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【中國環(huán)保在線 污水處理】在水環(huán)境綜合治理的要求下，智慧水務興起，通過全面的感知、廣泛的互聯、智能的決策、主動的公眾服務備受關注。園區(qū)水務智能化管理在集中和集約的基礎上，發(fā)展得尤為明顯。不過，真正的一體化智慧水務仍需加把勁。
要治水先“用腦” 海綿化應用加速智慧升級
本文以西安某園區(qū)為例，探討了基于海綿城市理念的智慧水務解決方案，并且評估了智慧水務的效果。智慧水務由感知層、傳輸層、數據層、業(yè)務層和智能分析層構成，其中計算機模型包含水動力模型、內澇模型和活性污泥模型。智慧水務系統可為該園區(qū)水景實現水質和水量的正常供應，以及景區(qū)內內澇預警和調劑功能，提高了決策支持系統和智慧水務沙盤。
1 項目背景
園區(qū)位于西安周邊，總面積14.09km2，基本呈矩形。
根據規(guī)劃，園區(qū)污水處理廠出水須達到一級A標準，即100%須進行深度處理，此標準幾乎等同于再生水水質指標。故再生水處理率為100%，其可利用規(guī)模為2萬m3/d。再生水的回用有3個去處：農田灌溉、城市綠化用水和河道景觀補水，規(guī)劃園區(qū)景觀水體補水水源為再生水，不低于Ⅳ類水標準，由于再生水執(zhí)行的是一級A標準，其中的各項污染物指標仍然高于地表水劣Ⅴ類水，需要對補水量和補水點進行評估。
另外一方面，由于氣候變化導端氣候增加，要使得發(fā)生城市內澇防治標準(50年一遇24h)以內的暴雨時，城市不發(fā)生內澇災害，規(guī)劃整個園區(qū)設置1座雨水排澇泵站，規(guī)模9.0m3/s。由于景觀水系中規(guī)劃了游船等設施，要求防澇標準內，水系水面變化幅度盡可能小。
擬通過智慧水務系統實現以下目標：
(1)對園區(qū)的海綿城市的規(guī)劃進行評估，實現園區(qū)水務管理智慧化。
(2)利用數學模型的方法研究再生水污染物質在景觀水系中的濃度分布，為補水量和補水點管理提供支撐依據。
(3)通過降雨徑流模型，管流模型，河道模型和二維地面漫流模型，模擬在不同降雨工況條件下，內澇可能產生的風險，對雨水防澇泵站進行管理，確保景觀水系水位穩(wěn)定，以利旅游開發(fā)。
(4)對于建設好的設施和設備進行合適的調度運營，搭建基于海綿城市設施的傳感器，通訊網絡，水文模型的智慧水務系統，本研究對此智慧水務系統的效果做了初步展望。
2 園區(qū)智慧水務方案
結合園區(qū)海綿城市監(jiān)督與考核需求，園區(qū)智慧水務規(guī)劃建設相關信息化系統，信息化系統將按照總體規(guī)劃、分步實施、統一標準、信息公開、資源共享的原則逐步發(fā)展成為一個綜合的智慧水務管理平臺。系統將以更加精細和動態(tài)的控制方式管理供排水系統的整個生產、管理和服務流程，以流程標準化、管理精細化和決策智能化為建設目標，實現對供排水設施的全面、動態(tài)化管理，實時監(jiān)控排水管網的關鍵點、自動預警等。充分利用互聯網、物聯網技術和云技術，進行服務效能整合與升級、加強資源整合與共享，實現節(jié)能減排，提高資產運維管理效率，進而提高水務行業(yè)的信息化管理水平。智慧水務監(jiān)控中心及相應沙盤規(guī)劃設置在規(guī)劃展覽館內。
2.1智慧水務特點
作為有效提升園區(qū)水務管理和服務水平的創(chuàng)新技術，園區(qū)智慧水務方案具有以下區(qū)別與傳統的水務管理模式的特點：
(1)支持更全面的感知。通過運用各種感知技術，全面感知園區(qū)的各個方面水務和海綿的相關信息，通過遍布于園區(qū)所有涉水區(qū)域，尤其是海綿設施、污水處理廠、泵站、管網、下立交、河道等關鍵區(qū)域的傳感器與智能設備將組成物聯網，實時對水資源流動全過程進行測量、監(jiān)控與分析，做到變被動為主動、全面感知。
(2)支持更廣泛的互聯互通。運用網絡、通信、交互、集成、移動等技術，信息孤島和業(yè)務隔閡將被打通，實現涉水信息之間的無縫連接，從供水到排水，從排水到污水處理，從污水處理到中水，從中水到河水，從河水到雨水，從雨水到水資源，整個的水體循環(huán)都能夠在智慧水務里面進行互聯互通，有利于園區(qū)水務運營管理者掌握水務運營管理全貌，也有利于當地居民便捷接收信息，終達到水務管理與服務的有機、協同化運作。
(3)支持更深入的智能決策。智能決策不是某個環(huán)節(jié)的智能化，而是深入結合大數據技術，運用數據挖掘、知識發(fā)現、專家系統等人工智能技術，為水務運行管理工作提供強大的決策支持，強化水務運行管理的科學性和前瞻性。同時，智能決策還意味著系統對某些事態(tài)進行預處理并自主做出決策。
(4)支持更主動的公眾服務。利用物聯網、無線網、移動互聯網等先進技術，使相關服務信息能夠迅速傳遞到每個需要知悉的人員以達到系統支撐的更主動的公眾服務。通過智能服務系統的建設，使整個服務過程可視化、可管理、可追溯，實現社會服務的主動化，從而實現對公眾服務能力提升的有力保障。
2.2園區(qū)智慧水務系統構成
智慧水務信息系統采用多層結構與具體應用支撐相結合的設計方式，分別是感知層、傳輸層、數據層、業(yè)務層和智能分析層。
2.2.1感知層
感知層作為信息采集、交換服務的基礎，通過覆蓋園區(qū)的監(jiān)測設備、移動終端、傳感器成為為智慧大腦提供外部信息的感官觸角，在智慧水務建設中具有基礎性地位。本項目感知層—涉水監(jiān)測體系中，測量儀器有多個模塊。
2.2.2傳輸層—通信網絡
傳輸層通過互聯網、通信網等基礎傳輸網絡實現信息資源的共享和交換，針對互聯網、移動無線專網等不同范圍網絡平臺提供相應的隔離措施與安全保障。智慧水務通信網絡主要是利用通信公司建立的移動無線專網，結合園區(qū)的行業(yè)局域網進行數據信息的傳輸和共享。
2.2.3數據層—涉水綜合數據管理
數據層完成對感知層來源數據、管網基礎數據、綜合業(yè)務數據及其他平臺涉及數據的匯集、共建共享與更新維護，為上層業(yè)務集成與應用提供完整的數據分析依據。在智能應用層中對涉水業(yè)務的管理、運營工作中各類事務特征和變化規(guī)律進行抽象描述和規(guī)律研究，用系統功能滿足業(yè)務管理對智慧的需求，同時承載智慧水務系統的各類資源、目錄與存儲發(fā)布信息，為各相關用戶提供城市管理公共資源。
涉水綜合數據管理將基礎空間數據、管網數據與業(yè)務數據進行統一匯總，既可以對現有各業(yè)務支撐系統專題數據進行整合，又可無縫獲取智能應用產生的各類決策支持信息，從而實現整個水務數據的流轉、匯集、共建共享與動態(tài)更新。同時，還可通過智慧水務運營管理平臺對城市綜合管理及其他市政領域(如燃氣、照明等)進行在線數據發(fā)布服務、市政基礎設施數據的交換與共享，以此滿足智慧城市遠期發(fā)展的需要。
涉水綜合數據管理將充分考慮園區(qū)水務運營服務模式和服務內容的實際需求，在不改變原有數據庫和信息系統的情況下，有效解決多源、異構和海量數據的交換和共享。通過WebService技術和基于JSON、XML格式的數據服務規(guī)范接口，遵循OGC的WMS網絡地圖服務與WFS網絡要素服務標準，解決了異構數據庫之間的互通互訪，能夠提供排水數據服務、功能服務、業(yè)務位置服務、服務管理以及多場景可擴展的SOAP和REST的訪問接口系統框架，為智慧水務應用的構建提供了理想的數據和功能環(huán)境。
