一、方案背景

隨著城市化進程的加速，城市排水系統面臨著前所未有的挑戰。極端天氣頻發導致城市內澇災害屢見不鮮，老舊排水管網老化破損引發污水滲漏、雨水排放不暢等問題，不僅影響城市正常運轉，還威脅著居民的生命財產安全和生態環境。傳統的排水管理方式依賴人工巡檢，存在效率低、實時性差、覆蓋范圍有限等弊端，難以滿足現代化城市對排水系統精細化、智能化管理的需求。

在此背景下，構建智慧城市排水遠程監控系統，借助物聯網、大數據、云計算等技術，實現對城市排水系統的全面感知、實時監控、智能分析和高效調度，成為提升城市排水管理水平、保障城市水安全、建設宜居智慧城市的必然選擇。

二、系統總體設計

1、設計理念

本智慧城市排水遠程監控系統以 “感知全面化、傳輸穩定化、管理智能化、服務高效化” 為核心設計理念，立足城市排水系統的實際運行需求，打破傳統管理的信息孤島，構建一套覆蓋排水管網、泵站、污水處理廠、河湖水位等全要素的一體化監控管理平臺，為城市排水管理提供全方位、多層次的智慧化支撐。

2、總體架構

系統采用分層架構設計，從上至下分為感知層、傳輸層、平臺層和應用層，各層之間相互協同，確保系統穩定高效運行。

感知層：作為系統的數據采集終端，是整個監控系統的基礎。通過在城市排水管網關鍵節點、雨水井、污水井、排水泵站、污水處理廠、河道湖泊等區域部署各類傳感器和監測設備，實現對水位、流量、流速、水質(pH 值、溶解氧、濁度等)、井蓋狀態、泵站設備運行參數等關鍵數據的全面采集。主要設備包括超聲波液位計、電磁流量計、水質傳感器、智能井蓋、視頻監控攝像頭、泵站 PLC 控制器等。

傳輸層：負責將感知層采集到的數據穩定、高效地傳輸至平臺層。本系統采用 “有線 + 無線” 相結合的混合傳輸方式，有線傳輸主要采用光纖網絡，用于大數據量、高穩定性要求的場景，如污水處理廠、核心泵站等;無線傳輸則采用 4G/5G、NB - IoT、LoRa 等技術，適用于分布廣泛、布線困難的監測點，如分散的雨水井、管網節點等，確保數據傳輸無死角、不中斷。

平臺層：是系統的核心中樞，承擔數據存儲、處理、分析和決策支持等功能。平臺采用云計算架構，具備強大的彈性擴展能力，可容納海量監測數據的存儲與管理。通過數據清洗、融合、挖掘等算法，對采集到的原始數據進行加工處理，生成有價值的信息，如管網擁堵預警信息、泵站運行狀態評估報告、水質超標告警等。同時，平臺內置地理信息系統(GIS)，將排水設施的地理位置、運行數據等直觀地展示在電子地圖上，便于管理人員實時掌握全局情況。

應用層：面向不同的用戶群體，提供多樣化的智慧應用服務。主要包括排水監控中心大屏展示、移動端 APP、Web 管理后臺等，覆蓋日常監測、設備管理、應急調度、數據分析等多個場景，滿足城市水務管理部門、運維單位、相關政府部門等不同用戶的使用需求。

三、系統核心功能

1、實時監測與數據采集

系統通過感知層的各類設備，實現對城市排水系統各關鍵指標的 24 小時不間斷監測。水位監測可實時掌握管網、河道、泵站水池的水位變化，及時發現水位異常上漲情況;流量監測能夠精準統計污水排放量、雨水下泄量，為管網負荷分析提供數據支撐;水質監測可實時監測污水中的 pH 值、化學需氧量、氨氮等關鍵指標，一旦超標立即觸發告警;設備監測則對泵站的水泵、閥門、風機等設備的運行電流、電壓、轉速、故障狀態等進行實時監控，確保設備正常運行。所有監測數據實時上傳至平臺，更新頻率可根據實際需求靈活設置。

2、智能預警與告警通知

平臺基于預設的閾值和智能分析算法，對監測數據進行實時研判，一旦發現異常情況，立即觸發多級預警機制。預警級別分為一般預警、重要預警和緊急預警，對應不同的處置流程。告警通知方式多樣化，包括平臺彈窗提醒、短信通知、APP 推送、語音電話等，確保相關負責人在第一時間收到告警信息。例如，當管網水位接近警戒水位時，系統發出一般預警，提醒運維人員關注;當水位超過警戒水位，可能引發內澇時，發出緊急預警，并自動推送至應急指揮人員，為快速處置爭取時間。同時，系統會自動記錄告警信息，包括告警時間、地點、原因、處置情況等，形成完整的告警臺賬，便于后續追溯與分析。

3、遠程控制與智能調度

管理人員通過應用層的管理平臺或移動端 APP，可實現對排水設施的遠程控制。對于泵站設備，可遠程啟動或停止水泵、調節閥門開度，根據管網水位和流量情況，自動或手動優化泵站運行方案，實現水資源的合理調度;對于智能井蓋，可遠程控制井蓋的開啟與關閉，在應急排水時，遠程打開特定區域的井蓋，加快雨水排放，同時避免人工操作的風險。此外，系統可根據實時監測數據和歷史數據，通過智能算法自動生成最優調度方案，如在暴雨天氣來臨前，提前排空泵站水池、調度管網預留排水空間，提升城市防洪排澇能力。

4、GIS 地圖可視化管理

系統集成 GIS 地理信息系統，將城市排水管網、泵站、污水處理廠、監測點等所有排水設施的位置信息、屬性信息與運行數據關聯起來，在電子地圖上進行可視化展示。管理人員可通過地圖直觀查看各設施的分布情況、實時運行狀態，點擊任意設施圖標，即可查看詳細的監測數據、設備參數、歷史記錄等信息。同時，支持地圖縮放、平移、搜索等功能，可快速定位目標設施，方便管理人員開展日常管理和應急處置工作。此外，系統還可在地圖上展示管網流向、積水區域、預警范圍等，為決策分析提供直觀的可視化支撐。

5、設備運維與資產管理

系統具備完善的設備運維管理功能，可建立詳細的設備檔案，記錄設備的型號、安裝時間、維護記錄、檢修計劃等信息，實現設備全生命周期管理。平臺可根據設備的運行時間、運行狀態等數據，自動生成設備維護提醒，提醒運維人員按時進行保養、檢修，減少設備故障發生率。同時，系統支持資產管理功能，對排水管網、設備等資產進行分類管理，統計資產數量、分布情況、使用年限等，為資產更新、改造提供決策依據。

6、數據分析與報表生成

平臺具備強大的數據分析能力，可對歷史監測數據進行多維度分析，包括趨勢分析、對比分析、關聯分析等。通過分析管網水位、流量的變化趨勢，可預測管網的運行負荷，為管網改造、擴容提供數據支撐;通過對比不同區域、不同時間段的水質數據，可分析污染源分布情況;通過關聯設備運行數據與故障記錄，可找出設備故障的規律，優化設備運維策略。此外，系統支持自動生成各類報表，如日報、周報、月報、年報等，報表內容涵蓋監測數據匯總、設備運行統計、告警處置情況等，可直接導出打印，為管理決策提供標準化的文檔支持。

7、應急調度與協同處置

針對城市內澇、管網破裂、水質污染等突發事件，系統具備完善的應急調度與協同處置功能。一旦發生突發事件，系統可快速定位事發地點，自動調取周邊的監測數據、設備狀態、救援資源等信息，為應急指揮提供全面支撐。同時，平臺支持多部門協同辦公，可通過系統將應急指令、處置方案快速下發至相關單位和人員，實現信息共享、協同作戰。在應急處置過程中，管理人員可通過視頻監控實時查看現場情況，遠程指揮調度，提高應急處置效率，最大限度地減少災害損失。

四、系統優勢

1、全面感知，覆蓋無死角

采用 “有線 + 無線” 混合傳輸和多樣化的監測設備，實現對城市排水系統從源頭到末端的全要素、全方位監測，涵蓋管網、泵站、河道、污水處理廠等各個環節，徹底改變傳統人工巡檢覆蓋范圍有限的局面。

2、智能高效，降低管理成本

通過自動化監測和智能分析，減少人工巡檢的工作量和人力成本，同時提高管理效率。智能預警和遠程控制功能可快速發現并處置問題，避免故障擴大化，降低運維成本和災害損失。

3、穩定可靠，數據傳輸有保障

采用成熟穩定的傳輸技術和云計算架構，確保系統 7x24 小時不間斷運行，數據傳輸穩定、安全、不丟失。同時，系統具備較強的抗干擾能力，可適應復雜的城市環境。

4、靈活擴展，適配未來需求

系統采用模塊化設計和云計算架構，具備良好的兼容性和擴展性。隨著城市排水系統的不斷完善和管理需求的提升，可靈活增加監測點、擴展功能模塊，無需對現有系統進行大規模改造，有效保護前期投資。

5、直觀易用，提升管理體驗

系統的可視化界面和簡潔的操作流程，降低了使用門檻，管理人員無需專業的技術知識，即可快速上手操作。移動端 APP 的應用，讓管理人員隨時隨地掌握排水系統運行情況，實現移動辦公，大幅提升管理便利性。

五、實施保障

1、技術保障

組建專業的技術研發團隊，團隊成員涵蓋物聯網、大數據、云計算、GIS、水務工程等多個領域，具備豐富的項目經驗，可為系統的開發、部署、維護提供全方位的技術支持。同時，與行業內知名的設備供應商、軟件服務商建立長期合作關系，確保系統所采用的技術和設備處于行業領先水平，并及時獲取技術升級和售后服務。

2、資金保障

積極爭取政府專項財政資金支持，將系統建設和運維費用納入城市水務管理年度預算。同時，可探索多元化的資金籌集模式，吸引社會資本參與項目建設，確保項目資金充足，保障系統建設順利推進和長期穩定運行。

3、人員保障

開展針對性的人員培訓工作，對水務管理部門、運維單位的相關人員進行系統操作、設備維護、應急處置等方面的培訓，提高工作人員的專業技能和操作水平。建立健全人才激勵機制，吸引和留住專業技術人才，為系統的長期穩定運行提供人才支撐。

4、制度保障

制定完善的系統運行管理制度、數據安全管理制度、設備維護制度、應急處置預案等一系列規章制度，明確各部門、各崗位的職責分工，規范系統的使用、維護和管理流程，確保系統有序、高效運行。同時，加強數據安全保護，采取加密傳輸、權限管理、數據備份等多種措施，防止數據泄露、丟失和篡改。

智慧城市排水遠程監控系統的建設，是推進城市水務管理數字化、智能化轉型的重要舉措，有效解決傳統排水管理中存在的效率低、響應慢、管理難等問題，顯著提升城市排水系統的運行效率和應急處置能力，為保障城市水安全、改善生態環境、建設宜居智慧城市提供強有力的支撐，為城市水務管理提供更優質、更高效的智慧解決方案。