余凱華

（上海市城市排水有限公司，上海市 200233）

蘇州河沿岸排水泵站放江水質(zhì)水量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

余凱華

（上海市城市排水有限公司，上海市 200233）

上海中心城區(qū)尤其是蘇州河沿岸多為合流制排水泵站，汛期初期雨水放江情況下的短時(shí)水質(zhì)狀況仍然不容樂觀，缺乏有效的監(jiān)測(cè)與控制。為此，闡述了擬在蘇州河沿岸排水泵站開展水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究工作，主要包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案、建設(shè)內(nèi)容及系統(tǒng)的功能等。該系統(tǒng)的建成將實(shí)現(xiàn)對(duì)蘇州河沿岸排水泵站放江水質(zhì)水量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，為后續(xù)工程性措施及優(yōu)化泵站運(yùn)行提供依據(jù)，為上海建設(shè)“智能蘇州河”提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與技術(shù)支撐。

合流制排水泵站；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；初期雨水；水質(zhì)水量

0　引言

蘇州河作為橫貫上海中心城區(qū)的主要河道，承擔(dān)著防洪除澇、生態(tài)景觀、旅游航運(yùn)等重要功能。目前，蘇州河沿岸多為合流制排水系統(tǒng)，采用強(qiáng)排水模式，設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期偏低，尤其是在汛期初期雨水經(jīng)市政泵站直接排入河道的城市面源污染，對(duì)中心城區(qū)的水系水質(zhì)沖擊較大，短暫黑臭現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。2014年上海發(fā)布了推進(jìn)智慧城市建設(shè)行動(dòng)計(jì)劃（2014-2016），其中重點(diǎn)專項(xiàng)之一——“智能化城市生命線”中指出，要深化智能水網(wǎng)建設(shè)，推動(dòng)新興信息技術(shù)在供水安全、防汛、水資源與環(huán)境生態(tài)一體化管理等方面的深度應(yīng)用，建設(shè)水資源管理信息平臺(tái)和供水調(diào)度刮玻璃信息平臺(tái)，提升對(duì)全市水安全保障、水資源管理的支撐能力。對(duì)放江水質(zhì)水量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是了解泵站放江污染狀況的主要手段，是指導(dǎo)初期雨水治理設(shè)施建設(shè)和運(yùn)行的主要依據(jù)，也是評(píng)價(jià)初期雨水治理設(shè)施、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益必不可少的基礎(chǔ)資料。為此，上海提出了擬在蘇州河沿岸排水泵站建設(shè)水質(zhì)水量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為蘇州河水系全方位監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、事前預(yù)警、事中評(píng)價(jià)、事后評(píng)估的業(yè)務(wù)應(yīng)用試點(diǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與輔助決策。

1　建設(shè)目標(biāo)

蘇州河沿岸排水泵站放江水質(zhì)水量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用GIS技術(shù)、SCADA技術(shù)、有線/無線通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，在對(duì)蘇州河沿岸泵站基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)、泵站水質(zhì)水量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集入庫(kù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)蘇州河沿岸30座泵站水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)運(yùn)行的數(shù)字化管理。建成一個(gè)為蘇州河防汛與水環(huán)境保護(hù)的運(yùn)行、建設(shè)規(guī)劃與運(yùn)行管理決策提供服務(wù)的，集中管理于上海市城市排水有限公司，應(yīng)用分布于各監(jiān)控管理部門以及相關(guān)單位的，內(nèi)容涵蓋蘇州河沿線泵站放江水質(zhì)水量自動(dòng)監(jiān)測(cè)，具有國(guó)際領(lǐng)先水平的城市排水系統(tǒng)防汛與水環(huán)境保護(hù)的監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)將為全面實(shí)現(xiàn)蘇州河沿岸泵站放江水質(zhì)水量自動(dòng)監(jiān)測(cè)、運(yùn)行調(diào)度與管理業(yè)務(wù)信息化和自動(dòng)化提供海量數(shù)據(jù)，推動(dòng)“智能蘇州河”的建設(shè)。

2　總體方案

該系統(tǒng)總體架構(gòu)由現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)、通訊網(wǎng)絡(luò)、管理應(yīng)用平臺(tái)三部分構(gòu)成，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及硬件架構(gòu)如下圖1所示。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站的在線監(jiān)測(cè)儀表與通訊控制器是以總線方式連接（主要以485為連接端口）?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站與監(jiān)測(cè)中心連接方式可有兩種：其一，采用GPRS進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸；其二，采用企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，建立有線網(wǎng)絡(luò)傳輸。兩種方式在項(xiàng)目實(shí)施中根據(jù)實(shí)施情況采用其中一種方式。采用無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，由于需和外網(wǎng)連接，故需要增加防火墻和路由器設(shè)備[1]。

3　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容主要包括水質(zhì)水量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，水質(zhì)水量自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制化數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)、以及管理應(yīng)用平臺(tái)。

圖1　系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和硬件構(gòu)架

3.1水質(zhì)水量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

（1）水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

依據(jù)蘇州河沿岸泵站工藝流程及其平面和剖面布置資料，構(gòu)建適合不同泵站類型的自動(dòng)化水質(zhì)分析和水樣采集的進(jìn)水系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由進(jìn)水防護(hù)網(wǎng)罩、進(jìn)水管路、反沖洗管路、進(jìn)樣水箱、溢流管路等部分組成。根據(jù)路徑最短原則和需取有代表性的水樣原則，選取污水混合最均勻、顆粒物和懸浮物垃圾不堆積、廢水有一定流動(dòng)性的位置開孔，并根據(jù)泵站開啟水位和關(guān)泵水位參數(shù)，設(shè)置管道鋪設(shè)深度，并設(shè)置備用管道。取水管設(shè)置雙管，管徑初定為50 mm。排水管設(shè)置距離取水管至少1 m，并設(shè)置在取水管下游，以免緩沖水箱的排水對(duì)取水產(chǎn)生影響。排水管的深度要注意集水井內(nèi)水位參數(shù)，不能形成水封，以免水箱內(nèi)水無法順利排出。所有管道接口均采用由令或法蘭接口，便于檢修，并設(shè)置人工維修球閥[2]。

（2）水量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

根據(jù)對(duì)30個(gè)泵站的情況的排摸，每個(gè)泵站的進(jìn)出水管徑均在1 200 mm以上，安裝管道式的電磁流量計(jì)基本不具備條件（管道式電磁流量計(jì)一般適合口徑100～500 mm的有壓力滿管管道流量的測(cè)量，且超大口徑一方面價(jià)格很高、安裝施工很難，另一方面調(diào)試很麻煩，對(duì)安裝條件也有很多限制）[3]。超聲波適用于建有尺寸固定的、明渠式的流量測(cè)定，泵站放江以泵排形式強(qiáng)排河道，且出水構(gòu)筑物靠近蘇州河防汛墻，再建測(cè)量槽不適宜。多普勒流量計(jì)和泵排流量計(jì)算對(duì)比見下表1。從兩種流量監(jiān)測(cè)方法多方位對(duì)比結(jié)果，以及考慮項(xiàng)目實(shí)施特點(diǎn)出發(fā)，建議流量測(cè)定方案以泵排流量計(jì)算為首選，多普勒流量計(jì)備選。

表1　多普勒流量計(jì)和泵排流量計(jì)算對(duì)比

3.2自動(dòng)化控制與數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)

（1）遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制：具備遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制水質(zhì)水量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備的旱流、降雨等各類運(yùn)行模式的功能。

（2）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸：具備實(shí)時(shí)上傳水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)泵站水量水質(zhì)監(jiān)測(cè)信息的采集與入庫(kù)。

根據(jù)蘇州河沿線泵站水質(zhì)水量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前端自動(dòng)化水質(zhì)分析設(shè)備設(shè)置情況，并結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行安全、穩(wěn)定監(jiān)測(cè)功能，數(shù)據(jù)通訊內(nèi)容設(shè)計(jì)如表2。

3.3管理應(yīng)用平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

管理應(yīng)用平臺(tái)是一個(gè)多級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接的、具有分布式體系構(gòu)架和多種功能的監(jiān)管信息、分析與發(fā)布的管理系統(tǒng)，將為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、運(yùn)行管理、信息發(fā)布提供統(tǒng)一的操作管理平臺(tái)，同時(shí)作為輔助決策的基礎(chǔ)。作為整個(gè)系統(tǒng)中監(jiān)管信息、分析與發(fā)布平臺(tái)，是一個(gè)集成了GIS技術(shù)、SCADA技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、Web Service等多種技術(shù)的應(yīng)用發(fā)布平臺(tái)，以各類基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、水量水質(zhì)專題數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)施屬性數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，擁有實(shí)時(shí)信息查詢、綜合信息分析、統(tǒng)計(jì)報(bào)表和專題圖輸出、各類信息的發(fā)布等多種功能。

（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示功能：可通過現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端觸摸液晶顯示屏實(shí)時(shí)顯示設(shè)備信息，實(shí)時(shí)顯示的數(shù)據(jù)信息包含水泵、取樣泵、自動(dòng)采樣器運(yùn)行狀況，各儀表及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備供電狀態(tài)，各儀表及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備通訊狀態(tài)，儀表小屋室內(nèi)溫度、濕度信息，放江量過程數(shù)據(jù)。

表2　數(shù)據(jù)通訊內(nèi)容

（2）歷史數(shù)據(jù)查詢功能：可通過現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端觸摸液晶顯示屏實(shí)現(xiàn)歷史報(bào)表、趨勢(shì)調(diào)用功能，為日常維護(hù)提供有效依據(jù)。主要數(shù)據(jù)內(nèi)容包括：儀表小屋室內(nèi)溫度、濕度信息，各儀表及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備歷史供電信息，各儀表及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備歷史通訊情況，水泵、取樣泵運(yùn)行時(shí)間信息等等，放江量過程數(shù)據(jù)。

（3）實(shí)時(shí)報(bào)警功能：可通過監(jiān)視終端發(fā)出警報(bào)聲音和系統(tǒng)報(bào)警標(biāo)識(shí)，進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，主要報(bào)警信息有：儀表小屋室內(nèi)溫度、濕度超標(biāo)報(bào)警，包含超上限報(bào)警和低于下限報(bào)警；各儀表及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備狀態(tài)報(bào)警，包含電壓不足、斷電、通信中斷等狀態(tài)報(bào)警。

（4）遠(yuǎn)程控制功能：可通過監(jiān)視終端的操控按鈕，對(duì)取樣泵、閥、自動(dòng)取樣器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，控制設(shè)備的開、停等。

4　結(jié)　語(yǔ)

蘇州河沿岸排水泵站放江水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)的實(shí)施和開展將為綜合整治和城市初期雨水污染控制提供背景數(shù)據(jù)支持，為排水系統(tǒng)的防汛安全與水質(zhì)雙贏調(diào)度模式提供決策依據(jù)，對(duì)于城市面源污染的治理具有較高價(jià)值，對(duì)城市河流水資源管理具有深遠(yuǎn)意義。

[1]程江,潘煒,程曉波.基于雨洪控制評(píng)估的自動(dòng)化水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].中國(guó)給水排水,2012,28(19):50-53.

[2]韓蕓,彭黨聰,許瑋,等.合流制管道溢流水質(zhì)分析及特性研究[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2007,39(6):834-838.

[3]許莉,余凱華,丁敏,等.初期雨水水質(zhì)水量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化及初步應(yīng)用[J].中國(guó)給水排水,2014,30(13):110-114.

到2016年6月底山西高速ETC車道覆蓋率將超92%

山西省高速公路不停車收費(fèi)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)工程可行性研究報(bào)告目前已獲省發(fā)改委批復(fù)，按照建設(shè)要求，到2016年6月底，全省高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)ETC車道覆蓋率將達(dá)到92%以上。

2016年上半年，山西省將新建270條ETC車道和134個(gè)收費(fèi)站。山西省高速公路不停車收費(fèi)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)工程可行性研究報(bào)告目前已獲省發(fā)改委批復(fù)，按照建設(shè)要求，到2016年6月底，全省高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)ETC車道覆蓋率將達(dá)到92%以上。

太原武宿機(jī)場(chǎng)停車場(chǎng)將建設(shè)兩條ETC車道，并將對(duì)已通車運(yùn)營(yíng)的55條高速公路實(shí)施ETC車道改造，2016年上半年，交通部門將對(duì)全省ETC車道安全運(yùn)行監(jiān)視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、全省ETC聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)軟件系統(tǒng)和跨省ETC網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。

X84

A

1009-7716（2016）02-0123-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.02.033

2015-10-22

余凱華（1968-），男，浙江紹興人，上海市城市排水有限公司總工程師，從事防汛排水、污水輸送工作。