智慧海绵城市:监测评价体系整体解决方案

   行业应用方案     2019-04-17     秀方案    新烽光电    410    0    
核心提示:无论是内涝防治、黑臭水体治理,还是海绵城市规划设计及建设、评估,乃至未来智慧城市的建设,都需要有全面、致密、
一、方案简介
无论是内涝防治、黑臭水体治理,还是海绵城市规划设计及建设、评估,乃至未来智慧城市的建设,都需要有全面、致密、大量的城市水文监测数据和先进模拟仿真技术作基础支撑,唯有如此,决策才有据可依,规划设计才会合理,建设过程才可追溯,实施效果才会长久。 
 
鉴于监测数据和模拟仿真技术对于城市规划、建设、运行的重要性,基于新型的测量传感设备,合理布设各类海绵体监测站点,依托城市水文模拟仿真软件,通过物联网、云计算和大数据平台,构建智慧海绵城市(Smart Sponge City,缩写为SSC)监测评价系统整体解决方案,完成对城市水循环过程的全方位立体监控,解决“有多少水、水在哪里、往哪里去”的问题。
 
二、系统组成
“智慧海绵城市”监测评价系统拓扑图
haimianchengshi.png
“智慧海绵城市”监测评价系统由四部分组成:传感层、传输层、平台层以及展示层。传感层主要包括流量传感器、水位传感器、雨量传感器、水质分析仪、土壤墒情传感器、空气温湿度传感器、下渗率传感器和视频采集摄像机等组成,主要功能是实时在线采集流量、水位、雨量、土壤墒情、渗透率、空气温湿度、水质以及视频等信息。传输层由专用RTU和电信公网组成,主要功能是实时读取和处理各类传感器数据并将数据传输到平台层。

平台层主要包括综合信息管理系统,对接收到的信息进行收集、存储、整理、分析,并以数据为基础对“海绵城市”经低影响开发设施改造后的效果进行评估。展示层主要由控制中心展示屏和现场LED屏等组成,支持远程定时更新数据,其最核心的功能在于向公众快速、真实的展示“智慧海绵城市”运行情况,模拟“海绵城市”两水分配形式和运动状态,从而对“海绵城市”建设成果进行评价。

三、系统特点:
“智慧海绵城市”监测评价系统综合管控平台利用自动和远程监测技术、通信及计算机网络技术、空间地理信息技术、物联网技术、云计算技术等,建设综合管理平台,实现“海绵城市”建设信息化管理、自动化监测、实时化调度、科学化决策、网络化办事、规范化服务。
 
该评价系统建立城市水系统模型,对现场采集的数据资源进行梳理,完善共享与交换平台,建设一个完整、规范的数据中心,将数据规整入库,建立统一稳定的模型数据交换机制。通过历史降雨资料电子化、历史降雨样本统计分析、暴雨模型研究,同时结合排水数据录库、管渠模型搭建、港渠模型搭建、湖泊模型搭建等,建立2D模型;通过地表高程数据处理、下垫面解析建立3D模型。模型应用于“海绵城市”排水系统模拟计算评估、雨水系统模拟计算评估、合流制系统雨天溢流计算评估、实时预警预报、排水系统优化运行以及规划方案校验,最终实现“海绵城市”的监测评价系统的模型化和可视化。
 
四、平台功能
海绵城市综合信息管理平台,面向业务领导及时掌握海绵城市建设进展信息的需求,是海绵城市项目信息、考核信息、规划信息、事实监测统计信息、法律法规等综合信息的有机组合,并基于海绵一张图GIS平台,展现各类海绵城市专题图,是海绵城市建设成果的直观展现平台,还实现了建模、科研等成果在海绵平台上的应用与对接,同时相关信息也可以通过手机APP等平台得以展示和进行监控。
平台功能.png
 
、硬件产品:
1.激光水位计
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型号:WGX20-A-1
规格:Φ110mm、Φ75mm      
量程:5m、10m、20m、30m、40m
精度:±3mm          
分辨率:1mm            
供电:DC6V~26V
功耗:测量<100mA(12V),待机<9mA(12V)
接口:RS485接口标准Modbus-RTU协议(可选4mA~20mA)
储存温度:-30℃~65℃(无凝露)  
工作温度:-20℃~60℃(无凝露)
光束角:小于0.01°           
盲区:<5cm
 
2.容栅式雨量计
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型号:XF-SRY-1
承雨口径:Φ200.60mm        刃口锐角:40°~45°        测量精度:0.1mm
示值误差:一次性降雨≤10mm,误差≤±0.2mm
          一次性降雨>10mm,误差≤±2%
雨强范围:0.01mm~4mm/min(允许通过最大雨强8mm/min )
工作电压:DC10V~24V
功耗:
静态:≤0.4w                       
瞬间动态:≤3.6w
环境温度:0℃~50℃            
相对湿度:<95% ( 40℃ )
尺寸重量:Φ680mm×232mm
 
3.多普勒超声波流量计
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型号: XF-LSX-1
流速:流速范围:0.02m/s~5m/s,流速精度:1.0%,流速分辨率:1mm/s
水位:水深测量(超声波水位计):0m~5m,分辨率:1mm,精度:±1cm
      水深测量(压力水位计):0m~5m,分辨率:1mm,精度:±1cm
温度测量范围:0℃~60℃   温度分辨率:0.1℃
流量范围:0.001m³/s~1000m³/s ,分辨率:0.0001m³/s,流量精度:测量流量的±3%                   
电源:直流10V~14V或者交流220VAC                  
防护等级:IP68(探头)                                             
工作温度:0℃~60℃                             
储存温度:-20℃~85℃
输出信号:RS485接口标准Modbus-RTU协议(可选4mA~20mA)
适用场景: 可测量各种截面的满管、非满管、明渠、河流、污水排放渠或管道(下水道)流量,可测试正向或反向流速与流量
采用双水位(压力与超声波)传感器设计,避免由于水面波动,漂浮物,水底淤积等影响。 

4.遥测终端机(RTU)
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型号:XF-RTU-N
供电范围:DC6V~26V
待机电流:< 0.9mA(12V)
工作电流:< 6mA(12V)
工作温度:-30℃~60℃(无结冰)
工作湿度:< 95%RH(无凝露)
存储温度:-40℃~80℃
外形尺寸:172x114x33mm(长x宽x高)

特点:
符合《SL180-2015 水文自动测报系统设备遥测终端机》相关要求。
符合《SL651-2014 水文监测数据通信规约》要求。
一体化设计:集成DTU通信模块,支持GPRS/CDMA2000。
支持外置DTU或北斗通信模块,覆盖范围广。
工业级设计:金属屏蔽外壳,抗干扰。
接口丰富、标准、易用,支持常用以及定制传感器,兼容modbus-rtu、4~20mA、SDI、脉冲信号等。
大容量数据存储空间,内置存储可存储20年数据,支持最大128GB存储卡扩展。
多种通信方式:可支持GPRS、CDMA2000、GSM短信等。
低功耗设计:待机功耗<0.9mA 。
本地配置方式:所有参数现场均可配置 。
远程管理功能:可以远程升级以及配置、重启等,方便易用。
人性化功能:自动话费查询,信号强度上报 。
设备采用Micro  USB接口,无需RS232转换模块,直接与笔记本进行通信 。
安全报警功能:支持柜门开启报警 。
支持同时向三个中心站发送报文与短信。
 
 
5.墒情传感器(土壤温湿度传感器)
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型号:XF-S-CG
湿度测量原理:FDR频域法              湿度测量参数:土壤容积含水量θV
湿度单位:%(m³/m³)                  湿度量程:0%~100%(m³/m³)
湿度精度:±2%(m³/m³)               温度范围:-30℃~70℃
温度精度:±0.5℃
测量区域:90%的影响在围绕中央探针的直径为3cm、长为6cm的圆柱体内
稳定时间:通电后约1秒                响应时间:响应在1秒内进入稳态过程
密封材料:ABS工程塑料                探针材料:不锈钢
电缆长度:标准长度10m ,最长长度400m
 
 
6.浊度分析仪
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测量性能
量程:0~100NTU,0~500NTU,0~1000NTU,0~4000NTU
分辨率:小于100NTU,0.1NTU; 大于100NTU,1NTU
精确度:读数的±2%,10NTU 以内时误差不大于 1NTU
24h漂移:±5%
标定:出厂标定,一年无需校准,可现场标定
可靠性:MTBF≥1440h
环境温度:-5℃~50℃
光路:90度和135度双路散射光
输出:数字接口: RS485/MODBUS协议
供电:直流供电:直流12V,允许波动±15%
材质:不锈钢探头
 
六、建设案例
武汉海绵监测建设
武汉海绵试点地点为临江港湾,监测数据有水位、流量、PH、SS,雨量,并以KT展板的形式于试点区展示宣传系统组成和主要设备,实时采集的数据可通过手机、平板APP或者web端查询,系统可实现查询站点管理信息、站点分组管理以及报表查询,并将数据导出等功能。
武汉海绵城市监测试点.png

重庆海绵试点建设
重庆海绵城市监测与信息平台:共十个站点,完成流量、悬浮物信息采集、传输等功能,数据展现在APP与WEB平台上。
重庆海绵城市试点.jpg
 
深圳海绵试点
深圳海绵试点监测:试点于深圳大学土木学院,监测参数为流量、液位、温湿度、土壤墒情,完成从水信息采集、传输到数据展现的基本功能,能用APP或网页查看数据。
深圳海绵城市试点.jpg

镇江海绵试点监测
镇江市海绵城市径流监测系统第一期共有4个站点:江滨新村2个(采用涡轮流量计监测盲管出口流量)、中山桥1个(采用多普勒超声波流量计监测雨水排口流量)、江滨泵站1个(采用多普勒超声波流量计监测雨水排口流量+采用污泥浓度计监测SS)。监测参数:流量、SS、土壤墒情等。可以用手机APP和PC端网页看数据。
 镇江海绵城市试点.jpg

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本文标题: 智慧海绵城市:监测评价体系整体解决方案

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