基于物联网与GIS的城市排水防涝智慧管控平台

童丽闺

摘 要：针对排水防涝综合监管、安全运行、指挥调度等需求，该文运用物联网、地理信息系统等技术，建立普查、维护、监测、应急、评估为一体的城市排水防涝智慧管控平台，实现城市排水监测和预警，为城市排水防涝提供全方位技术支撑，提高城市防灾减灾能力和安全保障水平。

关键词：排水防涝 智慧管控 物联网 GIS

中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（c）-0010-03

近年来，受全球气候变化影响，暴雨等极端天气对社会管理、城市运行和人民群众生产生活造成了巨大影响，加之部分城市排水防涝等基础设施建设滞后、调蓄雨洪和应急管理能力不足，出现了严重的暴雨内涝灾害。城市排水管网是现代化城市不可缺少的重要基础设施。城市排水管网的管理是一项复杂且困难的工作，由于管网设施处在地下，因此无法通过常规的地上巡视进行观察，而且各类地下管网数量众多，维修、抢修作业时有可能造成其他权属管线损坏，对环境造成的影响也无从评估[1]。近年来，随着物联网、GIS等技术的发展，将物联网与GIS技术整合在一起的应用是目前比较新的信息化管网建设方向。如果能将物联网与GIS技术集成起来，用于信息系统的集成与开发，就可以充分发挥物联网目标身份快速识别的特点，以及GIS空间管理与分析的优势，大幅度改善管理信息系统的工作效率[2]。

1 系统总体设计

该文将利用物联网、地理信息系统、通信等多种技术集成，实现物联网和地理信息技术的优势整合，为排水防涝的智慧化管控提供信息实时获取、快速处理、自动化管理、指挥调度等信息化服务。在摸清排水防涝设施现状基础上，复用物联传感网络，采集海量、动态智能感知数据和地理信息数据，基于空间位置关联的一体化，构建城市排水防涝智慧管控平台。见图1。

2 拟采取的解决方法

2.1 排水防涝信息立体感知与监控

排水防涝信息立体感知及监控是排水防涝智慧管控平台的基础和关键技术之一，其功能是为城市排水防涝调度决策提供可靠、稳定、先进的外部感知层和反馈层。所谓立体感知，是指对从空间到地面、地下，对城市排水防涝相关信息的全方位监测和监视。采用先进的信息采集装置作为感知前端，实现对空间雨情、街区（特别是易涝点）、河道及地下（管网、地下空间） 水情以及水利工程状态的全方位监测。见图2。

2.2 天地一体智能化融合

排水防涝智慧管控平台将利用数据融合技术、无线远程智能监控技术结合各种物联传感终端实现了天、地传感器协同作用，并克服传统排水普查平台仅实现多源空间数据融合，以及传统物联网不能实现多源数据融合的弊端，实现了快速多源空间数据融合和智能化多源数据融合，并能同步获取天地信息为各种定量反演提供所需参数。包括遥感数据之间的融合、矢量数据之间的融合、遥感数据与矢量数据的融合、矢量数据与GNSS数据的融合、地理信息数据与智能感知数据的融合等融合方式。见图3。

3 系统功能设计

3.1 排水设施管理子系统

系统提供数据导入、地图操作、数据编辑、设施查询、空间分析、统计分析等功能，实现普查数据的统一管理、更新与质量控制，形成排水防涝“一张图”。见图4。

3.2 巡查养护管理子系统

系统可对管网设施管理分公司养护部门的日常巡查养护工作提供工具，支持巡查计划的制定，巡查养护信息的查询与显示，巡查抽查情况的记录与反馈；通过移动设备对现场的巡查养护信息进行记录与反馈。

3.3 运行监控预警子系统

在获取各类排水设施在线及历史的运行数据的基础上，支持对排水设施在线的运行状态监视，并能够自动分析运行状况，做到报警与预警。系统提供实时数据汇集、可视化显示、在线监控、查询统计、预警分析等功能，实现积水情况、抢险进度一目了然。

3.4 应急指挥调度子系统

在汛期期间，根据各类在线的汛情和运行数据，及时的对汛情信息进行反馈和发布，根据各类分析数据对排水设施的运行进行调度，同相关单位进行会商协调，支持各类防汛预案的制定。该子系统还应支持应急预案与重大活动保障预案的制定。记录汛期现场防汛抢险的工作情况（采用各类PDA移动设备进行数据采集与情况记录），并对防汛抢险工作提供辅助的支持。见图5。

3.5 排水管网评估子系统

排水管网水动力学模型是国际公认的进行排水管网性能诊断、效能评估的有力工具。系统将在排水设施普查数据的基础上，对管网数据进行深层次的加工处理，基于阶段性实验或在线的监测数据进行模型水动力学参数的验证，建立城市排水管网水动力学模型，并进行相应的模型水动力学参数验证，优化排水管网规划、设计及改造，有助于提高城市排水科学管理水平和运行决策能力。

4 结语

通过物联网、地理信息等技术在智慧排水防涝中的应用，为城市排水防涝提供全方位技术支撑，实现城市排水数据管理、运行服务、监测预警、综合监管、应急决策一体化的管理，构建排水行业监管的新模式，提高城市防灾减灾能力和安全保障水平。

参考文献

[1] 唐嵘，陈宏汉，冯润.城市排水管网设施管理与信息共享机制研究[J].中国给水排水，2012（5）：84-87，92.

[2] 王立群，贾继薇.基于物联网与GIS的环境质量管理信息系统设计[J].环境科学导刊，2012（3）：1-2.