利用应急监测设备立即开展应急监测和相关
事件调查取证工作
，
并且流域的长效保持运维工作
也需要利用专用车辆
、
便携工具
、
特殊设备
，
定期
开展必要的采样和观测工作
。
3
实施情况及初步成效
该治理流域一体化管控平台采用总体设计
、
分
步实施的方式进行
。
总体方案整体设计
，
因建设范
围广
、
涉及部门多
，
并与综合治理进度相辅相成
，
各阶段具体建设内容在与相关职能部门协调确认后
开展
。
总体计划分三阶段实施
：
（
1
%
第一阶段计划
，
基于
2019
年底水质攻坚达
标考核要求
，
选择具有重要性
、
代表性行政交界
、
干支流控制断面，
先行建设
15
个水质站和
4
个
A
类
管网监测站
；
软件开发以满足该治理流域
GIS
展示
和采集监测基本功能为主；
同时
，
搭建临时数据中
心
，
采购集成满足第一阶段使用要求的硬件设备和
基础软件
。
（
2
%
第二阶段计划
，
建设
13
个河道水质监测站
，
结合综合治理中雨污分流
、
次支管网
、
排污口
整治
等管网施工进度
，
建设
445
个管网监测站
（
A
类
286
个
，
B
类
133
个
，
C
类
26
个
%
，
完成应急监测设备
的采购集成
；
软件开发在第一阶段的基础上继续完
成数据库
、
共享交互
、
各业务子系统的全部应用功
能
；
同步完成运营管控中心建筑装修和设施建设
、
设备安装
#
（
3
%
第三阶段计划
，
完成
150
个管网监测站
（
A
类
117
个
，
B
类
23
个
，
C
类10
个
％
建设
，
结合综合
治理中河涌整治
、
景观防洪施工进度
，
完成
93
个视
频监控站的建设
，
完成平台开发工作，
完善平台功
能
，
平台投入运行
。
截止到
2019
年底
，
已完成第一阶段建设任务
，
初步建成流域有代表性的重要控制断面水质监测网
络
，
实现流域人工检测及自动监测水质信息的统一
管理
，
包括数据录入
、
分析
、
评价、
预警
，
以及试
点管网监测站实时数据的采集
、
存储
、
管理
，
为实
现流域水环境监测
、
预警以及第二
（
下转第
97
页
）
第
47
卷第
3
期
文富勇
:
基于
BIM+GIS
的大坝安全监测信息可视化展示技术研究
参考文献
：
:
1
)
文富勇
•
基于云服务的大坝安全监测信息管理与分析研究
:J
)
•
水利与建筑工程学报
，
2020
，
18
(
1
%
:
249-250
，
260.
:
2
)
周果林
，
胡伟
，
熊剑
，
等
•
基于
BIM
+
GIS的城市地下综合管廊运
维管理平台架构研究与应用
［
J
)
•
智能建筑与智慧城市
，
2018
(
1
%
:
65-66.
:3
)
余卓憬
，
郭占池
，
黄克戬
，
等
•
水电工程
BIM
应用现状综述
:
J
)
•
人民长江
，
2018
，
12
(
2
%
:
170-171.
:
4
)
贾玉豪
，
万艳
•
基于
BIM+3DGIS
的大坝安全监测管理系统设计
图
2
图形绘制模块示意
与实现:
J
)
•
陕西水利
，
2020
(
5
%
:
149-150.
:
5
)
苗正红
，
宋宝玉
，
邱中军
，
等
•
GIS
技术在水利水电工程设计中
的应用研究综述
:
J
)
•
地理空间信息
，
2020
(
7
%
:
9-10.
:
6
)
何金平
，
吴雯娴
，
涂圆圆
，
等
•
大坝安全监测系统综合评价
(
I
%
基本体系
:
J
)
•
水电自动化与大坝监测
，
2011
，
35
(
1
%
:
40-43.
:
7
)
陈靖
•
基于云技术开发大坝安全监测系统:
J
)
•
中国科技纵横
，
2011
(
15
%
:
334
，
318.
:
8
)
朱红兵
，
孙志禹
•
溪洛渡拱肩槽开挖质量控制与监测反馈
:J
)
•
水利与建筑工程学报
，
2018
(
4
%
:
109-110.
:
9
)
黄会宝
，
文豪
，
彭勃
.
某水电站工程安全监测自动化系统改造
:
J
)
•
大坝与安全
，
2015
(3
%
:
29-33.
:
10
)
李毅男
，
郭志刚
，
杜一飞
，
等
•
南水北调配套工程安全监测自动
化系统设计
:
J
)
•
河南水利与南水北调
，
2017
(
11
%
:
84-86.
:
11
)
陆纬
，
刘波
，
陈欣刚
，
等
•
大坝安全监测系统主要无线组网策略
图
3
三维可视化展示模块示意
:
J
)
•
水利信息化
，
2017 (
6
%
:
59-64.
:
12
)
魏永强
，
宋子龙
，
王祥
•
基于物联网模式的水库大坝安全监
测智能机系统设计
:
J
)
•
水利水电技术
，
2015
，
46
(
10
%
:
38
监测信息可视化展示
，
能够实现监测信息从二维
空间拓展到三维空间的应用
，
能够快速定位查询
监测仪器基本信息及监测数据
，
更能形象
、
生动
的展示监测信息
，
提高监测管理工作效率
。
未来
39.
:
13
)
王平
，
童顒
，
贾化萍
，
等
•
大坝安全监测系统硬件集成研究及应
用
:
J
)
•
河海大学学报
(
自然科学版
%
，
2007
，
35
(
1
%
:
26-29.
随着信息化技术发展
,
BIM+GIS
技术在大坝安全
监测领域应用将会越来越成熟
，
具有广阔的应用
前景
，
本文研究还不够深入
，
旨在抛砖引玉，以
:
14
)
宋子龙
，
魏永强
，
陈金干
，
等
•
集线式水库大坝安全监测系统设
计
:
J
)
•
传感技术学报
，
2012
，
25
(
1
%
:
145-150.
:
15
)
杨利军
•
天津某基坑开挖引起隧道变形的有限元计算
:
J
)
•
水利
与建筑工程学报
，
2017
，
15
(
4
%
:
138-141.
便更多学者运用
BIM
+
GIS
技术服务于大坝安全
监测
。
(
责任编辑王琪
％
)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))
(
上接第
74
页
)
阶段工作的开展起到示范作用
。
参考文献
：
:
1
)
陈吉宁
，
赵冬泉
•
城市排水管网数字化管理理论与应用
:
M
)
.
北
京
：
中国建筑工业出版社
，
2010.
4
结语
本项目流域一体化管控平台可实现信息数据互
联互通
、
互认互信
、
统一呈现
，
对跨专业挖掘数据
相关性
，
促进环保及相关职能部门的数据互通共
享
，提升水环境分析应用和综合管控能力具有重要
:
2
)
廖正伟
，
胡彦华
，
丁陈
.
智慧水务研究与实践
:
M
)
.
北京
：
科学
技术出版社
，
2008.
:
3
)
环境保护部
•
地表水自动监测技术规范
(
试行
%
:
HJ
915
—
2017
:
S
)
•
北京
：
中国环境科学出版社
，
2018.
:4
)
国家环境保护总局
•
地表水和污水监测技术规范
：
HJ/T91
—
2002
: S
)
.
北京
：
中国环境科学出版社
，
2003.
作用
。
本平台为流域综合治理提供了信息化管理手
段
，
通过平台长期的监管服务
，巩固流域综合治理
和运维的工作成果
；
同时
，
可以升级某市流域管控
模式
，
对某市信息化发展
，
建设智慧城市积累一定
的经验
。
:
5
)
国家环境保护总局•水污染物排放总量监测技术规范
：
HJ/T92
—
2002
: S
)
.
北京
：
中国环境科学出版社
，
2003.
(
责任编辑陈萍
%
.447