城市内涝监测预报预警系统解决方案[86页].docx

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1、城市内涝监测预报预警系统解决方案目录5I总体设计32.1.1 总体思路32.1.2 总体原贝U32.1.3 总体框架42.1.4 系统网络拓扑图.52.2项目软硬件建设方案62.2.2通信方案设计152.2.2.2通信网络设计192.23.1.3数据挖掘与分析3522314事务处理引擎352.23.2排水防涝综合信息管理平台功能3922422系统功能442244彳NsC2.2.4.5.1系统组成732.2.4.5.2系统功能752.2.4.53功能模块7621总体设计2.1.1总体思路为提升城市管理服务水平，增强城市内涝等灾害事件处理及防范预警能力，根据国家及城市管理的相关法律与政策规范，利用

2、云计算、物联网、大数据、图形图像等新一代信息技术，建设包含积水监控及预警、指挥调度、视频会议（会商）、城市内涝模拟的城市内涝监测预报预警系统。通过对城市内涝信息的实时监测、预报预警和管理以及各类IT设施的维护，实现系统的可持续性运营和维护，提高城市内涝灾情处理、分析预报预警能力，为保护人民生命财产、和谐社会做出贡献。2.1. 2总体原则为确保系统的建设成功与可持续发展，按照“高标准、高水准”和“服务政府、方便群众”的建设目标，信息系统设计和建设应贯彻以下原则：1 .统筹规划、统一设计统筹制订城市智慧防汛信息总体规划，做好顶层设计，构建智慧防汛信息信息系统,同时建立和完善数据更新和运营服务体系。

3、尤其是应用系统建设结构、数据模型结构、数据存储结构以及系统扩展规划等内容，均需从全局出发、从长远的角度考虑。2 .统一标准、协同设计结合国家和行业制定的一系列标准，建立智慧防汛信息的数据规范，在统一标准的基础上，开展项目设计，优化和合理配置各类信息资源，整合各相关行业管理部门现有的数据资料，通过系统间互联、数据交换实现城市防汛信息的融合，建成立体覆盖的信息数据体系。3 .继承优化、整建结合总体设计要坚持整合改造与开发建设并重、继承优化的原则。在网络、设备、基础软件、应用软件、数据库和展示层上都要考虑对已有资源的整合，对于能够很好适应当前服务的数据、平台和系统，充分继承其优点；对于需要进行少量修

4、改的，对其进行优化，并纳入项目建设；对于新建设的应用系统，以需求为导向，以应用促发展，充分论证需求和适应性。4 .共享资源、共建共享城市防汛信息实行共同建设，资源共享。根据政府、行业及公众需求，不断更新现状数据、优化服务流程及质量，并提供可扩展的功能接口和应用接口，实现城市防汛信息的资源共享和持续更新。5 .安全可靠、经济实用系统设计和数据架构设计中充分考虑系统的安全性和可靠性，既考虑信息资源的充分共享，也考虑了信息的保护和隔离；系统在各个层次对访问都进行控制，设置严格的操作权限；并充分利用日志系统、健全的备份和恢复策略增强系统的安全性。在设计时采用可靠的技术，系统各环节具备故障分析与恢复和容

5、错能力，并在安全体系建设、复杂环节解决方案和系统切换等各方面考虑周到、切实可行。系统的设计实施在满足防汛应用需求的前提下，面向实际，注重实效，坚持实用、经济的原则，充分合理利用现有设备和信息资源尽量降低建设成本节省项目投资，设计系统性能优良价格合理，具有较好的性能价格比。6 .可扩展性，易维护性在设计时应具有一定的前瞻性，充分考虑系统升级、扩容、扩充和维护的可行性。在硬件、软件、数据库承载能力、业务环节、数据指标、信息量、功能设置等方面具备可扩展性，充分考虑如何大幅度提高业务处理的响应速度以及统计汇总的速度和精度，具备足够的兼容性、可扩展性和易维护性。6.1. 3总体框架城市内涝监测预报预警系

6、统保障体系由基础设施“硬保障”和“软保障”两项基础保障。“硬保障”主要由基础网络、基础数据采集设备组成。“软保障”主要由数据库（空间信息、动态信息和公共信息等三个数据库）、排水防涝综合信息管理平台以及积水监控及预警、指挥调度、视频会议（会商）、城市内涝模拟四大应用系统组成，平台系统总体架构如下图所示。系设用建应统用户层桌面用户监控中心移动APPWeb政策法规体系标准规范体系防合管台水综息平排涝信理业务应用层积水监控及预警系统指挥调度系统视频会议（会商）系统城市内涝模拟系统应用支撑层数据服务引擎事务处理引擎GIS基础服务应用服务引擎数据挖掘与分析统认证及授权三fW三-b三T1.公共信息数据库信息

7、安全体系运营服务体系传输层4GIntemet传输图1城市内涝监测预报预警系统架构图其中，基础设施建设模块包括传感器感知层和网络传输层两个部分；综合信息管理平台集成了空间信息、动态信息和公共信息三个数据库组成的数据管理系统，借助数据云存储、大数据挖掘、数据安全管理、虚拟化服务等技术手段，为四大应用系统服务并实现“状态实时感知”、“资源可视可控”、“响应及时高效”、“措施安全可靠”建设目标；保障体系建设模块主要包括政策法规体系、标准规范体系、信息安全体系和运营服务体系。2.1.4系统网络拓扑图道路积水监测预警系统主要对下穿桥、道路等低洼处进行实时水位监测，同时对积水现场起到现场和远程预警功能；整个

8、系统由中心监控系统和监测站组成，拓扑图如下所示。电子水位计摄像头雨量“ftii主工作站图2城市内涝监测预报预警系统网络拓扑图监测站主要监测下穿桥实时水位、雨量数据，同时当水位达到警戒水位时，摄像头自动录制积水现场视频或抓拍图片，结合水位、雨量等数据一起通过4G无线网络上传至中心监控系统。在下穿桥入口显眼位置，通过1.ED现地屏实时显示下穿桥内部积水信息，提示行人和过往车辆注意绕行或避让。中心监控系统通过平台软件，接收并处理由监测站发来的数据，给决策者提供决策依据。整个系统通过WEB对外发布实时水位信息，可通过网络浏览器、手机APP等途径查看积水位置、实时积水深度、积水现场照片等，为人员和车辆导

9、航提供最佳行驶路径。平台支持远程设定1.ED显示内容和警戒水位的功能。Z2项目软硬件建设方案城市内涝监测预报预警系统主要包括基础设施、平台、应用系统等三方面的建设内容。基础设施建设。建设内容主要为硬件设施，包括传感及视频监控站网建设、移动通信指挥系统、通信网络建设三部分内容所涉。平台建设。建设排水防涝综合信息管理平台主要为软件部分内容，实现数据接入、数据存储、数据挖掘分析、空间信息服务、应用服务管理和统一认证及授权等功能。应用系统。主要建设积水监控及预警系统、指挥调度系统、视频会议（会商）系统和城市内涝模拟系统。积水监控及预警系统：提供监测数据的实时显示、数据智能分析、危险预警、险情应急预案、

10、事故影响范围评估等功能；指挥调度系统：提供防汛管理、险情会商、事故应急处理、移动APP等功能；视频会议（会商系统）：提供实时音视频交互、桌面及程序的共享、同步播放多媒体文件、文件分发、远端会场控制等功能；城市内涝模拟系统：提供降雨计算、地表径流模拟、GIS与SWMM模型的系统集成、基于雨洪模型的内涝模拟等功能。2. 2.1基础设施建设方案基础设施建设主要内容包括38个道路积水监测点、13个下穿立交积水监测点和20个关键部位（位于积水及下穿立交监测点周围排水管网检查井内部）排水流量监测点。关键部位排水流量监测点主要采集流量信息，作为内涝模拟系统重要的数据来源。通过部署道路积水监测点、下穿立交积水

11、监测点、排水流量监测点及预警预报平台，实现雨天积水点水位实时监测以及预警信息发布功能，方便防汛应急等管理部门及社会公众及时了解路况信息，为及时安排抢险队伍就近备勤提供及时准确的决策依据。1、道路积水监测点建设城市道路的主要功能是满足车辆、行人的交通需求，但在超标降雨或周围排水不畅情况下，道路要承担城市行洪通道的功能，因此在可能产生内涝危害时，有些地势偏低或者周围排水情况不理想的路段容易成为易积水点。对这些道路积水点进行积水水位自动监测，将对交通避险、交通疏导和内涝治理提供有力支撑。图3城市道路积水监测点部署方案-光永恒计舞头、太阳版电池板I-RTUttM保M的It波烟亚水门明固定法兰接头图4积

12、水监测原理图道路积水监测点主要包括遥测终端机（RTU）、激光水位计、网络摄像机、雨量计、太阳能电源系统及安装立杆等设备，实现对积水点水位、雨量数据和视频的监测、采集和传输。激光水位计实时采集积水水深数据，并通过RS485总线将数据传给RTU5网络摄像机负责拍摄水位快速上涨过程的视频，RTU的内置4G路由器通过RJ45网口获取网络摄像机视频。水位数据和视频均通过RTU的4G无线网络上传至市城管局监控中心及市数字办智慧时空信息云平台，市城管局可依据实时视频通过应急办统一出口发布人工预警指令。监控中心可根据水位实时测值和设定报警阀值发布预警信息通知防汛应急队伍注意巡查，并可通过公众信息平台发布信息提

13、醒社会大众注意通行安全。鉴于当前城市降雨的时空不均匀性、城市地理环境等多个因素，每个积水监测站点均配置一台翻斗雨量计，用于测量积水点周边的降雨情况，为后续的水文模拟提供降雨量情况，并作为电子水位计自动调整水位采集频率的参考条件之一。考虑到安装立杆的绿化带一般高出路面十几公分的现状，要求道路积水监测点要处理好道路积水水位与立杆上水位监测设备监测面的连通，并保证连通通道不易被杂物堵塞。2、城市下穿立交积水监测点建设分布于城市中的下穿立交和桥涵等低洼路段在遭遇短时强降水天气时会由于排水不畅或者排水能力不足而形成深度积水，轻则阻塞交通，重则危害过往车辆和行人安全。市政、防汛、路政等政府相关管理部门亟需

14、部署能够实时监测下立交积水状况的监测站点。R电也图5城市下穿立交积水监测点部署方案下穿立交监测点主要由遥测终端机(RTU).激光水位计、网络摄像机、雨量计、1.ED显示屏、太阳能电源系统及安装立杆等组成。激光水位计实时采集积水水深数据,并通过RS485总线将数据传给RTU；网络摄像机负责拍摄水位快速上涨过程的视频，RTU的内置4G路由器通过RJ45网口读取网络摄像机视频。水位数据和视频均通过RTU的4G无线网络上传至市城管局监控中心及市数字办智慧时空信息云平台，市城管局可依据实时视频通过应急办统一出口发布人工预警指令。RTU同时可根据水位实时测值和设定报警阀值发布预警信息至1.ED显示屏，提醒

15、过往车辆和行人注意通行安全。3、城市排水井流量监测点建设为提高城市内涝模拟系统的精度，单纯依赖地面积水监测数据还远远不够，地下排水管网的流量信息是城市产汇流的重要组成部分，因此十分有必要对积水点周围的主要排水节点的流量进行监测。排水流量监测点的选址原则。流量监测点应安装于主干道路积水监测点所在封闭排水区域内的干流排水井内，用于提供排水区域的流量进/出情况,与积水水位和降雨量形成联动效果，为后续的内涝模拟提供数据支撑和验证依据。针对排水管网内液体非满管、无压流、多杂质的特殊性，通常用于供水管网流量测量的电磁流量计、超声波（时差法）流量计等均无法实现满足流量测量需求。本项目拟采用针对排水管网流量测量而研发的非满管声学多普勒流量计，通过多普勒效应实时测量排水的断面流速，通过陶瓷压力传感器测量排水水位，然后通过“速度-截面积”法计算得到瞬时流量和累积流量。流量结果通过RS485总线传送至RTU,经由RT