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案例 | 东华软件智慧防洪排涝解决方案

华为开发者社区 | 2019-11-4 09:29

案例简述

借助物联网、云计算、移动互联、大数据等先进技术手段来建设统一管理的城市排水防涝数字信息化管控平台,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可有效地降低损失且保障人民群众的生命安全。

 

业务背景

1、项目背景:

随着城市的快速发展,排水设施未能与城市建设同步升级难以满足排涝需求,再加上自然条件的变化和地理条件的影响,导致城市内涝灾害时有发生。《国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》,国务院办公厅,国办发〔2013〕23 号文,通知要求:第十二点内容:“全面提升排水防涝数字化水平,积极应用地理信息、全球定位、遥感应用等技术系统。加快建立具有灾害监测、预报预警、风险评估等功能的综合信息管理平台,强化数字信息技术对排水防涝工作的支撑。”

 

2、行业痛点:

1)家底不清,责权不分

  • 资产设施无建库,难以掌握现状管线的数量与空间位置信息;
  • 排水设施多头建设导致数据无集成,缺乏对现状管线的可视化管理与分析;
  • 养护经费测算落实不到位,“三不管”设施屡屡出现,主管部门饱受苛责。

 

2)状态不明难以监管

  • 重点排水户预处理设施经常关停,超越排放;
  • 排水管网淤塞严重,养护质量难以监管;
  • 泵闸未及时启闭导致内涝频发。

 

3)内外业脱节

  • 现场作业人员与调度人员的工作网络出现断层;
  • 缺乏宏观调控和监督管理,工作效率低下。

 

4)主观防涝

  • 缺乏数据支撑科学指导的规划建设与应急;
  • 设计意见带有主观性,缺乏对管网的整体把控和数据对比的科学支持。

 

3、面临的挑战:

1)面对复杂多样的资产/系统/设备,安全和体验如何保障;

2)网络覆盖不全;

3)烟囱式发展与信息孤岛。

 

4、客户诉求:

利用感知设备掌握清楚管网的实时状况;使用信息化手段把资产管理养护好;需要清楚输出的水质水量的情况;提高全面的排水防涝业务审批管理能力;提高内涝应急效率。

 

解决方案

图1:总体框架图

 

1、智慧排水管理感知层

通过东华软件智慧水务事业部物联感知设备(窨井水位计、电子水位尺)、DTU 集成生态合作伙伴相关水务感知设备,对水雨情、工情、灾情等情况的监测,实现数据的采集工作,为智慧水务业务应用平台打好基础。

 

2、智慧排水管理 ICT 基础设施层

基于华为 FusionSphere 企业级云操作系统,实现计算(CPU、GPU)、存储和网络的虚拟池化,对外提供统一标准接口的弹性计算服务、云存储服务、网络虚拟化服务、虚拟数据中心服务等;

东华软件智慧水务事业部传感设备借助 NB 与 eLTE 网络,传输进入华为云数据中心,建立各自的数据库(排水设施数据库、污水设施数据库、在线监测数据库等)进行管理。

 

3、智慧排水管理平台层

东华软件智慧水务事业部传感设备在线监测数据通过统一的标准接入 IoT 平台,一方面实现设备的资源管理与远程控制,一方面利用华为大数据分析平台,支持水力水质模型的实时模拟分析。

 

4、智慧排水管理应用层

通过整合数据资源建设统一的智慧水务业务应用平台,提供排水资产“一张图”、 排水监测“一张网”、排水防涝智能规划、排水防涝工程运营、排水防涝工程设计、排水防涝智能开闸、排水防涝工程建管、排水防涝应急调度等实战服务。

(1)智慧排水资产“一张图”:实现基础设施、静态信息的全面展示、全方位的可视化管理、查询和分析统计功能,辅助后续应用决策。

(2)智慧排水监测“一张网”:把实时的监测数据整合成“一张网”,实现对排水设施及事件的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化,为日常管理、运行调度、灾情预判和辅助决策提供支撑。

(3)排水防涝智能规划系统:结合 GIS 技术,提供各规划成果(专项报表、规划专题图),复核各项规划指标,验证近远期实施计划与规划目标的吻合性,并形成服务发布出去,为城市蓝线管理提供技术抓手。

(4)排水防涝工程运营系统:系统提供科学管养管理能力,结合城市排水管养业务特性,提供基于道路和水系两种养护管理方式,规范养护流程,明晰管养主体,改变以往按养护计划申报养护经费方式,变被动养护为主动养护,结合移动巡查通,及时发现井盖丢失等排水设施问题,大大提高城市排水设施养护水平。

(5)排水防涝工程设计系统:提供排水防涝设施设计辅助管理功能,设计单位可通过该系统来检查防涝排水是否符合标准,主要分为两部分应用(设计单位自我检查应用和排水防涝径流控制审批应用)。

(6)排水防涝智能开闸系统:根据接入在线监测一张网实时监测信息,实现自动预警和开闸。统计每次预警、开闸、闭闸时各个监测点信息,以报表的形式储存在系统中。针对开闸,结合各点水位数据生成开闸报告,包括闸阀信息、开闸时间、开闸时长、闭闸时间、水位数据、原因说明等。

(7)排水防涝工程建管系统:规范业务审批流程,实现电子化审批,结合 GIS 地图在线查询排水管网等资料,告别传统低效的纸质审批流程,很大提高涉水行政审批业务办理效率,提供全面的排水防涝业务审批管理。

(8)排水防涝应急调度系统:系统从三段式(事前-事中-事后)的应急逻辑出发,实现城市防涝排涝数据的收集和分析,应急指挥的辅助决策、应急资源的组织、协调和管理控制等指挥功能。

 

成功商用案例

东华软件的智慧防洪防涝服务在全国多地有成功实施案例,包括:

(1)基于 eLTE-IoT 的高青县智慧排水建设,2017 年 8 月开始进行布点选取,并于 10 月成功上线,同时部署智慧排水管理应用系统和多个点位的基于 eLTE-IoT 的窨井水位监测设备,2017 年底前,完成基于 eLTE-IoT 的易涝点地面水位监测部署、完成雨量计通过基于 eLTE-IoT 的网关接入,为 2018 年汛期防洪排涝做充分的准备。

 

图2:高青县排水防涝应急指挥系统界面

图3:高青县排水防涝在线监测系统界面

 

(2)  基于 NB-IoT 的广州 1918 物联网产业园区排水监测,2017 年 6 月完成园区排水管网监测系统的部署,部署多套基于 NB-IoT 的窨井水位一体化监测设备,用于园区排水管网监测;动态获取园区排水管网监测信息,为园区排水管网的监督管理,提供了数据支撑。

 

图4:广州 1918 物联网产业园区排水防涝在线监测界面

 

多个实际案例的实施经验,是对本项目快速高效的实施的能力保障。

数据服务与设备服务,自主研发的水务监测设备窨井水位计、电子水位尺同步支持 NB/eLTE-IoT 及其它多种通讯方式,是全国为数不多具备与 NB/eLTE-IoT 融合能力的水务监测设备,是建成排水监测一张网的能力保障。

 

调用了华为哪些开放能力?

 

图5  能力调用示意图

 

华为提供 NB-IoT 端到端解决方案的支持,提供多种开放能力供合作伙伴快速集成应用。基于 NB-IoT 芯片、基站网络和 Ocean Connect 连接管理平台,可以进行终端的应用开发。东华软件股份公司智慧水务事业部的传感监测设备采用 LiteOS 物联网专用操作系统和 NB-IoT 物联网通讯技术,华为的 NB-IoT 通讯技术具有覆盖广、穿透性强等优势,为设备提供更具优势的通讯环境,为水务监管单位、水务运营公司等降低智慧物联的部署成本和运维难度,设备根据传输频率设置不同,其电池续航可长达 5 年。

 

通过 NB-IoT 网络传输数据,调用南向接口实现与 OceanConnect 物联网平台的数据交互,上报监测点的状态信息、水位信息、雨量信息、水质信息、位置信息等,并可以响应平台的指令(设备的开关、上报数据频率的变化)。应用端通过北向接口应用 OceanConnect 的设备管理、数据采集、命令下发等能力。

 

华为 API 使用介绍如下:

 

表1  调用的华为 API 汇总表

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使用华为 API 的优势:

1.统一的平台,统一的标准,强大的功能,丰富的接口;

2.华为完成了设备与平台通讯工作,对接不同的设备,不需要重新开发,加快研发进度。


 

 

 

 

物联网 云计算 移动互联 大数据 东华软件 华为

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