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[分享]智慧水利系统集成工程设计
水资源管理是大力发展智慧水利、智慧水务、智慧河长的源动力。行业解决方案圈此前已经聚合了有关智慧水务和智慧河长的内容。
中国水利建设有着悠久的历史，沉淀了许多智慧，不少水利工程如灵渠、都江堰至今仍在发挥作用，因此，本期所述的智慧水利限于智慧城市建设框架之下的智慧水利。
《智慧水利系统集成工程全集 第一版》总计50节，从设计、标准、平台、方案、技术、产品、运营、模式、市场和案例等十个维度聚合了智慧水利的相关内容，适合于智慧水利项目总包、集成和工程商研究和了解这一庞大的项目市场，所附文件有助于体系化理解智慧水利。
其解决的问题包括：
1、如何理解智慧水利？怎样设计才算是智慧的水利工程？
2、当前国家提出了哪些发展水利工程的政策和文件？如何理解这些政策？
3、有哪些智慧水利的平台和解决方案？它们由哪些企业提供？
4、有哪些智慧水利解决方案？它们由哪些企业提供？各自方案有何特点？
5、提供智慧水利建设所需产品的企业有哪些？包括什么典型的产品和体系？物联网、大数据、云平台如何应用于水利建设？
6、当前在智慧水利建设当中出现了哪些新技术？如何应用这些新技术？GIS和BIM技术如何给智慧水利建设提供全新的思路和建设模式？
7、从运营模式考虑，智慧水利如何运营？如何计费？如何度量？
8、有哪些成功的智慧水利建设、运营和管理模式？
9、国内未来水利工程建设的市场发展呈现什么趋势？
10、 在智慧水利建设当中，有哪些比较成功的案例？
所附可下载文件有助于您深入和体系化地了解智慧水利系统集成工程，值得智慧水利总包、集成和工程商研究。
值得注意的是：智慧水利建设不仅仅包含信息化系统的内容，也包含许多土建施工的内容，因此，特别推荐关注BIM技术在智慧水利中的应用。
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在智慧城市建设的框架下，县级市智慧水利建设投资占比较高，以某县为例，其整体项目需求如下所列：
智慧水利以物联网监测感知为基础，通过现对区域内的河流、水库等水利工程和水利设施基本信息的采集，主要实现对水位、流量、流速等各类信息的自动化监测和人工监测。并结合数据挖掘、大数据应用分析等服务防洪预警，河道综合管理，水利工程的综合管理等要求。
一、水利感知采集服务
以“智慧预知”为核心，构建覆盖全境的水利信息采集网络，最终构建以数据为驱动的水联网感知系统，主要通过在已有防汛水雨情采集系统和供水、排水、污水领域的水质水量采集系统的基础上，摸清现有信息采集资源。理顺关系，按照分类归并、分级负责、集中共享的原则，加大力度补充完善各类信息采集系统，纳入人工、半人工采集信息和工程自动监测信息，建立涵盖防汛、排涝、水资源、水土保持、供水、排水以及视频和工程监测等信息采集的感知体系。
感知监测应应包含如下内容：
（1）水位流量监测
在各水工建筑物、供排水管网、泵站的主要节点、取水口、排水口处建设水位流量监测站点，以对于灌溉用水量、取水量、排水量实现实时监测。
（2）水工设施运行效果监测
包括区域重要的水利工程，包括防洪、拦蓄、人工湿地工程等的重要位置视频监控，并可通过大屏幕、手机APP及广播通知的方式进行各类预警信息的发布。
（3）工程信息监测及控制
本系统涵盖的工程类型众多，主要包括：水工建筑物工程，包括各类溢流坝、橡胶坝及水闸等）。基于各类工程监控信息，对工程调度运行进行控制。本系统提供智慧学习算法，将基础信息与模拟算法相结合，通过不断地学习过程，可实现优化调度。
（4）数据无线传输
对于水利设施监测点，采用采用无线的方式，实现与公共基础网络的衔接，满足网络最后一公里的问题。
二、流域水资源管理服务
满足行政区域内水资源管理各项基本业务信息化支持的需求，提供包括水量水质实时监测、专业分析评价、预测预警、统一管理和调配决策运行等服务，并可与安徽省、阜阳市的流域水资源管理系统联动、信息共享和业务协同，共同支撑水资源控制的管理。
该系统要涵盖地下水监测、地表水监测、工业取水监测、农业取水监测，为有效保护水资源、合理利用水资源发挥重要作用。
系统可以实现包括数据显示、异常报警，当水位过高、水质超标时会有异常报警功能，数据查询，统计分析，并可对各个时间段内的用水量进行管理。
三、供水管理服务
以监测监控全覆盖流域的从取水口水源到自来水用户终端供水全节点的水质、压力、流量、漏损率为基础，提供支持流域供水行业管理、水源预警、安全运行监控、流域供水调度和应用处理管理等功能的服务。同时可与自来水公司的各类信息实现数据交换，加强流域内供水企业管理能力，提高从水源到供水管线的在线监测、运行管理、应急调度的信息化手段水平。
应实现对地下水监测、地表水监测、工业取水监测、农业取水监测；实现可远程监测各供水单元的实时生产数据和设备运行参数，可远程查看重要生产部位的监控视频或监控照片，可远程管理水泵、阀门等供水设备。应提供对主要超限远程告警，并可远程控制。应提供基本统计分析服务，辅助决策、远程指令下达。
四、排水行业管理服务
满足流域排水行业的设施管理、运行调度管理、防汛排水辅助决策等排水业务需求，提供排水运行监控与综合管理服务。综合利用实时采集信息和接入已有的排水行业的数据库信息，为排水监测管理提供基础的数据支持。
应实现实时监测各排水泵站的运转情况和排水设备的运行参数，可以远程控制排水设备的启停，并提供视频监控功能。另外，对于城市易涝点进行水位和图像的实时监控。
五、联合防洪预警应用服务
通过河道水位、流量监测数据以及节制闸、倒洪吸水库、塘坝等各类水工工程调度信息，实时反馈，形成防洪联合运行。
应包含主要水利设施的数据发布，掌握各河闸水位、流量、闸门开度等情况；根据河闸下泄的水量，渠首水量的协同，实现动态联合运行，保证河道防洪安全；结合应急管理，实现与应急系统的联动。并能通过GIS进行展现，支持移动端查询。通可通过时设置阈值，以多渠道方式提供预警和告警功能。
六、灌区自动化控制服务
灌区自动化控制服务包括水雨情自动采集分析、闸门自动控制、泵站自动控制等内容。是融现代4C技术（计算机、通讯、控制、CLT）于一体，具有自动控制、数据检测和处理、水费智慧管理、实时监测等多种功能。
应包含引水水量统计，农灌用水量统计分水区信息查询等实现实现的查询，并支持地图展现，移动终端查询监控。
七、河道综合管理服务
整合流溪河流域内的各类闸门控制系统实现闸门（泵站）联合调度，实现全流域河道管理的归口统一和规范化、精细化、提供有效支撑基础信息管理、行政管理日常和河道规划决策的服务，满足流域内河道和提防的行政管理以及相关行政许可等信息化需求，为防汛抢险、水资源管理和水环境整治等工程提供基础性支撑。提高全流域河道管理的效率和水平，减轻河道管理工作的人工量。
主要应包含通过河道基本信息、治理信息、政策信息等，实现河道信息管理；通过对河道水情信息进行汇总分析，实现对河道水情的信息管理；通过对河道巡查信息、违章信息管理，实现河道长效管护管理。
八、工程运行调度管理服务
在取水口安装智慧水表，并通过布置控制总线连接至管理站的集中器，再通过GPRS移动网络传输到数据中心。在排水设施方面，将水闸、管网、检查井等在物理上连接在一起，实现污水排放系统的统一调度。在水利工程方面，将水库、堤防、水闸、机电排灌站、灌区、农村饮水工程、供排水工程、小水电、河流治理等水务工程中，建设网络通信、水雨情遥测系统、闸门自动控制、大坝安全监测、工情管理系统和预报调度系统等。实现水务设施广泛接入和水务关键运行系统状态自动感知、信息互联互通和事件智慧处理。最终达到实现对全流域各类水务设施的远程调控。
针对流域内供水工程多为手动控制的情况，不能满足工程管理信息化建设的需求。工程运行调度综合指挥服务包含对供水工程、堤防工程、建筑物工程等工程运行、调度业务的综合管理。
通过GIS技术实现数据采集、系统展现，通过程序控制正常调度指令，通过数据交互分析进行预警与应急方案的制定，通过机器学习技术实现运行调度程序的自我优化。通过与流域管理、安全监测、应急抢险、管理培训等系统的数据集成，形成可交互、可分析的动态数据网，不断对其他系统提供支持并更新自身系统。工程运行调度指挥系统基于各类工程运行监控信息，通过复杂的模拟工具机器学习过程，可为各级管理和调度人员提供工程监测信息和科学的指挥手段，并帮助其正确决策，从而极大提高管理水平和运行效率及效益。
九、水土保持管理服务
建设水土保持综合数据库的基础上，基于流域内水土保持管理的实际需求和管理要点特点，采用“3S”技术和GIS应用模式，设计水土保持监测与管理系统，主要负责水土保持监测与综合管理的业务需要。提高县水土保持监测与管理水平。
基于实时监测的信息，可对于水土流失的现状情况进行评估，及时掌握水土流失情况，以为管理决策及治理方案提供最为基础的底层数据。
需建立以大数据挖掘分析、精细化模拟预知为基础，以智慧预知为核心的的智慧水务平台体系，提高水土流失预测预报的能力，以实时监测数据为基础，可为水土保持管理提供决策支持。
十、会商决策应用服务
会商系统通过高可靠性和高效率的技术，提供以下功能：
（1）信息汇集：将现场各种监测数据及视频信息根据需要在会商中心进行融合，提高各级指挥人员对形势的认知；
（2）全局形式评估：通过APP、语音广播、对讲等子系统的协调工作，实现情报的集中与分发，图形显示进行要素定位，提供全局的遇见性和承前启后的形式评估；
（3）多层次协同：各级指挥人员以及跨部门协作，同时进行多事件协调、计划与管理；
（4）决策与指挥：会商辅助决策系统与智能预案系统相连，提供决策辅助，以保证高效的决策及事件轻重缓急的决定。
十一、自动化办公应用
系统可帮助各层级人员更加及时准确的看到责任片区的监测站、厂房泵站等的动态信息，提供日常工作内容的申请与审批、设备报修、考勤等功能，提高运作效率和管理服务水平,增强企业综合竞争力。
主要内容：
（1）数据查看：可对具有权限设备进行实时数据、历史数据查询；
（2）自动预警：系统可根据各个监测站的预警条件，进行动态的预警信息推送，实时掌握现场运行情况；
（3）OA办公：根据业务内容，提供流程化的审批与管理，同时提供现场签到、设备报修等功能，确保执行规范。
十二、视频监控硬件服务
在水位监测点、工情采集点、内涝积水点等布设视频监控点，实现系统设备接入管理、实时监控、录像存储、检索回放、智能分析等功能。
（1）设备接入管理：可对设备进行增加或删除操作，同时可以对设备的基本参数进行设置。
（2）存储与回放：服务器端实时接收现场发回的视频数据，并进行最多3个月的保存，可随时对视频进行调取和回放。
（3）智能分析：基于图像识别技术，对人群密度、生态群落进行自动分析。
视频监控同时提供在手机APP上进行操作，简单便捷，具体有以下功能：
实时监控：即站点直播，对站点画面进行实时播放。
收藏夹：可对感兴趣的视频站点进行收藏，以便快速查看视频画面；
历史查询：对站点历史录像的查询及回放。
报警推送：根据服务器对实时图像的分析结果，对APP进行消息推送、短信警报等功能。
十三、大数据模型
大数据模型主要包括GIS应用服务平台定制模块、大数据云计算系统定制开发、河道水流模拟模型、降雨径流模型及防护决策支持模型。
GIS应用服务平台定制模块：选用国内主流的GIS平台，以地理空间数据为基础，结合业务数据，利用地理模型分析方法，实现业务数据与各种地理空间信息的结合，通过加载各种地理空间信息数据及智慧水务业务数据，通过计算、分析、描述和可视化表达，实现智慧水务的流量、工情监控、数据可视化表现等提供支持和决策服务。应主要实现数据的标注，并且图形可任意放大缩小，图层可以分级显示。支持PC端、高清液晶大屏幕展示及手机APP等多终端展示方式。
大数据云计算系统定制开发：依托大数据平台，结合所采集的实时数据，基础信息数据，空间数据，实现对监测数据包括水位、流量、雨量数据等监测数据，无线接入点的终端接入信息，各APP客户端的用户登陆信息，及系统内、外部使用人员的日志信息进行非格式化数据的存储的接入。
应基于上述基础的数据，利用先进的数据挖掘、分析等手段，可进行水量调度等决策分析等，并进行可视化呈现。
河道水流模拟模型：通过对区域内的河道、湖泊、水库等开展影响模拟分析，为水利决策辅助服务。应提供国内主流的河道水流模型，开展对湖泊含沙量模拟，泄洪情况下悬移质模拟。
降雨径流模型：为了满足在防洪排涝工作中有效管理、科学治理以及工程设计管理等各方面的需求，应基于主流模型建立降雨径流模型，提供模型服务，并基于可视化进行呈现，主要包括并不限于，比如彩色的排水区域、传输系统图像、时间序列图表及剖面图、统计频率分析等。
防护决策支持模型：为满足区域内淮河等主要河流防洪的需要，构建防洪决策支持模型，开展预测洪水到达的时间，模拟洪水演进过程，评估洪水造成的损失，辅助防汛指挥部门及早掌握水情，制定防洪策略等工作，最终消灭洪水灾害。主要包括并不限于提供洪水预报、防洪调度、防洪会商、灾情评估、救灾援灾等辅助决策支持服务。
来源：点滴
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