清远市城市水系监测及智慧排水信息化管理平台项目信创解决方案

一、概述

清远市城市水系监测及智慧排水信息化管理平台项目是通过计算机、物联网、3S等现代信息技术，利用清远市电子政务网络平台，以GIS技术为核心，综合运用在线监测技术、Web技术等先进技术手段，建立一套集三维动态展示、排水模型分析、水污染扩散模拟、排水设施联合调度为一体的综合监控管理系统，实现全市城市水系与管线的可视化展示，构建整合水利空间数据，汇聚供排水中心、水库、河湖等相关的水利感知信息，并为业务系统提供统一支撑服务的一体化平台。

二、方案背景

建立全国城市黑臭水体整治监管平台。作为“国家黑臭水体治理示范城市”，清远市列入住房和城乡建设部城市黑臭水体整治监管平台的黑臭水体有4条，分别是澜水河、黄坑河、海仔大排坑和龙沥大排坑，四条黑臭河道总长度为79.7公里，均为轻度黑臭。清远市在2017年已完成清远市排水信息化管理系统的建设，但由于清远市水系发达，加上近年来城市化进程加快，排水设施数量增加，权属单位众多，数据分散，统筹管理难度大，设施数据质量不高，精细化管理难度大，缺少统一的空间一体化管理平台和可视化的管理手段辅助，清远市防涝工作面临越来越大的挑战。

三、适配平台

芯片：£兆芯、飞腾、鲲鹏

操作系统：银河麒麟操作系统V10（鲲鹏版/飞腾版)

数据库：达梦V8.0,、GaussDB200、TBase

中间件：东方通V7.0.4.1

四、方案介绍

（一）应用内容

1、项目概要

本项目结合清远市水利信息化建设按照“四统一”总体要求，加强水利信息化基础设施建设，深入开展排水信息管理系统的开发与推广应用，通过信息化技术的应用，以构建清远市城市水系监测及智慧排水信息化管理平台为总体目标，建成环境保障标准化、信息采集自动化，城市水系会商指挥可视化，决策支持智能化的清远市城市水系监测及智慧排水信息化管理平台，为清远城市水利工作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，提高黑臭水体防治功效。实现清远水利信息与业务“标准统一、中心共享、纵向到底、横向到边”，全面支撑清远城市水系管理向科学决策与提速提效快速发展。

本项目基于数字清远地理信息公众服务平台提供的政务版基础地形图，作为平台的基础GIS数据源，接入了清远市1.9万平方公里基础地形数据、中心城区内排水管线（包含雨水管线，污水主干管线，污水收集支管），23个道路积水点水位数据和视频抓拍数据、4个电排站闸前和闸后水位数据和视频、21座污水处理厂污水监测指标数据和视频、17个污水提升泵站监测指标数据和视频、3座自来水厂监测指标数据和视频、21个水质设备监测数据和视频、34个雨量监测点(含6个自建点和28个气象雨量接入点)、15个河道辅助监测点液位数据和视频、6个地下管道监测点液位数据、1000多路公安视频等进行实时监控，气象雷达图、卫星云图、台风路径图、降雨格点图，搭建了一个覆盖城市中心的实景涝情平台。

本项目建设范围覆盖清远市中心城区，主要建设内容包括以下几个方面：

一、搭建清远市城市水系监测及智慧排水信息化管理平台；

二、整合气象、水务、公安、规划、国土等多家数据，将空中数据、地面数据、地下数据进行有效整合，形成统一的水系监测和排水防涝集预警监控一体的水务一体化平台，实现数据共享；

三、实现排水设施在GIS系统中的各种功能，开发厂网河一体化管理、水利一体化平台、排水设施联合调度、智慧水利业务全覆盖、三维可视化等业务系统，进一步促进排水设施管理从粗放、随意向规范、精确和科学管理的转变，提供精细化应急抢险调度能力；

四、开发掌上智慧水利APP和微信端，实时高效监控各业务数据，巡检问题第一时间上报，实现移动办公功能，为黑臭水体监管河长巡河工作提供有力的支持；五、建设城市水系会商指挥中心，承担监控、调度及会议等功能。

2、整体设计

系统的架构设计采用“五横两纵”的架构，其中“五横”包括感知层、传输层、数据层、应用支撑层、业务应用层和用户层，“两纵”包括安全保障体系与标准规范体系。具体说明如下：

2.1感知层

感知层是采集、传输排水相关监测信息的基础设施，主要包括流量、水质、视频监测点、液位仪的建设等。并将气象局现有的实时雨量信息和气象信息汇集入清远市城市水系监测及智慧排水信息化管理平台建设系统数据库；通过共享公安局的治安监控视频，扩充排水监控的范围；通过共享自然资源局一张图，以及规划的管网现状图，可以有效的跟进排水现状，及时发现排水问题，并快速处理响应。

2.2传输层

根据清远市城市水系监测及智慧排水信息化管理平台各个业务系统的应用范围、重要性和安全性要求，其中各单位互联互通的数据通过电子政务外网传输，感知层通过运营商2G/3G/4G及NB-IOT网络传输，视频数据、供水数据、污水厂数据通过运营商专线传输。

2.3数据层

数据层包括各类数据在数据库中的存储内容，组织方式和存储机制。数据存储选用最新的主流数据库软件；存储方式可采用文件系统与数据库软件相结合，满足基础空间数据和文件、多媒体的不同存储要求；数据内容主要包含排水管线数据、雨量预报数据、雨情监测数据、水情监测数据、闸泵站和污水处理厂等各类监测数据（水质、水量、流量、视频等数据），设备监控视频等数据。

2.4应用支撑层

应用支撑层是实现软件系统开发以及和数据层交互的作用，同时也支持与前端设备通信以及指令发送的作用，主要有物联网信息集成平台，数据共享同步的交互服务，同时也有GIS地图组件支持地理信息系统平台；同时配合整体的运维设置，统一设置整个系统的用户数据等配置平台。实现后台对数据库的日常管理，如数据的备份、恢复，性能优化、用户管理、网络监控、安全管理等功能，为系统的高效、稳定运行创造良好的外部环境。

2.5业务应用层

业务应用层是清远市城市水系监测及智慧排水信息化管理平台建设系统的核心，在服务层的基础上，搭建应用支撑地理信息子系统，并结合实际业务定制开发业务系统，

2.6用户层

用户层是直接与用户交互的层面，主要面向清远市城市水系监测及智慧排水信息化管理平台建设相关业务人员以及社会公众的信息服务，通过电脑、平板、手机等终端进行交互。

3、技术方案

本项目技术路线基于主流的微服务架构体系，采用B/S和移动端相结合使用方式，依托政务云平台，结合GIS空间服务、物联网感知、视频监控，三维可视化、时空数据库等技术，实现平台环境标准化、信息采集自动化，会商指挥可视化，决策支持智能化。

本项目应用的关键技术如下：

3.1基于业务中台思想的微服务架构

本项目采用中台的思想，指导微服务架构的业务划分，充分利用了微服务架构的优势，同时对服务做到了组件化、服务化的管理，通过业务中台的划分管理方法，提升了整体服务的持续集成能力和扩展能力。

3.2基于物联网的智能监测设备在线接入

基于政务专网、无线通讯网络，依托数据中心，实现防洪设施运行“体征”指标的采集、汇总、梳理、分发体系。结合单元网格划分，集成GIS、GPS、地理编码、等技术，实现防洪设施运行管理的主动化、精细化、动态化、现场化、快捷化

3.3融合多终端的智能表单技术

为平台系统提供基础支撑的智能表单子平台同时支持针对PC端和手机端的可视化设计器，都是通过拖放方式来在线设计PC端表单和手机端表单，在拖放的过程中由可视化设计工具自动完成统一数据建模工作。利用融合多终端的智能表单技术，用户可以根据自身个性化需求快速设计面向不同硬件终端、不同软件技术的多类型应用，大大降低了开发成本并缩短开发周期，同时也更快地响应客户的个性化需求并满足频繁变更要求。

3.4基于时空信息云平台技术

利用云存储技术，能够实现多源、异构、海量数据的一体化存储与管理。采用云计算技术，实现分布式计算，将云平台中的资源、服务、管理、应用等，按任务进行并行计算，快速完成计算结果。提供以服务的形式为主的云计算服务与共享管理智慧平台。

3.5基于政务工作流和GIS平台支撑技术

对业务过程中产生的大量业务数据、图形据以及其他业务相关资料信息，通过可自由定制的工作流及表单技术结合来实现数据的管理以及在业务办理过程中的流传。

（二）应用效果

清远市城市水系监测及智慧排水信息化管理平台项目于2020年5月20签订项目开发合同，2020年8月完成项目整体开发工作，2020年8月15日正式进入设备联调测试，至2020年9月25日完成测试工作，2020年9月29日开始试运行，在试运行期间，出现了三场大暴雨。对于这三场大雨出现的险情。相关的工作人员均通过平台来了解到各易涝地段的具体险情，及时、有针对性的根据具体涝情来进行调度抢险，有效的排除了险情，又减少了人力物力的投入。

系统初步验收以来，累计产生约1000万条运行数据，试运行期间产生500万条污水处理厂数据，500多万条泵站运行工况数据，200万左右条积水点水位数据，约200万条水质检测数据，约300万条雨量监测数据，80万条管道液位数据，60万条电排站液位数据。目前数据在不断增长，数据存储正常。结合各种统计分析以及监测预警功能，污水厂监管人员、泵房监管人员以及管道液位管理人员可以分别方便查看污水厂运行情况、泵房工况和管道水位状况，实行监管职能。

2021年7月28日起，项目正式运行。项目自运行以来，应用单位覆盖相关排水等业务单位8个，服务54个直接用户及外协用户120人。硬件设备处于正常状态，系统运行稳定，贴近业务，提高了业务人员的办公便利性，满足了项目预期要求。

2021年至现在，系统运维期间，协助甲方开放系统业务功能给下属各区单位进行资源共享，并对相关业务人员进行培训，也配合外围单位进行地图、管网、道路、雨量等各类资源的互享互通。

（三）创新点

本项目创新成果在于黑臭水体感知监测体系的构建，整合和构建由地面观测、人工采集等构成的数据采集、处理、传输与发布的信息采集系统，应用物联网、自动控制、移动互联等新兴采集传输先进技术，实现河道水位监控、河湖道断面水质监测、排污口的图像视频监控、城市管网和泵站监测，全面提升城市水务基础感知能力。通过一张图可直观了解辖区内的黑臭水体主要监测断面水质状况及监测设备状态、排水管网运行态势、泵站运行情况等，以及统计河流的被举报问题事件类型及处置情况，全面展示清远市全流域水环境的日常监管情况。通过一张图体现“源-厂-网-河”的有效联动，维护黑臭水体治理成效，防止水体黑臭反弹和新增。

（四）社会效益

1、提供了清远市四条黑臭水体治理后的监管手段，使公众评议结果满意度为93.46%

黑臭水体主要监测断面水质监测结果符合关于基本消除水体黑臭的指标要求。通过控源截污等一系列工程措施，沿河污水收集处理体系基本建成并有效运行。通过垃圾清理等措施使沿河垃圾收集、转运及处理处置措施有效落实。

2、建立从源头到末端全过程排水设施基础信息和排水管理工作规范化管理

加强对排水管网、闸泵站、污水处理厂以及黑臭水体、设施维管等过程问题的发现、上报、分析、处理的闭环管理，有效改善清远市排水监管模式、提高排水监管能力，全面掌握设施完好和实时运行情况，为排水监管工作提供有力支持。

3、监测排水管网实时运行状况

协助提升城市黑臭污染和内涝等突发事件的应急抢险调度能力，多种现代科技手段在市防涝减灾等方面的应用，大大提高了城市防涝抗灾综合能力。由灾后抢护变为灾前预防，由被动抗御变为主动防控提供了强有力的科技支撑。

4、运用APP、微信端等平台构建排水信息发布的公共平台