3李萌-軟硬一體化的排水在線監測技術及其應用V2-5月成都-.pdf

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1、軟硬一體化的排水在線監測技術及其應用北京清環智慧水務科技有限公司浙江清環智慧科技有限公司 李萌 技術咨詢部經理1.排水在線監測的需求與現狀2.排水在線監測的硬件與保障3.排水在線監測的原則與方法4.排水在線監測的應用與案例數據管理決策監測感知智慧排水在線監測需求重大工作政府巨額資金投資建設海綿城市建設、黑臭水體整治、排水內澇防治、城鎮污水處理提質增效決策診斷需求城市內澇污染等應急實踐 均需要 及時、有效、準確 的排水管網監測數據作為決策診斷依據 z現代管理需求智慧城市運營與管理各個城市亟需建設可持久化運行的排水管網在線監測網絡，對排水管網診斷管控 城市內澇 安全隱患水環境污染城 市 病智慧排水

2、在線監測需求建立城市排水信息系統的迫切需求全國城市市政基礎設施建設“十三五”規劃等明確要求建設城市排水信息系統。第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要為生態環境保護提供了方向指引和行動指南。智慧排水在線監測需求多項政策文件、技術標準明確要求 1.0.4 排水工程應加強科學技術研究，優先采用經過實踐驗證且具有技術經濟優勢的新技術、新工藝、新材料、新設備，提升排水工程收集處理效能和內澇防治水平，促進資源回收利用，提高科學管理和智能化水平，實現全生命周期的節能降耗。2.2.15 排水工程應設置檢測儀表和自動化控制系統，并應采用信息化手段提供信息服務。2.3.3 城鎮雨水管渠和污水管道應定期進行檢測

3、和評估，并應根據評估結果進行維護保養、整改或更新。3.1.1 雨水系統應包括源頭減排、雨水管網和排澇除險設施等工程性措施和應急管理等非工程性措施，實現內澇防治和徑流污染控制的目標，并應保證系統的穩定運行。4.2.4 既有污水管網應根據管道檢測評估結果進行改造和完善，修復破損管道，消除雨污混接和城鎮污水收集設施空白區。合流制排水系統應通過雨水源頭減量、截流、調蓄、溢流口改造和溢流污水處理等措施控制溢流污染。城鄉排水工程項目規范（GB 55027-2022）全文強條智慧排水在線監測需求獲取準確信息發出有效指令在線監測設備 要求：軟硬一體、即裝即用、云端管理、智能在線 指標：液位、流量 雨量、水質可

4、視化軟件系統 要求：清晰可視、多源數據集成系統診斷、設施調度指令反饋優化、自動迭代改善 模塊：資產管理、預警報警模擬診斷、運行維護調度控制、效果評估智能設施與裝備 要求：互聯互通、遠程操控穩定可靠、能力匹配 類型：小型閘閥、分流導流裝置、一體化智能泵站、多功能調蓄池、無人值守污水廠 要求：專業適用、動態響應、多維組合、安全保障、分步迭代、專家運維 功能：瓶頸診斷改善、運行風險可控、設施智能調控、系統效能提升智慧排水持久化運行智慧排水在線監測現狀城市排水信息化管理模式升級的本質需求基于紙圖和計算機簡單輔助的原始管理模式階段一基于GIS技術和管網基礎數據集成的專業管理模式階段二基于在線監測和數據分

5、析的綜合管理模式階段三基于智能感知和數據驅動的系統管理模式階段四基于廠網一體化智能控制和城市水資源宏觀調控的智慧管理模式階段五一線城市基于在線監測和數據分析的綜合管理模式階段三階段四智慧排水在線監測現狀分布式系統，節點多，關系復雜 vs 預算有限數據少工況惡劣，對設備性能和實施要求高 vs 認知不足數據差價值低數據量大復雜，但無法充分利用 vs 分析技術初級科學、系統的監測方案可靠的設備和專業的團隊實用的數據應用模式1.排水在線監測的需求與現狀2.排水在線監測的硬件與保障3.排水在線監測的原則與方法4.排水在線監測的應用與案例數據管理決策監測感知排水管網在線監測對硬件的高要求 現場工作環境惡劣

6、，設備防護等級要求高 防潮、防水、防爆、防腐，經久耐用 工況復雜多變，準確測量難度大、干擾多 優良傳感器件、專業適用算法、實際工況修正 多點散布，安裝運維成本較高 高穩定性、低故障率、長時間持續工作 監測點可能會發生變化和遷移 可移動性，便捷安裝，不斷流、不破路需要高質量、高品質的監測設備產品使用專業化的排水管網在線監測設備高性價比、軟硬件一體化、高度產品集成的系列化排水管網監測儀表=產品定義+先進架構+專業模具+物聯網框架+傳感技術+核心算法+無縫集成+云平臺軟件?；具m用于排水系統的復雜惡劣環境，滿足排水大部分工況要求，需要提高耐用度。滿足實際淺流、非滿流、滿流、倒灌等多變現場實際工況的要

7、求，需要提高靈敏度。監測設備典型安裝場景設備安裝現場照片全生命周期的數據質量保障研發環節自主自主知識產權，迭代改進，經過第三方機構檢測；設備原理具有可靠性，分辨率和穩定性不斷提高。生產環節建立試驗檢測裝置，規范生產過程，全面檢測儀表質量；每臺設備均通過完整全面的質檢過程，保證出廠精度。安裝環節工程經驗積累，形成標準化安裝流程，確保安裝正確；通過標準化工具箱，為高質量數據采集提供現場保障。管理環節數據平臺集中管理，及時發現儀表狀態故障或數據異常；對問題及時作出響應和處理，保障數據采集質量。維護環節周期性的設備巡檢、清淤，必要時進行現場數據標定；通過持續的維護，保證監測設備運行的穩定性和連續性。液

8、位測量：多點校準及溫度漂移修正技術根據壓力芯體的非線性特征，借助專業化高精度壓力檢測臺，通過五點多段校準，不僅可以保障水位測量的精度，也可以實現寬溫度條件下的漂移補償，有效控制零點漂移，確保壓力式液位儀監測數據的準確性。寬溫補技術實現低溫漂，同比降低66%五點多段校準法傳統兩點校準法壓力芯體特征曲線深度形變兩點法五點法全量程測量精度提高，測量誤差同比降低60%高精度壓力檢測臺THWater探頭點速度流速探頭獲得掃描斷面的速度分布規律獲得某個收到反饋信號的隨機點速度斷面快速掃描速度信號強度曲線速度權重分布圖時間穩定的平均速度 隨機的點速度速度流速測量：全斷面快速掃描及速度權重測量多重工況條件下的

9、修正算法集成探頭介入水體流速影響修正探頭安裝偏移影響修正安裝桿介入水體流速影響修正流體溫度流量影響修正現場二次儀表修正探頭流線型設計嚴格的出廠檢測流程和標準流量探頭壓力校準殼體灌膠流量實驗臺中繼板功耗測試短距通訊測試溫濕度校準裝置超聲探頭校準水質探頭校準耐壓測試儀壓力探頭校準淋雨裝置電池充放電裝置通訊模塊老化測試模擬流量管道模擬降雨裝置第三方認證與測試1、防水防塵測試 IP682、防腐蝕測試（鹽霧試驗）3、本質安全防爆測試 Ex ia IIC T3 Ga4、中國質量認證中心CQC認證5、北京市計量器具型式批準認證6、歐盟CE產品認證7、北京市新技術新產品認證8、CNAS高低溫測試（-2070）

10、9、流速誤差認證=0.028m/s（華東水文所）10、流量誤差認證=0.5%FS(北京計量院)專業化標準化的安裝與運維保障專業人員現場標準作業1.排水在線監測的需求與現狀2.排水在線監測的硬件與保障3.排水在線監測的原則與方法4.排水在線監測的應用與案例數據管理決策監測感知監測布點方案制定的必要性排水管網節點數量眾多篩選具有代表性的關鍵監測點10km2科學的監測方案區域面積排水管線長度檢查井個數監測費用總計代表性經濟性有用性將監測點布置在哪里是最經濟有效的？投入多少資金開展監測是最合理的？為實現目的，需布置多少個監測點？每個點均監測，在價格上不可接受！約100km約3000個根據需求，制定經濟

11、可行的監測方案監測布點方案制定的技術要求監測布點方案制定的技術路線需求導向分區分類系統布局逐點確認迭代優化建管并重明確監測目的和需求關注點不同，監測點位置設置有所差異！監測目的監測意義概述監測點監測指標應急預警對內澇、溢流等事故進行及時的預警預報易澇點、關鍵點液位雨污混接識別雨季污水系統中的雨水量分析旱季雨水系統中的污水偷排管網主要節點流量戶線監管對重點排水戶進行實時動態的監控管理排水戶排口流量、水質提質增效泵站、污水廠監測調控提高排水系統運行效率泵站、污水廠進出水口流量模型應用支持排水管網建模工作的有效開展排口為主流量、水質現狀評估運行負荷的監測評估輔助管網長期運行管理管網主干節點流量環境質

12、量入河排口監測保障城市水環境質量排口流量、水質監測布點方案的一般情況排水系統本身層級分明，不同層級中發生問題的影響范圍不同源網站廠河合理選擇最佳監測模式對于大量設置但對監測頻次及代表性要求不高的點位，可采用便攜式設備進行瞬時數據的監測，或采樣送實驗室檢測對于為滿足模型需求和考核需求所設置的點位，只需要短期數據，采用臨時監測，安裝設備一段時間后，收集到足夠數據后拆除。對于為滿足日常監管需求所設置的重要點位，需要長期的連續數據，采用固定監測模式，采集連續實時在線監測數據。對于大量設置的、需要長期實時數據的、但對數據連續性要求不高的點位，采用輪換監測模式，定期人工更換設備的位置，滿足數據要求。臨時監

13、測輪換監測固定監測瞬時監測采用合適的監測方式達到預警或診斷目的，提高監測設備的使用效率，用更少的設備臺數覆蓋盡量多的監測點位1.排水在線監測的需求與現狀2.排水在線監測的硬件與保障3.排水在線監測的原則與方法4.排水在線監測的應用與案例數據管理決策監測感知軟硬一體化、即裝即用的Web數據平臺用戶便捷登錄、不需要復雜系統集成、設備安裝后馬上看到數據、專業化的視圖界面。數據異常識別與質量評估數據質量評估滿分，無需優化數據質量評估經常低于80，考慮更換點位數據質量評估在80到100之間，建議優化安裝方式異常類型基本表現缺失數據無數據異常零值不應出現0值處出現0值異常非零值應該為0值處不為0值超閾值超

14、過量程異常波動變化幅度高于設定閾值異常不變值數據一段時間不變化清晰的數據呈現與專業的可視化圖表直觀專業可配置業務連接排水管網在線監測典型應用來源：政策文件、標準規范、行業需求內容：管網問題排查診斷，排水智能智慧管理排水在線監測十大需求：現狀評估：排水管網的運行情況如何？風險診斷：管網日常運行面臨哪些風險？雨污混流：下雨時有多少雨水進入管網中？旱季入滲：哪些區域的外水入滲最嚴重？模型應用：排水管網模型需要怎樣的數據？城市管理：智慧城市的排水感知層如何建設？應急預警：能否及時報警提醒內澇、坍塌等事故？戶線監管：如何做好對重點排水戶的監管？泵站調控：如何設計科學的泵站調度策略？績效評價：怎樣驗證與評

15、估排水管網建設效果？晴天雨天 晴天高負荷管道：占比16.3%，管道總長23.08 km說明管道排水不暢，反映管道中的功能性缺陷 雨天高負荷管道：占比69.5%，管道總長98.39 km，反映以雨水入污為主的管道結構性缺陷監測數據分析案例：運行負荷分析監測數據分析案例：應急預警處置提前預警，避免下游泵站自控失靈造成潛在溢流事故監測數據分析案例：管道排查養護分區監測診斷評估：污水管晴天滿管流，流速低，液位長期高于下游干管堵塞點精準排查：在檢查井 JCJ004083 起利用清淤車吸淤，清除管道中淤積的泥沙，但水位仍未降低鉆孔探查下游檢查井，最終清理檢查井 JCJ006022 中的堵塞段監測數據分析案

16、例：入流入滲排查監測點編號服務面積(km2)中雨時的雨水入污量/萬方164.140.92 172.173.29 181.70.06 362.680.09 381.10.49 390.230.04 44.835.47 192.260.20 210.784.13 401.080.28 410.660.57 441.491.15 206.491.50 20.10.03 32.410.12 223.360.33(CK)錯口 29%(SL)滲漏 14%(ZW)障礙物 57%(CK)錯口(SL)滲漏(ZW)障礙物 發現三塊雨水入污問題嚴重，面積7.78 km2，70%的雨水入污來自于僅20%的管網里。檢測

17、排水管道45段，總長度為1942.6米，減少了CCTV檢測費用。監測數據分析案例：改造效果評估改造過程中改造過程中雨污混接場景實可視化雨水管旱天出現持續污水排出，日均流出量為574噸/天。污水管雨天水量增加，3場降雨形成總增加量為7600噸。改造后改造后雨水旱天不出流是否就達標?雨水管旱天無污水流入，該地塊分流改造效果好。污水管雨天入流量增加228噸，是旱天4倍，改造驗證不達標?；谡鎸嵄O測數據評估不同時期改造效果可視化及定量展示改造后效果主管改造前，雨天入流量達1500噸，存在明顯雨污混接問題。主管改造后，基本無雨水混入，改造效果好。監測數據分析案例：更多實戰案例積累公眾號亂彈、案例冊分發、

18、專題線上會議、線下技術交流等等公司情況簡介 北京清環智慧水務科技有限公司 專注于排水管網在線監測及智慧排水技術的研發。自主研發了THWater系列化的排水系統專用監測儀表，擁有專用儀表生產工廠，核心儀器已經獲得計量器具型式批準，取得了本安防爆合格證，通過IP68、IP65、防腐測試，掌握多項專有軟硬件技術，擁有110余項知識產權。實施合同數超過400項，具有10000余臺排水監測設備安裝及長期運行經驗；北京市“專精特新”小巨人。參與編制10項以上國家及行業標準，發表論文100余篇。城市排水防澇設施數據采集與維護技術規范GB/T 51187-2016 海綿城市建設評價標準GB/T 51345-2018 內澇防治系統數學模型應用技術規程（T/CECS 647-2019）海綿城市監測技術標準（在編國標）城鎮排水管網在線監測技術規程（T/CECS 8692021）T H W a t e r 智 慧 排 水 在 線 監 測 設 備 及 解 決 方 案辦公地址：北京市海淀區硅谷亮城8號樓6層西區工廠地址：寧波市鄞州區姜山鎮雁湖路721號辦公電話：010-86463977 Email： 網站：http:/掃一掃關注