smartwater--工业4.0时代新型排水管网智能监测技术

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1、SmartWater——工业4.0时代的新型排水内涝智能监测技术唐兰贵、赵冬泉、李磊、李雪森、裘建（北京清控人居环境研究院有限公司，北京100083，bjenv.com）摘要：移动互联网时代来了，“工业4.0”时代来了，在这个既是“最好”，又是“最坏”的年代，需要用颠覆的精神来面对各种时代的挑战。排水设施管理，一个传统而保守的行业，近些年不仅因为频发的城市内涝而饱受指责，而且也面临着各种时代的扰动。如何结合最新的工业4.0的思维和技术体系来提高行业的管理水平，是行业管理者和技术研发机构共同面临的难题。本文通过对SmartWater监测技术的介绍，探讨工业4.

2、0时代的排水内涝监控管理技术。关键词：工业4.0；SmartWater；排水监测；内涝预警；智慧排水1.“工业4.0”简介2013年12月，德国电气电子和信息技术协会发布了“工业4.0”标准化路线图，随着“工业4.0”战略的推进，以智能为主导的第四次工业革命即将到来。目前积极参与并推进工业4.0有全球知名的企业如：ABB、巴斯夫、宝马、博世、戴姆勒、思爱普（SAP）、西门子、蒂森克虏伯（ThyssenKrupp）等，也有相关研究机构、大学，甚至还有政府机构聘请的观察员。“工业4.0”这一名称的含义是人类历史上的第四次工业革命。第一次工业革命是18世纪60年代

3、至19世纪中期掀起的通过水力和蒸汽机实现的工厂机械化；第二次工业革命是19世纪后半期至20世纪初的电力广泛应用；第三次工业革命是20世纪后半期出现的、基于可编程逻辑控制器（PLC）的生产工艺自动化。工业4.0的定位是可与上述工业革命比肩的、智能化的、具有跨时代意义的技术革新。“工业4.0”致力于构建智能网络，推动工业由自动化向智能化和网络化方向升级。其核心理念是：深度应用信息通信技术，让制造领域的资源、信息、物品和人之间相互关联，形成“信息物理融合系统（Cyber-PhysicalSystem，CPS）”。2.SmartWater技术介绍2.1技术框架北京清

4、控人居环境研究院（以下简称THHSEI）在排水防涝规划咨询、排水物联网研究及给排水信息化建设等方面拥有丰富经验，拥有多项自主知识产权的专利技术。借鉴“工业4.0”战略体系，积极应对新一轮工业革命，THHSEI充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统相结合的手段，设计并开发了SmartWater®智能在线液位仪及云服务平台，其技术框架如下图所示。图1SmartWater®智能在线液位仪及云服务平台技术框架2.2技术特点SmartWater®智能在线液位仪可以同时满足排水管网长期运行规律监测与内涝精细化预警预报的要求，具有逐分钟持续监测、软硬件一体、智能互联、报警

5、信息全方位推送等市场上现有设备不具备的特性。SmartWater智能在线液位仪每15分钟与云服务器时间同步一次，所有设备在整分钟进行全网同步监测，提高了数据的可比性；预警报警信息通过网页端、手机短信、微信服务号进行全方位推送，提高了预警预报的可靠性；系统采用独特的分体式设计，既减少了打开井盖的维护工作量，又保障了良好的通讯环境。监测主机可以浸没水中进行正常的工作和通讯，无测量盲区，并可及时推送地表积水的深度数据，辅助应急处置。在现场通过标准化的安装流程可以快速部署，安装完成后监测数据自动传输到永久在线的云服务平台，真正实现了软硬一体，降低了安装维护的难度，智

6、能化的配置方案使得仪器安装使用不需要进行任何配置便可完成实施，真正变成了谁都可以用的智能专业监测设备。2.3实施案例目前，该设备已经在北京、无锡、昆明、深圳等多地进行了实测验证，系统安装方便简单，不需要繁琐的配置即可接入设备数据。安装现场照片如下图所示。（a）井下主机安装（b）井外中继器安装图2SmartWater®智能在线液位仪现场安装照片安装完成后，可以通过服务网站、微信服务号等多种方式进行数据查看，并可通过短信、微信及时收到预警和报警信息。软件部分界面如下图所示。图3SmartWater®云服务平台警报管理界面SmartWater®监测设备可以较为准确

7、地获取安装点位排水管道液位的长期变化规律，而且可以分析管道的溢流风险，及时发现管网运行中的问题，通过及时采取相关措施，预防事故的出现，提高管网运行的可靠性。同时，结合SmartWater®智能设备逐分钟、高频率在线监测的特征，可以提前预判排水管道溢流风险，进行内涝或溢流事件预警和报警信息的及时推送和发布。如下图所示为降雨过程中的精细化监测数据及微信和短信报警情况。图4SmartWater®监测曲线及报警实例3结论与建议基于自主研发的SmartWater®智能在线液位仪及云服务平台，可以帮助城市管理部门建立高效可靠的排水监测预警系统，实现对排水管道、渠道、检查

8、井、排水口、下凹道路、地下停车场、城市河湖水系等点位