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河长制水资源综合管控系统解决方案

 

目前我国水资源管理面临的形势十分严峻,水污染严重、水生态环境恶化、水资源短缺等问题日益突出,为促进水资源可持续利用,推动经济社会发展与水资源水环境承载能力相协调,20161128日,中央办公室、国务院发布《关于全面推行河长制的意见》,2017627日,“河长制”首次写入《水污染防治法》第五条:省市县乡建立河长制,河长制由应急之策上升到国家意志。

“河长制”——是从河流水质改善领导督办制、环保问责制所衍生出来的,由各级党政主要负责人担任辖区内相关河流的“河长”负责河道水环境治理和保护的一种管理制度。据新竹科技了解,全国有25个省份已经在2017年底建立了河长制,还有六个省份和新疆生产建设兵团将在20186月底以前全面建立河长制,全国已经明确了省市县乡四级河长32万名,其中省级河长有336名,还有55名省级党政主要负责同志兼任。《关于在湖泊实施湖长制的指导意见》已在20171226日正式印发,目前已经有2180个湖泊建立了湖长制。

治理水污染难度大,一个重要原因是(今年国家机构改革)以前的职能设置分散:地下水归国土部、河流湖泊水归环保部、排污口设置由水利部管、农业面源污染归农业部治理。为此,与其它污染物治理相比,对水污染的治理更需要在体制机制上进行改革,真正破解“九龙治水”的难题。今年的国家机构改革方案中,不再保留环保部,组建生态环境部。此次改革后,水污染治理真正实现了职责统一。

2018624日公布的《中共中央国务院关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见》与机构改革的实施,为河长制的推行奠定了坚实的政策和组织基础,但如何能够提高“河长”们的决策效率,及时发现问题并处置,化传统事必躬亲的人力筛查为实时监控、长效治理才是关键。所以,先进的跨行业的科技手段则是河长制成功与否的关键所在。新竹科技河长制水资源综合管控系统解决方案正式基于此种应用提出的。

新竹科技多年来,与各地水利行业合作伙伴一道,为水利信息化建设贡献力量。我们深刻认识到,河长制(湖长制)对中国的碧水蓝天可持续发展,甚至子孙后代的生活有重要的意义。具体来说,河长制水资源综合管控系统必须能够满足以下三方面的需要:

1)、水污染的监测和告警

2)、水资源的利用和调度

3)、灾害预警与堤防保护

如何能让河长们百忙之中,最快地掌握水资源状况,处置水污染或者灾害事件,是河长制管理系统成功的关键。对应上述实际需求,河长制水资源综合管控系统要包含以下几个功能子系统:

以上每个子系统既相互独立,又集成一体。所使用的技术跨行业、跨学科,整合难度大,所以新竹科技的解决方案在设计之初就坚持统一标准、统一设计、统一实施的原则,坚持兼容并蓄和有机整合。

结合需求分析,新竹科技设计的河长制水资源综合管控系统层次示意图如下:

如果按照软硬件部署的前后关系,新竹科技河长制水资源综合管控系统组成层次示意如下:

鉴于系统的复杂性,新竹科技的解决方案在系统组网方面,全面采用统一的TCP/IP标准网络构架,所有软硬件子系统都采用网络连接,包括视频、数据和语音等多媒体信息。

对各个子系统的构成,我们分别来进行说明。

1、水污染在线监测管理系统

水污染在线监测管理系统核心应用是对水质的各项污染因子指标进行监测,根据污染源不同(工业废水、生活废水、医疗废水等),污染因子还有区别,常见的水质监测的污染因子包括:氨氮、CODBOD、余氯、PH、重金属、总磷等等。部署水质在线监测系统,必须根据污染源情况选定最关键的污染因子进行监测才会事半功倍。

典型水质在线监测系统(前端)组成示意图如下:

 

监测点的分布要按需设置,一般来说,河流(水库、湖泊)主要的出水口、入水口、排污口、闸口等附近需要设置水质在线监测系统,及时发现水污染,及时处置,避免污染事故的发生和扩大。

2、水资源调度管理系统

水资源调度管理的目标通常涉及到防洪、发电、城市与工业供水、灌溉及防止水库淤积和生态环境保护等。水资源配置系统状态(水位、库容)是调度决策的初始条件,进行水资源优化调度求解算法有数学规划方法、网络流方法、大系统分解协调方法和模拟技术。对于河长科学决策来说,主要依靠的工具则是水资源调度管理系统。

典型水库/湖泊水资源管理系统的组成示意图如下:

    3、防汛抗旱与堤防保护应急处置系统

防汛抗旱特别是抗洪抢险是河长们重要的职责所在。防汛抗旱工作需要对水资源做科学调度,立足长远,要加强防汛抗旱基础设施建设,推进水资源的合理利用和保护,提高防灾减灾水平;还要加强天气预报和灾情监测预警,强化汛期值守、巡坝查险、险情抢护,才能避免人员伤亡。要提高防汛抗旱水平,以物联网为代表的科技手段综合应用是必不可少的。

典型堤防河道防汛抗旱系统组成示意图如下:

对于灾害现场应急布控,采用iCMVS可拆卸式监控点系统最合适,该系统由IP高清视频监控摄像机、iMAX无线城域网终端、高性能锂电主机及支撑脚架等部分构成,虽然复杂,但却可以简洁装箱、方便安装、随时拆卸搬迁。

 

4、水资源保护巡查系统

水资源保护巡查是日常水利设施保护的需要,对于发现问题有非常重要的意义。为保证巡查落到实处,主要依靠无人机巡线方式,发现问题后则辅之以人工重点地段勘查。

目前摄像无人机的发展速度非常快,日渐成熟。采用配备了红外夜视摄像悬挂系统的四旋翼无人机,可以实现昼夜巡线。

无人机可搭载于专用的巡线车辆上,一次完成一段区域的空中巡检,及时发现安全隐患。无人机与巡线车辆之间的通信可选用iMAX-8000AI系统,而如果管道沿线建设了iMAX无线城域网系统与监控指挥中心已经互联,在iMAX基站的有效覆盖区域内,巡线车辆亦可实时连入该网络,实现后端指挥中心对无人机图像的实时调取。

5、舆情处置与公众平台系统

为构建河湖管理与社会公众的良性互动平台,对于社会公众关心的河流、湖信息,尤其是公众关切的热点水事舆情,要做到信息的及时发布。公众能对河流进行监管,对违法行为进行信息公开,其河相关信息的发布由上级河长及同级河长办审核后,实时发布。

6、河长一张图系统

河长一张图系统就是将河长的管辖区域通过GIS地图系统直观地呈现出来,并作为其他系统信息集中与处置的核心,通过河长一张图,河长们可一目了然地处理涉水事件,及时发现问题并处理问题。

将河流基本信息、排污口、污染源信息等,结合地理信息数据,按照河道、河长、网格、行政区域、业务等多种维度在GIS地图上进行生动展现。对基层河长、巡查员、公众上报事件,受理中心受理事件,河长单位处理事件,形成上报、受理、处理、反馈的闭环机制,包括督办任务、待办任务、上报查询、上报统计、轨迹查询、巡河日志等功能。

以上子系统均需要结合具体实际进行设计,在此不再赘述。在河长制水资源综合管控系统设计、部署和实施时,作为系统神经末梢的前端信息点联网难供电难是最棘手的问题。

河长制水资源管理系统实施过程中第一大难处就是信息点、监控点、监测点等众多前端节点的联网。通过电信运营商的3G/4G技术虽然可以满足小数据量、非实时的信息传输,但是技术上对于大容量视频并发传输是满足不了的。另外,一则、借助电信运营商手机通信平台传输数据,属于“公网”技术,受基站建设限制,河道水库这种野外偏远区域通信质量和可靠性无法保证,建设高可靠性大容量“专网”是必然。二则、系统使用过程中不断产生的月租费用,按照流量包计费的方式导致费用高涨,特别水利设施要通过实时高清图像来监控,其费用难以承受。三则、采用3G/4G技术进行前端接入,数据需要经过Internet互联网收集,因使用专线或云平台,其建设和后期使用成本都很高,且安全性是非常大的隐患。由此可见,组建专网是必然选择。但是,如果传输全都采用光缆,其建设难度、建设周期及造价又将严重制约系统的部署,所以,最适宜的技术就是iMAX无线城域网系统与光缆专线骨干的融合方案。iMAX无线专网技术具备较低成本、快速部署、高性能、高品质、超远距离等优势,是河长制前端信息节点接入最佳传输解决方案。

iMAX无线通信系统设计的目标就是构建无线城市或者解决室外环境超远距离网络互联的,各系列设备通信距离都很远。其中,作为城市骨干网的有iMAX-6000iMAX-9000系列,作为边缘接入网的有iMAX-8000H系列等。

n 通信距离:可视条件下,即使是最小型集成天线的iMAX 5G专用通信系统,点对多点也可以轻松实现半径10公里的覆盖需求;点对点模式,最远可达120公里。

n 传输带宽:iMAX-8000H600Mbps点对多点通信系统,iMAX-6000是点对点50\100\300\600Mbps通信系统,iMAX-9000是点对点1000Mbps以上通信系统。

iMAX无线通信系统具备高带宽和多业务混合组网能力,全面采用TCP/IP协议标准,非常适合在线监测系统与视频监控管理视频、语音、网络、数据多种媒体的“多网融合”,并可根据需要设置业务优先级,保证了多系统的使用效果。

河长制水资源管理系统实施过程中第二个难点是供电难。水库、河道旁边新建电缆投资非常大,建设时间非常长,而且容易破坏(灾难、人为),破坏后很难及时修复。堤防防护对开挖有要求,不易大规模开挖布线。

新竹科技iMT-iPower1600Li锂电新能源供电系统可以解决河长制水资源综合管理方案供电难题。绿色环保的太阳能、风能为保护河流、湖泊提供了清洁的能源供给。

iMT-iPower1600Li是集成化的新能源离网独立供电系统,主要是解决物联网行业(特别是安防行业)无线网络系统、视频监控点、信息监测点等电子设备离散及野外环境使用时的供电问题。该系列产品解决了在水库、河道、湖泊周围分散的监控点与信息监测采集点的长期供电问题。该系统基于锂离子电池为核心主机、高性能单晶硅太阳能电池板与永磁风力发电机,与普通的风光互补供电系统比较,具备结构简单、体积较小、重量较轻、反复充放电次数多等优点,创新性的交直流双输出模式非常适合IT系统在野外环境应用。

新竹科技以多年来配合合作伙伴成功完成水利行业项目的技术实力和项目经验为基础,可以为用户量身定制最合适的方案设计,提供最合适的解决方案及相关系统渠道,欢迎来电垂询!