城市治理结构是一个复杂的系统，涉及相关城市管理事务实施的方方面面，包括市政基础设施、公用事业、环卫基础设施、水河、城市管理综合执法以及与城市发展密切相关的其他基础设施和城市综合管理。 其中，水是基本的自然资源，也是生态环境的控制要素，城市的供水排水系统与社会生活和经济发展息息相关，是城市治理不可或缺的重要组成部分。 **总书记指出，“生态文明建设事关中华民族可持续发展和'两个一百年'奋斗目标的实现，保护生态环境就是保护生产力，改善生态环境就是发展生产力”，同时强调树立'绿水青山是金山银山'的强烈意识， 努力迈向社会主义生态文明新时代。因此，优化改造水治理和水管理的技术和方法，实现水资源和环境的可持续发展和利用，是城市快速稳定发展的保证。 全面贯彻党的十九大精神，认真贯彻落实国家信息化政策，围绕“加快建设国家中心城市”战略，依托新兴技术和信息技术，全面提升排水业务管理水平，促进排水治水全面协调发展， 实现智能化管理，从而促进生态文明建设，促进经济社会健康可持续发展。把握智能数字化、物联网、云计算等世界新技术发展趋势，秉承“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念，以排水业务和管理现代化为目标，以加快新一代信息技术与排水产业深度融合为主线， 以“智慧排水”建设为排水管理、河道涌修治、污水拦截管理等业务创新主战场，依托排水管理业务信息化重点任务，着力夯实排水数据体系。创新发展排水传感应用，大力推进排水业务深度应用，实现高效、智能
1.建设目标。
厘清城市排水业务现状，客观总结排水工作面临的问题，分析未来形势，明确城市排水管理信息化的发展方向和建设任务，描绘未来城市“智慧排水”发展蓝图，为排水信息化阶段向智能化阶段迈进奠定坚实基础。
1）以排水问题为导向，通过应用信息化技术和排水业务系统建设，落实管理能力，逐步构建城市排水“全流程业务、设施全覆盖、资源全方位”的管控体系，实现排水行业精细化管理
2）通过一体化信息化管理手段，实现业务管理流程的扁平化和精细化，进一步提高业务管理、问题处理、事件应急响应等业务效率和水平，满足城市发展要求
3）通过信息化推动“智慧排水”管理机制创新，以“长远”落实管理维护责任。
2 设计依据。
gb/t 30269.502-2017 信息技术 - 传感器网络 - 第 502 部分：识别：传感节点标识符的解释。
gb/t 30269.602-2017 信息技术 - 传感器网络第 602 部分：信息安全：低速率无线传感。
gb/t 30269.801-2017 信息技术传感器网络第 801 部分：测试：一般要求
gb/t 30269.803-2017 信息技术传感器网络第 803 部分：测试：低速无线传感器网络。
GB T 35319-2017《物联网系统接口要求》。
GB T 36461-2018 物联网识别系统OID应用指南.
gb/t 36478.1-2018物联网信息交换与共享 第1部分：整体架构。
gb/t 36478.2-2018 物联网信息交换与共享 第2部分：通用技术要求。
DB11 T 1673—2019海绵城市建设效果监测评价规范.
DB11 T 1720—2020 城市雨水管道流量监测基本要求.
SZY 202-2013 监测站建设技术导则
SZY 203-2012 水资源监测设备技术要求
SZY 204-2012《水资源监测设备现场安装调试》。
SZY206-2012 水资源监测数据传输协议
SL651-2014 水文监测数据通信协议
3 设计原则。
1）实时性和容错性。
实时采集现场流量、水位等信息，配合截面数据，可以及时获取流量信息，并存储在业务数据库中。 实时性强，处理效率高，对访问的响应时间短采集接口的实时性较好，可以满足其应用需求。
3）完整性和规范性。
信息的传输和处理遵循标准化协议，以确保信息的相对完整性和一致性。 收集方式和收集设备尽量采用统一的标准和模型，坚持系统的开放性和可扩展性。 建立开放、标准、可扩展、可管理、可升级的实时数据库系统。
5）安全可靠。
在操作中严格权限管理。 系统应提供审计跟踪功能，记录所有用户操作过程，为系统安全问题提供排查依据和手段系统应具有事务日志功能。 确保在恶劣天气条件下正常运行，确保收集和沟通渠道畅通无阻。
章节 系统技术方案。
1 智慧排水业务框架。
基于排水单元划分，实现从边缘到末端的业务管理和责任覆盖;将排水全过程分为源头、终端和末端，作业全过程由物联网传感设备控制，通过信息化建设实现扁平化、精细化管理数据融合驱动运营监控和业务分析，为决策分析提供智能辅助，逐步形成长效运营机制，为排水业务管理提供保障。 如下图所示：
依托“单元划分、数据集成、物联网建设、业务应用、基础支撑”五大建设任务，实现排水业务全流程、设施全覆盖、资源全方位管控的目标，打造全市统一集成、规范化、精细化、智能化的“智慧排水”管理体系。 全面提高水务管理效率和效益，实现水管理的智能化应用，逐渐成为排水系统发展乃至城市稳定发展的保障。 具体规划任务包括：
1、排水单元划分。 通过引入排水机组的概念，建设一条清晰明确的排水机组到线路末端，以落实管道设施对人的责任，为实现精细化管理创造前提和基础。
2、排水基础数据采集、整合和数据库建设。 对现有管网数据、排水户数据、修补计量数据进行全面整合、整理和盘点，根据排水监管和水控需要，构建排水基础和业务数据数据库，为业务发展奠定数据基础。
3.排水动态物联网建设。 在巡检井、水位监测点、污水处理进水口、泵站及力流出水口、截污井、早雨截流井、出河口、巡检井等设置物联网传感设备，构建覆盖面广、动态精准的排水设施感知网络，加强对排水管网运行状态的监测， 为排水业务管理提供实时准确的数据支持。
4、综合排水业务应用体系建设。 基于管网数据和感知数据，结合现有业务信息基础，从排水源管理、管道管理、排水监测、设备设施监测等一系列业务中，为创建新的排水工作形态提供信息手段，构建扁平化、高效化、协调化、联动化的精细化管理模式。 同时，以数据驱动为中心，将业务数据与运营监控数据相结合，构建一体化决策支撑体系，满足宏观管理和统筹管控需求。
5、排水应用基础设施建设。 根据某城市电子政务云平台的信息基础设施，为“智慧排水”相关应用提供基础运行环境，提供统一排水调度指挥中心，便于业务发展。
2 智能排水系统架构。
系统架构涵盖物联网感知、数据接入、数据传输、数据利用与共享、基础设施、数据中心、应用支撑平台、排水专项管理、排水设施管理、排水综合决策与指挥、排水综合配套移动应用等。 同时，通过建立贯穿各级的法律法规、政策体系、运维服务体系等技术法规和机制规范，保障系统安全稳定运行。
图2 城市排水系统框架。
各层具体内容说明如下：
1.物联网感知层。
物联网感知层，主要基于物联网技术，通过传感设备将城市污水、雨水的所有管道、泵站、井口等节点电子化到电子地图上，满足业务发展的需要。
2.基础架构层。
基础设施层是支撑平台应用的软硬件环境，包括机房、服务器、存储设备、网络设备、感知设备等基础硬件设施。 城市“智慧排水”系统的基础设施主要包括云平台资源、电子政务外网、互联网及相关资源，根据城市信息化建设要求采购城市电子政务云平台设备资源，为业务应用系统提供基础运行环境资源。
3.数据资源层。
数据资源层通过数据中心系统实现平台所有信息资源的采集、存储、管理和简单查询应用，为应用系统层提供数据支撑。 数据中心系统主要包括信息资源规划与管理、数据采集与处理、数据权限管理、数据分析应用等功能。
4.应用系统层。
按照城市排水业务全过程管控体系，设施全覆盖、资源全方位覆盖，构建排水、排水防洪、水务工程施工管理、水务管理与发放、审批辅助分析、管道数据管理与更新、排水决策辅助支撑等相关应用建设的全过程管理， 从而实现全市统一集成、规范化、精细化、智能化的“智慧排水”管理体系的发展目标。
5.交互层。
平台支持外部系统的集成应用，可与现有实际排水管理业务、水务业务应用系统进行交互协同，未来逐步形成一体化排水管理系统。
3、智慧排水物联网建设。
“智慧排水”建设项目的感知融合架构包括感知层、网络层和应用层三部分。 感知层类似于获取信息的“感觉器官”，网络层类似于传递信息的“神经系统”，应用层类似于处理和使用信息的“大脑”。
监控类型包括：
1）水位。要了解、掌握和监测排水管网运行水位、泵站运行水位、河道水位等情况，及时发现管道运行水位高、水位突然变化等问题，及时报警掌握交接处管线的运行状态，及时发现管线长期在高水位运行，建立监测信息自动推送到责任单位的机制和流程，从而更好地提高城市排水管理水平。
2）流量流量。监测排水干网、泵站、河道各溢流口水体泄洪流量，实时掌握排水口泄流量负荷，弥补水位监测不足。 同时，通过流量监测，可以间接反映排水管道的淤积情况和泵站的工作状态，为责任单位和责任单位负责人的科学决策提供参考。
3）水质。通过对城市污水管网重点区域水质的实时监测，实现对企业废水、城市污水等重大污染因素的监测，监测点通过远程通信自动采集、处理、存储和传输水质参数，然后由控制中心对接收到的信息进行数据采集、整理和综合分析， 为区水务局及时掌握各区污水处理项目的运行维护情况、运行问题及整改情况提供参考依据。
4）有毒、有害、易燃易爆气体。一方面对井气进行监测，监测重要管道中气体的下限和有毒物质的浓度，并对浓度值进行分析，了解管道目前的环境状况，确保管道维护人员的施工安全。 此外，通过对管道中有毒有害气体的监测，结合水质监测数据，可以进一步分析管道水质的变化，为决策者做出排水管理决策提供科学依据。
5）降雨量。实现降雨信息的统一采集和监测，弥补气象信息的不足，为排涝防汛提供辅助。 根据需求开展降雨信息测量，为未来城市防洪系统功能完善和城市防汛模拟建设提供数据依据。 降雨监测点不仅可以完成降水过程的自动测量和数据采集，还可以实现数据的自动编译和传输。
6）通过监测点的布置，对管网水位、泵站水位、河道水位进行了解、掌握和监测，通过管网水位、泵站水位、排水分区重要节点形象等，了解、掌握和监测河流水位， 以确保有关部门和责任单位能够随时调用相关点的形象。此外，通过监测相邻排污口、重要检查井、地下通道隧道或隧道、水渍点的实时情况，同时结合水位、水质、流量等其他监测数据，可及时发现排水管网问题。
第1章 监控设备选型介绍
1 主要监测设备清单。
2 设备技术参数。
2.1 集成多普勒流量计（排水管网流量监测）。
多普勒流量计基于多普勒原理，采用DSP技术和先进的频谱分析算法，专为水位、流量和流量测量而设计。 设备无螺旋桨、轴承等旋转部件，采用多普勒技术检测流量，无摩擦无惯量，测量点在设备前方，不破坏流场，具有测量精度高、量程宽、感应智能、线性流量测量、不怕泥沙、漂浮物等特点， 读数直观，操作方便，不易损坏。流体力学设计对水体形态影响不大，不影响测量精度。
l 测量指标：水位、水温、流量、瞬时流量、累计流量。
l 测量原理：声学多普勒连续测量。
l 流量范围：002-10ms，精度：1%，分辨率：1mm
l 水位范围：0-5m，精度：5mm，分辨率：1mm
l 水温范围：-30-80，精度：02.分辨率：01℃
l 流量测量范围：0001-99999m h，精度：2-5%（表观截面形状）。
l 电源电压：9-36VDC，功耗：1W
l 通讯接口：RS485 modbus协议。
l 防护等级：IP68
2.2.分布式多普勒流量计（排水管网流量监测）。
声学多普勒流量计是采用先进的信号处理技术研制而成的多点、多层流量分析仪，其最大的特点是可根据需要安装在被测河道的侧面、底部或顶部，可根据现场情况任意设置上下发射或左右发射角度， 从而准确测量从底部到不同深度、不同距离从左到右的数百个流速点数据。
1.主机。 1）数据显示：43英寸全彩屏幕。
2）电源电压：9 18VDC
3）功耗：3W
4）存储：64m（标准）。
5）显示内容：流量、累计流量、流量、液位。
6）输出信号：4 20mA，RS232 485
7）环境温度：-30°C-80°C
8）工作温度：-30°C-80°C
9）相对湿度：10-90%。
10）防护等级：IP65
2.传感器。
1）测量原理：声学多普勒法进行连续测量。
2）测量通道：2通道。
3）测量精度：20%fs
4）流量范围：001m/s~10m/s
5）通道宽度：通道宽度02~2m
6）环境温度：-30°C-80°C
7）工作温度：-30°C-80°C
8）介质温度：0-80
9）防护等级：IP68
2.3 雷达流量计（排水管网流量监测）。
雷达流量计能够快速、稳定、准确地监测河流流量，设备配有垂直和水平角度校正传感器，可以在固定安装和移动（电缆安装）过程中测量可靠的数据。 雷达流量计安装在明渠河道的正上方，用于水文、灌区、环保、城市河流、山洪预警等领域的流量监测。
l 速度范围：002~21m/s
l 测速精度：88mm/s；±1%fs
l 频率：24GHz
l 水位范围：0-45m（其他范围可定制）。
l 测量精度：1mm
l 重复精度：1mm
l 频率：80GHz
l 角度补偿：分辨率01°，精度1°
l 表面流速修正系数：自整定。
l 流量计算模型：水力模型。
l 通讯接口：RS485 modbus协议。
l 电源电压：9 36VDC（最好是12VDC）。
l 功耗：工作电流<80mA，待机电流<50mA
l 波速：9600 115200
l 工作温度：-35°C-70°C
2.4个集成雨量计站。
一体化雨量计站为全自动雨量计站，采用先进的翻斗式雨量传感器雨量计气缸，集成稳定可靠的RTU，负责降雨量计算、存储和远程通信。 对于当前的水利水文降雨监测来说，它是一种超低功耗、高性能、支持多种通信方式和工作方式的自动雨量计站设备。
1）承雨口：内径200+0600mm，外切削刃角度 40° 45°
2）降雨分辨率：02mm（c.2mm系列）。
0.5mm（c.5mm系列）。
1.0mm（c.0mm系列）。
3）降雨强度测量范围：4mm以上
4）翻斗测量误差e： |e|≤4%
5）电源输入：嵌入式锂子电池组，无需外接电源，无需太阳能电池板和电池。
6）工作待机时间：自带电池可维持工作时间3年以上。
7）电池容量：36V 52ah，可接3个6V 100Ah电池，电池可更换。
8）功耗：休眠状态：36v/7ua；数据上报：36v 90mA（平均）。
9）无线传输：全网通4G通讯，兼容2G 3G网络;可定制支持NB-IoT
10）存储容量：16MB;可扩展至 4GB
11）定时误差：10s（10d）。
12）工作环境：温度-30°C+60°C，湿度不受限制。
13）储存环境：温度-40°C+70°C，湿度95%。
14）外形尺寸：直径210mm 高540mm
15）净重：约58kg。
2.5.液位智能井盖终端。
液位智能井盖终端主要是为了解决现有井盖发生异常开孔、位移、倾斜、溢流、损坏等原因，因不能及时处置而造成的人身伤害和财产损失它还集成了超声波液位检测功能，可以检测桥下的地下液位（料位）、路面和积水情况。 监控范围 03-3米，当井下液位或道路水位超过预警值时，系统将报警信号上传至指挥平台，方便工作人员及时快速定位处置。 实现城市井盖数字化信息化管理，实现井盖状态监测、主动报警、巡检管理、事件处置等功能。
本产品采用低功耗设计，采用自主研发的加速度运动传感器芯片，通用设计，可通过标准通信协议扩展其他传感器的信号传输，设备整体采用ABS阻燃材料，防水等级为：IP68。 安装简单，只需在现有井盖上打孔，通过螺栓与井盖连接，安装方便。 实时监测井盖的倾斜度、运动轨迹、溢流情况，当发现异常时，会立即上报给监控平台和APP，并通知相关人员立即处理。
l 终端电源采用符合国家标准的锂电池，正常使用寿命不低于5年。
l 电源电压：36v
l 工作环境温度：-40°C°C
l 工作湿度：95%。
l 角度监控范围：5°-90°
l 精度：1°
l 液位监测范围：03-3米。
l 状态信息上传时间为30秒。
l 防雷性能符合GB9254-2008及GB176251-1998
l 防护等级：IP68标准。
l 外壳材质：ABS阻燃。
l 应用环境：井盖及井下环境状况监测。
2.6.埋地水位监测仪（道路水监测）。
目前，埋地液位监测仪主要应用于城市道路水质监测领域，可实时监测低洼路段积水情况，有效帮助管理人员了解实时积水情况，为城市防灾减灾指挥调度决策提供数据支撑。
1、水位范围：2m
2、水位误差：1cm
3、水位分辨率：1mm
4.数据存储容量：16MB
5、待机电流小于25UA;工作电流小于20mA（不包括通信）。
6、信号穿透：可穿透2m以上道路水。
7、气密性：IP68，能够在1米深的水下连续运行30天以上。
8、外壳材质：不锈钢、工程塑料。
9.支持一台主机对多传感器。
10、传感器电源：DC36v/38000mah
11.主机供电：内置锂电池，充电管理，支持外接太阳能或市电供电。 锂电池为13000mAh
12、待机时间：5年以上无积水。
13、安装方式;采用埋地安装：取孔设备在道路设备安装位置开一个安装孔，孔径10-11cm，孔深12cm
14.传感器与主机之间的通信方式：LoRa无线通信.
15.信号穿透力强，水下1米处通讯正常。
16. IP68防水等级。
2.7 电子草稿调查。
电子水位计是集接触式电感式传感器测量和通讯终端于一体的水位测量装置。 电子水表利用水电导率原理测量电极水位数据，IP68防水等级，支持20cm 40cm 60cm 80cm 100cm 120cm多精度拼接，解决了复杂水位测量场景的需求。 该设备具有稳定可靠、安装方便、自动计量上报等特点，适用于下部道路积水、涵洞、水库、江湖、农用渠、灌溉渠等液位的实时测量。
l 水位范围：40cm、80cm、120cm、160cm、200cm、240cm、280cm、320cm、360cm、400cm
l 分辨率：1cm
l 测量精度：1cm
l 标准电源：DV 12V 05a
l 电源范围：DC 5-16V
l 充电管理：内置充电模块，支持太阳能电池板（标配）浮动电源。
l 电池：内置20000mAh锂电池。
l 外壳防护：IP68等级，外壳与系统安全隔离。
2.8.人孔水位监测
l 特殊防潮处理，产品防护等级IP68，可靠防水密封
l 聚氨酯防水防油电缆，耐各种复杂介质，可靠耐用
l 产品具有结构紧凑、坚固、防腐、抗过载、使用方便等特点。
l 可根据客户要求配置防雷模块。
城市排水管网预警系统建设.
城市排水管网监测预警系统是立足于排水业务现状，以降低城市排水管网损耗为核心，充分利用GIS、物联网、移动互联网、监测、模型分析等技术，通过对影响城市管网排水安全的各项关键指标进行全面监测， 结合现有业务资源、信息资源驱动业务发展和设施管理，综合运用数据挖掘和分析技术，实现排水预警监测数字化、智能化运营管理、管理流程精细化，为排水系统安全、可靠、高效运行提供管理和技术支持， 为 Macro DRA 提供辅助支持
1 总体框架。
系统依托物联网云的模式，采用“一中心、一张图、一网、一平台、一套保障体系”的机制，建立水利数据中心，形成排水地图，整合信息传输网络，整合为单一平台，从而在一套保障机制下实现“分散应用-统一处理”。
系统整体框架采用分层设计，自下而上为六层，包括感知层、支撑层、网络层、数据服务层、应用层、交互层，每一层都设计符合法规标准体系，在同一个安全保障体系下运行。 感知层实现前端数据的自动采集，前端数据由各种智能传感器和移动设备组成支撑层为系统的运行提供基础的软硬件环境，主要由基础设施和基础软件组成网络层实现系统信息的传输，主要由Internet和GPRS组成数据服务层集成系统监控数据，与外界共享数据，建立完善的系统数据库，为应用层提供数据服务应用层深度整合挖掘业务资源和数据资源，为系统终端用户提供定制化的应用服务交互层是系统最终用户与应用系统之间的交互，最终用户包括决策负责人、主管、员工、系统管理员等。
2 功能设计。
2.1 工作平台。
工作平台为用户提供关键任务和关键信息，实现排水管理概览、多角度展示、多界面入口、全方位覆盖的一体化呈现，并以文字描述、数据、可视化图形等多种方式进行展示。 针对不同层级、不同区域的员工，工作平台自动划分为分层展示，显示用户管辖范围内的数据内容，提供用户权限范围内的系统功能，支持用户自定义配置主界面功能。 通过工作台，用户可以查看未决事项、事件处理的最新进展、通知公告、风险排查、官网评估结果、OA文档等信息，并可通过该模块进入相应的详细界面，从而解决问题，有效提高工作效率。
2.2、管网综合监测。
管网综合监测作为日常系统的主要界面，实现排水管理概况的一体化呈现，多角度展示，多界面入驻，全方位覆盖，并采用文字描述、数据、可视化图形等方式进行展示，从而展示所有管网数据、实时监测数据， 报警数据、风险点分布、事项处理进度、人员和物资分布等信息在地图上，并通过相应的模块进入详细界面，还支持在地图上查看相应的报警。风险数据的细节。
2.3、实时监测预警。
实现管网多源监测数据的展示，支持空间数据的制作和搜索分析，预设周期内的降雨阈值和管道流量阈值，系统具备根据设定条件自动判断是否生成告警的能力。声音等方式提示预警，并可显示预警相关信息，支持一键向相关负责人发送报警信息，也支持将误报信息手动关闭并通知相关负责人进行核实，同时可对指定时间段的预警信息和预警信息处理进度进行统计。
2.4 运行风险分析。
运行风险分析主要是分析管网的全流状态，找到管网的排水风险点，通过多点联合监测找到管网的渗漏区间，在地图上全面展示排水管网的综合运行状态。
2.5、管网评价优化。
管网评估与优化是基于历史预警和风险分析数据，对管网现状进行多维度分析评价，根据评价体系自动生成管网优化建议，系统支持现有管网设计优化报告的录入和管理。
2.6. 协助调度决策。
辅助调度决策主要实现应急预案的分析、应急预案的优化、辅助调度方案的管理，在地图上展示物资、装备、人员的分布和数量，支持物资装备人员的部署路径规划，为调度决策提供技术支持。
2.7 事故调查与评估。
对发生的重点事故进行调查和评估，评估和追溯事故损失，跟踪和监督重点事故的处置进度。
2.8.大屏幕全面显示。
大屏综合展示系统主要解决专题汇报、示范宣传、信息异构系统集成等问题，辅助领导动态了解排水管理整体情况。 系统定制多功能模块的一体化信息交互服务，采用显示大屏或触摸大屏交互设备，丰富信息接入方式，提升领导决策体验。
2.9 基本数据管理。
对系统基础数据进行统一管理，支持各类基础数据查询统计，支持增、改、删等基础操作。
2.10 系统管理。
对用户、角色、菜单、服务、地图、日志等进行全面管理
2.11 移动应用程序
搭建配套的移动APP，实现移动办公和远程指挥，确保领导随时随地掌握动态信息，辅助科学决策，提升排水管理水平。