蘇州河沿岸排水泵站放江水質水量自動監測系統研究

余凱華

（上海市城市排水有限公司，上海市 200233）

蘇州河沿岸排水泵站放江水質水量自動監測系統研究

余凱華

（上海市城市排水有限公司，上海市 200233）

上海中心城區尤其是蘇州河沿岸多為合流制排水泵站，汛期初期雨水放江情況下的短時水質狀況仍然不容樂觀，缺乏有效的監測與控制。為此，闡述了擬在蘇州河沿岸排水泵站開展水質水量監測系統的研究工作，主要包括監測系統的總體設計方案、建設內容及系統的功能等。該系統的建成將實現對蘇州河沿岸排水泵站放江水質水量的實時監控，為后續工程性措施及優化泵站運行提供依據，為上海建設“智能蘇州河”提供基礎數據與技術支撐。

合流制排水泵站；實時監測；初期雨水；水質水量

0　引言

蘇州河作為橫貫上海中心城區的主要河道，承擔著防洪除澇、生態景觀、旅游航運等重要功能。目前，蘇州河沿岸多為合流制排水系統，采用強排水模式，設計暴雨重現期偏低，尤其是在汛期初期雨水經市政泵站直接排入河道的城市面源污染，對中心城區的水系水質沖擊較大，短暫黑臭現象時有發生。2014年上海發布了推進智慧城市建設行動計劃（2014-2016），其中重點專項之一——“智能化城市生命線”中指出，要深化智能水網建設，推動新興信息技術在供水安全、防汛、水資源與環境生態一體化管理等方面的深度應用，建設水資源管理信息平臺和供水調度刮玻璃信息平臺，提升對全市水安全保障、水資源管理的支撐能力。對放江水質水量進行實時監測是了解泵站放江污染狀況的主要手段，是指導初期雨水治理設施建設和運行的主要依據，也是評價初期雨水治理設施、社會、經濟和環境效益必不可少的基礎資料。為此，上海提出了擬在蘇州河沿岸排水泵站建設水質水量在線監測系統，為蘇州河水系全方位監測預報、事前預警、事中評價、事后評估的業務應用試點提供基礎數據與輔助決策。

1　建設目標

蘇州河沿岸排水泵站放江水質水量自動監測系統，利用GIS技術、SCADA技術、有線/無線通訊技術、網絡信息技術，在對蘇州河沿岸泵站基礎空間數據、泵站水質水量實時數據采集入庫的基礎上，實現對蘇州河沿岸30座泵站水質水量監測運行的數字化管理。建成一個為蘇州河防汛與水環境保護的運行、建設規劃與運行管理決策提供服務的，集中管理于上海市城市排水有限公司，應用分布于各監控管理部門以及相關單位的，內容涵蓋蘇州河沿線泵站放江水質水量自動監測，具有國際領先水平的城市排水系統防汛與水環境保護的監測信息系統。該系統將為全面實現蘇州河沿岸泵站放江水質水量自動監測、運行調度與管理業務信息化和自動化提供海量數據，推動“智能蘇州河”的建設。

2　總體方案

該系統總體架構由現場水質水量監測、通訊網絡、管理應用平臺三部分構成，系統網絡及硬件架構如下圖1所示。

現場監測站的在線監測儀表與通訊控制器是以總線方式連接（主要以485為連接端口）。現場監測站與監測中心連接方式可有兩種：其一，采用GPRS進行無線數據傳輸；其二，采用企業內部網絡，建立有線網絡傳輸。兩種方式在項目實施中根據實施情況采用其中一種方式。采用無線方式進行數據傳輸，由于需和外網連接，故需要增加防火墻和路由器設備[1]。

3　系統設計

該系統建設內容主要包括水質水量自動監測系統，水質水量自動化監測的遠程自動化控制化數據實時傳輸系統、以及管理應用平臺。

圖1　系統網絡和硬件構架

3.1水質水量自動監測系統

（1）水質監測系統

依據蘇州河沿岸泵站工藝流程及其平面和剖面布置資料，構建適合不同泵站類型的自動化水質分析和水樣采集的進水系統。該系統主要由進水防護網罩、進水管路、反沖洗管路、進樣水箱、溢流管路等部分組成。根據路徑最短原則和需取有代表性的水樣原則，選取污水混合最均勻、顆粒物和懸浮物垃圾不堆積、廢水有一定流動性的位置開孔，并根據泵站開啟水位和關泵水位參數，設置管道鋪設深度，并設置備用管道。取水管設置雙管，管徑初定為50 mm。排水管設置距離取水管至少1 m，并設置在取水管下游，以免緩沖水箱的排水對取水產生影響。排水管的深度要注意集水井內水位參數，不能形成水封，以免水箱內水無法順利排出。所有管道接口均采用由令或法蘭接口，便于檢修，并設置人工維修球閥[2]。

（2）水量監測系統

根據對30個泵站的情況的排摸，每個泵站的進出水管徑均在1 200 mm以上，安裝管道式的電磁流量計基本不具備條件（管道式電磁流量計一般適合口徑100～500 mm的有壓力滿管管道流量的測量，且超大口徑一方面價格很高、安裝施工很難，另一方面調試很麻煩，對安裝條件也有很多限制）[3]。超聲波適用于建有尺寸固定的、明渠式的流量測定，泵站放江以泵排形式強排河道，且出水構筑物靠近蘇州河防汛墻，再建測量槽不適宜。多普勒流量計和泵排流量計算對比見下表1。從兩種流量監測方法多方位對比結果，以及考慮項目實施特點出發，建議流量測定方案以泵排流量計算為首選，多普勒流量計備選。

表1　多普勒流量計和泵排流量計算對比

3.2自動化控制與數據監測實時傳輸系統

（1）遠程自動化控制：具備遠程自動化控制水質水量實時監測設施設備的旱流、降雨等各類運行模式的功能。

（2）監測數據實時傳輸：具備實時上傳水質水量監測數據功能，實現對泵站水量水質監測信息的采集與入庫。

根據蘇州河沿線泵站水質水量自動監測系統前端自動化水質分析設備設置情況，并結合系統運行安全、穩定監測功能，數據通訊內容設計如表2。

3.3管理應用平臺功能設計

管理應用平臺是一個多級網絡連接的、具有分布式體系構架和多種功能的監管信息、分析與發布的管理系統，將為實時監測、運行管理、信息發布提供統一的操作管理平臺，同時作為輔助決策的基礎。作為整個系統中監管信息、分析與發布平臺，是一個集成了GIS技術、SCADA技術、數據庫技術、Web Service等多種技術的應用發布平臺，以各類基礎地理數據、水量水質專題數據、實時數據和監測點設施屬性數據為基礎，擁有實時信息查詢、綜合信息分析、統計報表和專題圖輸出、各類信息的發布等多種功能。

（1）實時數據顯示功能：可通過現場數據采集終端觸摸液晶顯示屏實時顯示設備信息，實時顯示的數據信息包含水泵、取樣泵、自動采樣器運行狀況，各儀表及現場數據采集設備供電狀態，各儀表及現場數據采集設備通訊狀態，儀表小屋室內溫度、濕度信息，放江量過程數據。

表2　數據通訊內容

（2）歷史數據查詢功能：可通過現場數據采集終端觸摸液晶顯示屏實現歷史報表、趨勢調用功能，為日常維護提供有效依據。主要數據內容包括：儀表小屋室內溫度、濕度信息，各儀表及現場數據采集設備歷史供電信息，各儀表及現場數據采集設備歷史通訊情況，水泵、取樣泵運行時間信息等等，放江量過程數據。

（3）實時報警功能：可通過監視終端發出警報聲音和系統報警標識，進行實時報警，主要報警信息有：儀表小屋室內溫度、濕度超標報警，包含超上限報警和低于下限報警；各儀表及現場數據采集設備狀態報警，包含電壓不足、斷電、通信中斷等狀態報警。

（4）遠程控制功能：可通過監視終端的操控按鈕，對取樣泵、閥、自動取樣器進行遠程控制，控制設備的開、停等。

4　結　語

蘇州河沿岸排水泵站放江水質水量監測的實施和開展將為綜合整治和城市初期雨水污染控制提供背景數據支持，為排水系統的防汛安全與水質雙贏調度模式提供決策依據，對于城市面源污染的治理具有較高價值，對城市河流水資源管理具有深遠意義。

[1]程江,潘煒,程曉波.基于雨洪控制評估的自動化水質在線監測系統[J].中國給水排水,2012,28(19):50-53.

[2]韓蕓,彭黨聰,許瑋,等.合流制管道溢流水質分析及特性研究[J].西安建筑科技大學學報:自然科學版,2007,39(6):834-838.

[3]許莉,余凱華,丁敏,等.初期雨水水質水量在線監測系統優化及初步應用[J].中國給水排水,2014,30(13):110-114.

到2016年6月底山西高速ETC車道覆蓋率將超92%

山西省高速公路不停車收費全國聯網工程可行性研究報告目前已獲省發改委批復，按照建設要求，到2016年6月底，全省高速公路不停車收費系統ETC車道覆蓋率將達到92%以上。

2016年上半年，山西省將新建270條ETC車道和134個收費站。山西省高速公路不停車收費全國聯網工程可行性研究報告目前已獲省發改委批復，按照建設要求，到2016年6月底，全省高速公路不停車收費系統ETC車道覆蓋率將達到92%以上。

太原武宿機場停車場將建設兩條ETC車道，并將對已通車運營的55條高速公路實施ETC車道改造，2016年上半年，交通部門將對全省ETC車道安全運行監視監測系統、全省ETC聯網收費軟件系統和跨省ETC網絡安全系統進行升級改造。

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1009-7716（2016）02-0123-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.02.033

2015-10-22

余凱華（1968-），男，浙江紹興人，上海市城市排水有限公司總工程師，從事防汛排水、污水輸送工作。