《中国智慧城市优秀应用案例集》之澄迈县南部片区城乡供水一体化工程
作者: 中国智慧城市大会
编辑: 陈雯
2024-05-16
浏览量: 586

编者荐语:

《中国智慧城市优秀应用案例集(2024)》火热出炉,广州南方智能智慧测绘数字化管理平台建设项目、南宁吴圩国际机场数字孪生底座平台、澄迈县南部片区城乡供水一体化工程成功入选,以创新之力,赋能智慧城市建设!


★申报案例展示★

澄迈县南部片区城乡供水一体化工程


钟金明 刘国民 吴思铭


广州南方智能技术有限公司


一、建设背景

党的十八大以来,习近平总书记把治水作为实现“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴中国梦的长远大计来抓,明确提出“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路,把新中国治水提升到新的高度,推动水利改革发展取得新的历史性成就。

海南是多个国家重大战略的交汇地,在国家区域发展和对外开放总体战略中的地位和作用明显提高并日益凸显,全社会对海南水资源利用与保护高度关注。为全面贯彻落实习近平生态文明思想和习近平总书记关于海南生态文明建设的系列重要指示批示精神,海南以水环境综合治理为突破口,系统推进治污水、保供水、排涝水、防洪水、抓节水、优海水6项工作,在全省下大力气打一场治水攻坚战。澄迈县作为海南省直辖县,素有“海口后花园”之称,随着澄迈县经济社会的持续快速发展,特别是旅游业的持续快速发展,澄迈县各城镇及周边区域经济日益繁荣,人口及用水需求快速增加,水环境面临重大挑战。

按照“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的新时期治水思路和“水利工程补短板、水利行业强监管”的水利改革发展总基调,对标海南自由贸易港建设,澄迈县开展澄迈县南部片区城乡供水一体化基建工程和智慧水务工程建设,其中澄迈县南部片区城乡供水一体化智慧水务工程以解决南部片区城乡供水一体化为契机、以服务基建工程建设管理为基础,围绕六水共治需求开展智慧水务工程设计,充分利用信息化、智能化工具全面提升流域水资源管理现代化水平和管控能力,打通治污水、保供水、排涝水、防洪水、抓节水、优海水“六水共治”环节,抱团出击,联动治水,结合场景和智能算法覆盖治水业务的方方面面,全方位支撑澄迈县水生态环境质量持续改善。

二、建设内容
1总体架构

澄迈县南部片区城乡供水一体化智慧水务工程总体框架采用“六横四纵”的架构,其中“六横”包括感知层、基础设施层、数据层、支撑层、应用层和用户层,由下至上完成数据的采集、传输、储存、处理、应用的过程;“四纵”为系统集成应用、信息化标准规范体系、等保三级和安全测评,指导智慧水务工程建设的全过程,整体业务框架如图1所示。


图 1 整体业务架构


2、重点建设内容

2.1、物联感知体系建设

全盘梳理澄迈现有物联感知网络,建立统一物联设计及布点标准,统筹澄迈感知体系布局建设。广泛采用先进技术手段和新仪器新设备,新建539个监测点,包括供水管网漏损监测、供水管网水质监测、排水管网水位监测、重点河道断面水质监测、河道水文监测,基本建成覆盖全县的水利感知网络,扩大对流域的监测范围,补充完善监测要素类型和数据内容,为澄迈智慧水务业务管理提供有力的前端监测数据支撑,实时感知运行状态,利用信息化手段辅助实现水利行业监管强弱转变。

2.2、智慧水务数据中心建设

按照“流域一盘棋”思路,按照“整合已建、统筹在建、规范新建”要求,实现澄迈已有水务数据资源的调查和梳理,统筹现有信息化内外部数据资源,建立智慧水务数据标准,有针对性完成全县3098公里管网普查更新、985座水务设施标准化处理、20条省县级河流、234条镇级河流、5个县级湖泊(水库)、96个镇级湖泊(水库)、5个电灌站、2个小水坝、4大中型灌区等水利基础数据测量、处理、入库等工作,进一步扩展完善基础数据、监测数据、业务管理数据、跨行业共享数据、地理空间数据等数据资源建设,实现各类资源集约节约利用和互通共享,避免重复建设,为澄迈县水务业务应用提供全量的、标准的、干净的、智能的数据,并将数据变成水利行业发展的基础资源。


图 2 数据架构


2.3、智慧水务大脑建设

以物联网、数字孪生、大数据、人工智能等新一代信息技术为基础,以数字孪生引擎为支撑,以水的全生命周期为链条,构建涵盖物联网平台、视频监控平台、数字孪生平台、大数据平台、水务一体化平台的智慧水务大脑,为所有澄迈智慧水务应用提供应用的共性能力,避免每个应用的烟囱式开发方式,减少智慧应用开发难度,降低应用开发工作量,实现治理能力跨越式发展,赋能六水共治智慧应用不断创新。

2.4、智慧水务核心应用建设

为实现智慧水务系统对水务管理业务的支撑和促进,充分考虑业务的实际需求和功能逻辑,建设“治污水、保供水、排涝水、防洪水、抓节水、优海水”6大业务场景,服务于水务日常业务管理,增加信息化系统对业务应用支撑的深度和广度。
(1)治污水

围绕“源-网-厂-河”一体化管控思路,从源头到末端理清排水设施家底,将澄迈县11个镇的排水设施数据汇总成排水设施一张图进行统一管理,建设排水全要素展示分析系统、排水管网分析与更新系统、排水设施运行监测系统、排水全要素数据管理系统(CS),实现排水管网设施资产全要素可视化、排水管网数据实时动态更新、排水设施运行状态实时监测预警及设备关联分析,为排水管理部门提供排水设施数据管理、展示、统计分析、科学决策的交互系统,提升排水设施的运行效能,加强对突发事件及内涝灾害的预警和处理能力。



图 3 排水设施感知一张网


(2)保供水

全面接入供水工程和水网基础设施数据,形成澄迈县供水设施总图,围绕让群众喝上“放心水”为目标,打造供水全要素展示分析系统、供水在线监测系统、供水DMA分区计量系统、供水全要素数据管理系统,充分发挥政府监管职能,实现供水全面感知、实时传输、漏损分析、智慧决策,实现供水“提质增效”、减少水资源浪费,保障澄迈城乡供水一体化。

(3)排涝水

对澄迈县59个积水点安装易涝点水位监测设备进行实时监测,建设防涝应急指挥调度系统,实现一张图雨洪状态呈现、排水防涝设施的管养、排水防涝智能规划、排水防涝业务审批管理、提前内涝预警、内涝应急调度等功能,利用信息化手段及时采取措施应对洪涝灾害,有效地降低损失且保障人民群众的生命安全。

(4)防洪水

以数字孪生流域为底座,以水利专业模型为支撑,融合多源数据信息,建设流域防洪“四预”系统,利用水文气象耦合、大数据、人工智能等技术实现全流域水模拟与预报调度一体化快速推演,实现流域态势一张图和四预(预报、预警、预演、预案)功能,为风险提前发现、预警提前发布、方案提前制定、措施提前实施提供基础,全面提升流域水灾害防御关口前移和指挥决策能力。



图 4 流域态势一张图



图 5 洪涝模拟推演


(5)抓节水

强化用水单位用水需求和过程管理,建设计划用水信息管理系统和阶梯收费制度,提高计划用水管理规范化精细化水平,计划用水户可实现计划用水申报、调整、节水报表直报等业务线上办理,接收节水管理部门信息推送提醒;水管理部门可实现取用水户信息管理、计划用水管理、超计划用水预警、用水数据分析等功能,同时可对用水状况进行直观分析,算好“节水账”。

(6)优海水

建立沿海污水治理综合管理系统、河湖湾一体化管理系统,开展“一湾一策”精准治理,全面掌握沿海区域管网分布及运行情况,掌握出海口、入海口水质情况,实现沿海污水管网建设监管、在线监测、生态流量监测等,减少海湾污染。

2.5、六水共治可视化运营中心建设

以三维GIS为地图底板、以三维高渲染可视化引擎为支撑,建设治污水、保供水、排涝水、抓节水、防洪水、优海水六大主题大屏,分门别类展示不同治水业务重要数据和信息,以数字化手段探索水治理成效综合评价指标,基于数据分析和挖掘,实现治水工作动态监测、智能研判、风险预警,为澄迈县水务局、生态环境局、农业农村局、综合行政执法局等六水共治成员单位提供联合指挥作战工具,为领导决策和治理提供数据支撑。

三、创新应用
1、物理流域与数字孪生流域数字映射、孪生模拟、前瞻预演

通过无人机倾斜摄影、卫星遥感影像获取不同精度的倾斜摄影模型、DEM、DOM数据,融合水利一张图,生成流域整体及重点区域的L1-L3级地理空间数据,融合水利基础数据、业务数据、空间数据、监测数据以及跨行业共享数据,实现虚实融合、再现真实场景,为水动力模型计算模拟提供更加直观的场景数据底板。凭借自研的实景三维关键技术与算法优势,采用一维、二维耦合水动力模型,构建水利专业模型、智能识别模型、可视化模型和数字模拟仿真引擎,形成一套集综合态势展示、洪水预报、防洪预警、洪水预演、应急预案于一体的流域防洪“四预”系统,全方位、多视角、递进式地展示流域各类水利对象的相关信息与分析结果,支撑领导会商与调度决策,以数字赋能流域防洪研判及风险管理,提升流域防洪“四预”能力。

2、建设数字孪生水厂,探索水厂智慧化新篇章

自研专业BIM建模软件,结合"实景+点云+图纸"的方法完成水厂逆向BIM建模,融合二维GIS、三维模型、水厂监测、运营等数据,从宏观到微观还原水厂建筑、环境、泵房、设备、管线等全要素,对水质信息、药耗信息、能耗信息、报警信息、设备运行状况等关键指标进行综合监测分析,以可视化方式呈现水处理工艺流程,支撑安全工作模拟还原及演练培训,辅助管理者全面掌控厂区运行态势,让水厂以更稳定、更高效、更智慧的运行状态和更低的能耗提供更优质的用水。

3、因地制宜打造供排水设施数据更新模式

为解决供排水管网设施家底不清的问题,通过基于大数据分析、GIS、移动互联网等技术,构建管网数据动态更新机制,打造自动化数据分析——发现问题(web端)——现场核查(app端)——数据修正(app端)——修补测(C端)——数据入库全流程管理业务闭环,为管网数据完善提供技术保障,提高管网数据生命力。



图 6 更新机制


4、源网厂河一体化监管,实现污水“治理”到“智理”

打通多部门数据,汇集建设进程、排水单元、管网窨井、排放口、流量水质、运维管理等7类信息,将澄迈全县污水工程建设、运维、监测等信息全面实时归集至智慧水务数据中心,建立“源-网-厂-河”全过程动态闭环监管模式和应用,实现监测告警上报—任务派发—处置反馈—审核办结的闭环管理过程,形成责任部门和监管部门共同参与、跟踪问题解决全过程的监管闭环,有效实现污水“治理”到“智理”。

5、构建计划用水流程,推进澄迈节水型社会建设

基于水利行业节水机关相关建设标准规范,利用物联网、5G通信、大数据分析等高新技术,整合计划用水和用水实时监测数据,建立多端应用、多级协作的计划用水信息管理系统,通过设定下达节水计划的条件,计划用水申报等业务全部在线上办理,无需见面审批,提升水务局对非居民用水监管效率,方便用水户用水申报和缴费,提高计划用水管理规范化精细化水平,协助全面推进节水型社会建设。

6、打造六水共治可视化运营中心,科学提升一线治水成效

结合 UE可视化技术和水利模型构建数字孪生场景,紧紧围绕治污水、保供水、排涝水、抓节水、防洪水、优海水六大治水主题打造六水共治可视化运营中心,构建“多级互联、统一指挥、协调有序、运转高效”的六水共治工作模式,提供治水工作数据统揽、动态监测、智能研判、风险预警等功能,在一个端口上实现水环境治理要素、对象、过程、结果等各类信息的全景呈现,各委办局在一个平台上进行事件集成化、协同化、闭环化处置,提升水环境治理科学化、精细化、智能化水平。


图 7 可视化大屏展示


7、开展排水管网模型分析,为城市管网把脉

以污水处理厂、排水泵站和污水管网等实时监测数据为基础,结合水动力模型、机器学习/深度学习算法和统计学等知识,从全面感知管网运行态势的角度出发,综合分析排水系统运行过程中的关键场景,实现对城市污水管网运行的仿真模拟预测和智能分析,为排水管网的运行调度、养护管理、快速响应提供有效的数据支持,以便于管理者掌握管内实际状况及正确的部署紧急情况下的应急措施,不断提高排水管网的管理水平。


图 8 区域浓度分析


四、推广价值
1、经济效益
(1)实现信息资源高效共享,避免重复性建设

构建智慧水务工程数据中心,对澄迈县水务水利数据资源进行梳理整合、统一管理、交换共享,并与海南省水利厅进行数据打通,实现横向各水务业务系统数据资源的交互共享,纵向各级部门之间数据的互联互通,达到水务水利数据资源体系健全完善、数据有序交换高效共享的目标,避免系统、数据重复性建设。

(2)及时预报,快速处置,减少经济损失

在系统的支持下,可实现对水量、水质、工程安全等变化情况的及时预测预警,进而对山洪灾害、水污染事件进行提前预防,提升突发性水事件进行快速处置能力,减少经济损失。

(3)提高业务管理水平,有效降低管理成本

智慧水务工程系统的建设,使水务日常工作从传统的管理方式转变为信息化管理方式,将全面提高澄迈水务局及下属单位日常业务管理信息化水平,充分提升工作人员的工作效率,有效降低管理成本。

2、社会效益
(1)夯实工程基础,提升防灾减灾能力

工程措施的有效发挥依赖非工程措施的支撑,工程措施与非工程措施的协调配合才能充分发挥工程设施预期效能。澄迈水网密布、雨量充沛,通过智慧水务工程进一步完善水务物联感知体系建设,保障污水全收集、全处理,保障水环境,增强抵御各种自然灾害的能力,有效保护人民生命财产安全和维护社会稳定具有非常重要的意义。


(2)树立海南治水标杆,助力美丽中国建设

构建澄迈县特色智慧水务平台,帮助澄迈县实现以“智”治水,降低运营成本,提高管理效能,树立海南治水标杆。探索符合澄迈县综合治水的智慧水务建设模式,可以为海南省其它地市治水提供实践经验,助力美丽中国建设。

(3)节能降耗,节约水资源

澄迈县南部片区(文儒、加乐、中兴、仁兴)城乡供水一体化工程智慧水务工程能够在减少供水漏损方面发挥价值,为节能降耗、节水管理提供直接的支撑。通过对管网压力的持续性监控,既保证供水管网安全承压,又让末端用户拥有足够的水压,保障澄迈县实现城乡供水一体化。


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<大会介绍>


会议通知丨关于召开第十七届智慧城市大会的函


以上文章来源于中国智慧城市大会 ,作者申报单位提供。


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