梅溪湖水环境综合整治智慧水务初步设计报告

'工程设计证书等级：综合资质甲级编号：A1430000322014-SW(设)-008号湖南省长沙市梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告(审定稿)2016年5月 批准:卢毓伟审查:晏忠林校核:刘志云石瑞格刘忠新编写:王锐费如君李雅琴房晓亮贺秋伟周靖鸿蒋艺郭丹主要工作人员:唐平丁卫军叶锐 前言2016年3月，中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司(以下简称中南院)受梅溪湖投资(长沙)有限公司的委托，承担了梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程的初步设计工作。在设计过程中，中南院项目组设计人员多次赴现场实地查勘，广泛收集有关资料和调查研究，在充分了解建设方需求的基础上，经认真分析比选和充分论证，完成了梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计工作，编制了“梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告”。本设计针对梅溪湖国际新城水资源利用、水环境保护存在的问题，考虑水务管理信息化趋势，提出了运用BIM技术、三维GIS技术、在线监测技术、管网模型模拟技术、网络通信技术等先进技术，建设具有集水资源综合利用调度、防汛监控预警、管网在线监测及模型模拟预测、水质在线监测、应急广播等系统功能为一体的梅溪湖水环境综合整治智慧水务管理系统，打造符合梅溪湖国际新城形象的智慧水务管理模式。报告明确了梅溪湖水环境综合整治智慧水务管理系统的总体架构，提出了系统监测监控站网建设方案和水资源综合利用调度系统、防汛监控预警系统、排水管网监测及模型模拟系统、水质自动监测系统、应急广播系统、智慧水务基础支撑平台等技术方案，系统建设方案、运行管理方案和建设投资概算。在工作期间，中南院得到梅溪湖投资(长沙)有限公司、梅溪湖智城运营管理有限公司等部门领导和技术人员的大力支持，在此，谨向关心、支持我们工作的单位、领导、专家及工程技术人员致以由衷的感谢。2016年5月19日下午，在长沙市水务局会议室召开了梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计审查会。长沙市水务局、梅溪湖投资(长沙)有限公司、中南院的领导及各位专家参加了会议。与会领导、专家对我院提交的初步设计报告进行了深入分析、探讨，并形成了评审意见。专家组评审意见和我院相关修改回复情况见附件。项目组2016年5月 目录1概述......................................................................................................................................11.1项目概况...........................................................................................................................11.2区域概况...........................................................................................................................11.3编制原则...........................................................................................................................61.4编制依据...........................................................................................................................61.5范围及内容.....................................................................................................................102建设目标与任务................................................................................................................122.1项目建设必要性.............................................................................................................122.2建设目标.........................................................................................................................122.3建设任务.........................................................................................................................133智慧水务系统总体系统架构..........................................................................................163.1系统架构设计原则.........................................................................................................163.2系统架构设计.................................................................................................................174监测监控站网建设............................................................................................................194.1水情监测站.....................................................................................................................194.2阀门、泵站监控站.........................................................................................................294.3流量监测站.....................................................................................................................394.4排水管网监测站.............................................................................................................444.5水质自动监测站.............................................................................................................514.6高清视频监控站.............................................................................................................555系统建设与软件开发......................................................................................................655.1水资源综合利用调度系统.............................................................................................655.2防汛监控预警系统.........................................................................................................725.3排水管网监测及模型模拟系统.....................................................................................815.4水质自动监测系统.......................................................................................................1035.5应急广播系统...............................................................................................................107 5.6智慧水务平台...............................................................................................................1126文明施工与环保水保措施..............................................................................................1387系统建设与运行管理......................................................................................................1407.1系统建设管理...............................................................................................................1407.2运营管理.......................................................................................................................1428人员配置与培训..............................................................................................................1458.1技术力量及人员配置...................................................................................................1458.2人员培训.......................................................................................................................1469项目实施进度..................................................................................................................1479.1项目建设周期...............................................................................................................1479.2实施进度计划...............................................................................................................14710工程投资概算..................................................................................................................14810.1概算编制原则.............................................................................................................14810.2概算编制依据.............................................................................................................14810.3定额采用.....................................................................................................................14810.4基础单价.....................................................................................................................14810.5分部工程单价编制.....................................................................................................14910.6独立费用.....................................................................................................................15110.7预备费.........................................................................................................................15110.8融资利息.....................................................................................................................15110.9资金来源.....................................................................................................................15110.10工程总投资...............................................................................................................15111风险及效益分析............................................................................................................17711.1风险识别和分析.........................................................................................................17711.2风险对策和管理.........................................................................................................17911.3效益分析.....................................................................................................................17912附图................................................................................................................................18113附件................................................................................................................................185 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告1概述1.1项目概况1)项目名称梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计2)项目地点湖南省长沙市湘江新区3)建设单位梅溪湖投资(长沙)有限公司4)设计单位中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司1.2区域概况1.2.1地理位置湘江新区位于湘江西岸，西至宁乡县主城区，北至沩水河，南至长沙市南横线，总规划面积约1200km2。规划区涉及4个区县，15个乡镇，包括岳麓区、望城区白箬浦镇、高星组团，以及宁乡县的玉潭镇、城郊乡、金洲乡、历经铺乡、夏铎铺镇等。梅溪湖作为湘江新区的核心，距市政府10km，距市中心13km，规划用地东、北、西三面为现状的城市主干道，交通便利。梅溪湖国际新城一期位于湘江以西，规划范围北倚长宁公路、东临二环线、西靠绕城线、南接桃花岭景区的北界线，东西长约6.6km，南北宽约4.5km，总用地面积14.8km2。梅溪湖国际新城在长沙市的区域位置分别见图1.2.1-1和图1.2.1-2。1 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图1.2.1-1区域位置图一2 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图1.2.1-2区域位置图二1.2.2气象梅溪湖片区属亚热带湿润气候区，雨量充沛，日照充足，四季分明，多年平均气温17.2℃，历年最高气温40.6℃，历年最低气温-11.9℃，多年平均相对湿度为81%，3 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告其中2～6月平均相对湿度最大为84%，7～9月平均相对湿度最小为25～28%。多年平均降雨量1346mm，降雨量年内分配不均，以3～6月最多，此期间的降水量占全年的55%以上。最大月降雨量一般出现在5月，是最小月(12月)降雨量的5倍左右，历年最大24h暴雨236.2mm，最大3d暴雨307.4mm，多年平均风速2.6m/s，主导风向为西北风，最大风力7级，多年平均蒸发量1351.4mm，多年平均日照1636小时。土壤冻结深度一般在10～30mm，冻结天数一般为2～3天。1.2.3水系梅溪湖区域主要水系包括龙王港、梅溪湖、二环线撇洪渠、三环线撇洪渠、洪寺庵水库、石塘水库以及龙王港上游支流，汇水面积12.31km2。梅溪湖位于梅溪湖国际新城一期的中心，形成中心放射的“摩天轮”结构支撑区域的发展。原规划水面面积约3000亩，湖体常水位35.0m，允许最高水位35.5m，水质控制目标为地表水IV类标准。目前仅二环以东完成蓄水，二环以东湖体仍处于土建建设期。1.2.4水利工程现状目前梅溪湖集水范围内涉及的水利工程主要包括石塘水库、洪寺庵水库、城市岛低涵、橡胶坝低涵、综合泵站、橡胶坝、听雨路河湖连通管(设计阶段)和听雨路水闸(设计阶段)。石塘水库：石塘水库位于湘江水系一级支流龙王港河流域。枢纽工程坐落在湖南省长沙市岳麓区梅溪湖街道中塘村境内，是湘江一级支流龙王港流域的一座小Ⅰ型水库。水库集雨面积2.09km2，占龙王港河流域面积的7.6%。石塘水库现状死水位为46.9m，死库容为2.1万m3，正常蓄水位为59.44m，正常蓄水位库容99.03万m3。水质为地表水Ⅱ类。石塘水库出口无闸门控制，采用自动溢流的方式进行泄水，目前石塘水库已启动二期扩建工程，已完成可研设计，扩充后库容将会增加，灌溉面积亦随之减小，后期可通过接入河湖连通管对梅溪湖进行重力补换水。洪寺庵水库：位于梅溪湖街道原学湖村，于1959年12月份建成蓄水。集雨面积为0.47km2，干流长0.7km，干流平均坡降3.37%，总库容48.1万m3，有效库容约30万m3，水质为地表水Ⅱ类，是一座小Ⅱ型水库。水库30年一遇洪水位71.49m，504 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告年一遇洪水位71.55m，300年一遇洪水位71.73m，500年一遇洪水位71.76m。由于下游梅溪湖国际新城的建设，其灌溉功能已相应取消。洪寺庵水库采用溢流的方式进行泄水，是梅溪湖的一个重要供水水源。城市岛低涵：为梅溪湖与龙王港水系连通的管道之一，作用是利用该管进行梅溪湖的排水。低涵管径为DN2000，现状共有两座阀门井，一处为蝶阀井，一处为闸阀井，均为手动控制，操控不便。计划进行该水系连通管的改造，均采用手电两用蝶阀进行控制。橡胶坝低涵：为梅溪湖与龙王港水系连通的管道之一，作用是利用该管进行梅溪湖的排水。低涵管径为DN800，现状共有1座闸阀井，为手动控制，操控不便。计划进行该水系连通管的改造，采用手电两用闸阀进行控制。综合泵站：梅溪湖综合泵站位于龙王港下游，该泵站具备排水、中水回用及补水三部分功能，各组成部分布置根据湖区现有建设及规划要求完成。排水部分包括1个自排箱涵和4个排水泵，中水回用采用3个潜水泵抽水，补水部分由一台潜水泵进行补水。橡胶坝：位于龙王港下游，设计正常挡水位33.50m，回水长度5.3km，蓄水面积27万m2，总库容57万m3。建坝后100年一遇上游水位壅高0.09m，不影响河道安全泄洪，在汛期龙王港河道发生洪水时，需及时塌坝泄洪，坝顶溢流水深要求不超过40cm。橡胶坝建设的作用主要是服务于龙王港肖河口至橡胶坝的夜游项目。听雨路河湖连通管：梅溪湖—听雨路水闸河湖连通管项目拟采用DN1000预应力钢筋砼承插管从听雨路水闸沿水闸右岸梅溪湖路西延线北侧龙王港河雷诺护坡上暗埋敷设，过彭家塘桥，接原有已敷设管道引水补给梅溪湖。长度约为1392m，补水管采用手电两用蝶阀控制，一般情况下蝶阀为关闭状态，当梅溪湖需要补水时在开启控制蝶阀。听雨路水闸：龙王港听雨路水闸目前处于前期设计状态，建设目的是进行龙王港上游的蓄水，配合听雨路河湖连通管对梅溪湖进行补水。5 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告1.2.5经济社会情况梅溪湖位于长沙市河西新城西南部，北临龙王港，南依岳麓山风景名胜区桃花岭，109国道二环线和三环线横穿而过。梅溪湖片区的综合开发是湖南省重点招商引资项目，片区规划面积14.8km2，核心区7.8km2，规划居住人口18万。总体规划旨在探索树立人与自然和谐相处的典范，高度集中的城镇规划、齐全的配套设施与多样的建筑类型，与山脉、湖泊、公园以及河流结合在一起，形成促进健康和繁荣的良好环境；作为长沙大都市范围内的一个新中心，梅溪湖片区的规划为未来的中国城市建设树立一个新的典范；领先的环境设计、人行道规划、功能分区以及绿化的融合，所有这一切都构筑了这座健康城市的整体设计战略。1.3编制原则1)认真贯彻国家有关方针政策，符合相关法律法规与标准，在上级部门有关文件精神指导下，使工程建设与当地实际情况相协调，最大限度地发挥项目的社会效益。2)在梅溪湖水环境综合整治可行性研究阶段的基础上，对原湖泊水域管理方案进行细化和优化，精心编制，做到方案可行，技术先进、经济实用、质量稳定、安全可靠。3)统一设计、统筹规划，对应用系统建设架构、数据模型结构、数据存储结构及系统扩展规划等内容，从全局出发、长远考虑。4)积极稳妥地选用新技术、新工艺、新设备和新材料，合理利用国内、外的先进技术和节能低噪设备，提高自动化水平，降低运维成本。5)平台设计与设备选型充分考虑在生产运行中具备较大的灵活性、适应性。方案在满足功能的前提下，要同时考虑系统平台未来发展的可扩展性，尽可能设计简明，降低各功能模块耦合度，充分考虑兼容性，能够支持对多种格式数据的存储。1.4编制依据1.4.1法律法规《中华人民共和国环境保护法》(2015年1月1日起实施)；6 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告《中华人民共和国水法》(2002年10月1日起实施)；《中华人民共和国水污染防治法》(2008年6月1日实施)；《中华人民共和国固体废物环境污染防治法》(2005年4月1日实施)；《中华人民共和国水土保持法》(2011年3月1日实施)；《中华人民共和国防洪法》(1998年1月1日起实施)；《中华人民共和国节约能源法》(主席令第77号)2007；《中华人民共和国安全生产法》(主席令第70号)2014；《节能中长期专项规划》(发改环资[2004]2505号)；《中国节能技术政策大纲》(2006年)；《国务院关于印发水污染防治行动计划的通知》(国发(2015)17号)；《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》(国办发(2015)75号)；《国务院关于印发水污染防治行动计划的通知》国发[2015]17号；《关于加快推进水生态文明建设的工作意见》(水资源[2013]1号)；《城市黑臭水体整治工作指南》；《住房城乡建设部、环境保护部关于印发城市黑臭水体整治工作指南的通知》建城[2015]130号；《湖南省人民政府关于印发<湖南省最严格水资源管理制度实施方案>的通知》(湘政发(2013)32号)；《长沙市人民政府关于印发<长沙市最严格水资源管理制度实施方案>的通知》(长政发(2014)3号)；《长沙市人民政府关于推进水生态文明建设的意见》(长政发[2013]32号)；《长沙市人民政府关于推进水生态文明建设的意见》(长政发[2013]32号)。1.4.2规范与标准《水利水电工程初步设计报告编制规程》(SL619-2013)；《水资源评价导则》(SL/T328-1999)；《建设项目水资源论证导则》(SL322-2013)；《海绵城市建设技术指南-低影响开发雨水系统构建(试行)》；7 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告《水功能区划分标准》(GB/T50594-2010)；《河湖生态环境需水计算规范》(SL/Z712-2014)；《河湖生态需水评估导则》(SL/Z479-2010)；《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)；《城市用水分类标准》(GJ/T3070-1999)；《防洪标准》(GB50201-2014)；《污水排入城市下水道水质标准》(CJ343-2010)；《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003(2009版)；《室外排水设计规范》(GB50014-2006)(2014年版)；《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303-2004)；《水利建设项目经济评价规范》(SL72-2013)；《湖南省水利水电工程设计概(估)算编制规定》(2008年)；《管线测绘技术规程》(CH/T6002-2015)；《管线信息系统建设技术规范》(CH/T1037-2015)；《管线要素分类代码与符号表达》(CH/T1036-2015)；《城市地下空间设施分类与代码》(GB/T28590-2012)；《城市三维建模技术规范》(CJJ/T157—2010)；《城市测量规范》(CJJ8－2010)；《全球定位系统城市测量技术规程》(CJJ/T73－2010)；《城市基础地理信息系统技术规范》(CJJ_100-2004)；《水文自动测报系统技术规范》(SL61-2003)；《水位观测标准》(GB/T50138-2010)；《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》(GB/T28181-2011)《有线电视广播系统技术规范》(GB50200-94)；《安全防范工程技术规范》(GB50348-2004)；《水利视频监控系统技术规范》(SL515-2013)；《水质河流采样技术指导》(HJ/T52-1999)；8 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告《pH水质自动分析仪技术要求》(HJ/T96-2003)；《电导率水质自动分析仪技术要求》(HJ/T97-2003)；《浊度水质自动分析仪技术要求》(HJ/T98-2003)；《溶解氧(DO)水质自动分析仪技术要求》(HJ/T99-2003)；《自动化仪表工程施工及验收规范》(GB50093-2003)；《给水排水仪表自动化控制工程施工及验收规程》(CECS162-2004)；《仪表供电设计规定》(HG20509-2000)；《可编程控制器系统设计规范》(HG/T20700-2000)；《分散型控制系统工程设计规范》(HG/T20573-2012)；《工业计算机监控系统抗干扰技术规范》(CECS81-96)；《控制室设计规定》(HG20508-2000)；《计算机场地通用规范》(BG/T2887-2011)；《供配电系统设计规范》(GB50052-2009)；《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50058-92)；《民用建筑电气设计规范及条文说明》(JGJ16-2008)；《电气装置安装工程施工及验收规范》(GBJ232-92)；《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)；《建筑物电子信息系统防雷设计规范》(GB50343-2012)；《安全防范系统雷电浪涌保护技术要求》(GA/T670-2006)。1.4.3基础资料《梅溪湖水环境综合整治工程可行性研究报告》；梅溪湖片区排水管网现状及规划图，环湖排放口测量资料；1：1000地形图；梅溪湖核心区污水综合泵站设计图；龙王港橡胶坝设计图；梅溪湖综合泵站设计图(水工)；《梅溪湖水系连通管改造方案》及节点大样图；9 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告《梅溪湖临时坝新增工程量清单》；《梅溪湖湖泊日常维护管理办法(试行)》；《梅溪湖国际新城一期给排水控制性规划》；《梅溪湖水质水量保障工程》；《梅溪湖国际新城景观水体置换工程方案设计》；《梅溪湖核心区南岸排水管网优化及二环以东排水改造工程可行性研究报告》；建设方提供的其它相关资料。1.5范围及内容1.5.1工程范围梅溪湖国际新城总规划面积约38km2，本次设计主要针对梅溪湖国际新城一期范围，东至二环线、西至三环线、北至枫林路、南至桃花岭山脉，总规划面积约14.8km2。1.5.2编制内容梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告编制主要内容如下：1)项目建设目标与任务；2)智慧水务系统总体架构；3)监测监控站网建设；4)智慧水务系统建设，包括水资源综合利用调度系统、防汛监控预警系统、排水管网监测及模型模拟系统、水质自动监测系统、智慧水务基础支撑平台的技术方案以及应急广播系统技术方案；5)项目建设安全文明和环保水保措施；6)系统建设与运营管理；7)运行管理人员配置与培训；8)项目实施进度计划；9)工程投资概算。根据《梅溪湖水环境综合整治工程可行性研究报告》阀门井改造建设任务与投资估算相关内容，为增强城市岛排水低涵、橡胶坝排水低涵以及梅10 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告溪湖临时坝的阀门自动化强度，将手动阀门改造为手电两用阀门，配套设备电控箱，阀门井同时增加操作平台及栏杆，该改造项目现已启动实施。另外，因橡胶坝控制室内设备电控柜不具备实现PLC自动控制的硬件条件，建设单位需完成橡胶坝配电层设备电控柜的改造工作。本设计将阀门井改造项目和橡胶坝控制室设备电控柜改造的投资工程费用纳入概算。10)项目风险及效益分析。11 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告2建设目标与任务2.1项目建设必要性党的十八大以来，“信息化”已上升成为国家战略，而水利建设作为城市建设的重要组成部分，其信息化程度也将直接影响城市建设的现代化水平。城市水务的“信息化、智慧化”将是未来“智慧城市”建设的必然要求。随着我国推进新“四化”和生态文明建设步伐加快，长沙市提出着力建设“三市”的发展定位，对水资源支撑保障能力提出了更高要求。从流域综合管理出发，结合国内外先进水资源管理理念，利用现有高新科技手段，提出符合流域水资源特点的智慧管理体系和模式，不仅是对水资源进行优化配置、提高水资源利用效率的需要，也是保护水生态环境、确保水资源的持续开发利用的迫切需求；不仅事关城市涉水事业发展，而且事关经济社会发展全局；不仅关系到防洪安全、供水安全，而且关系到经济安全、生态安全、国家安全。智慧水务是湘江新区水资源保护和综合利用与管理的重要非工程措施，切实解决区内水资源综合管理和可持续利用中所面临的问题，达到“信息采集自动化、传输网络化、信息资源数字化、管理现代化、决策科学化”的目标，全面提高水资源管理和调度现代化水平。梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程拟运用现代化技术手段，切实提高梅溪湖国际新城水环境水质管理综合能力和管理水平，满足社会公众对水环境水质管理知情权的需求，对促进梅溪湖国际新城水环境高效配置与使用，实现梅溪湖国际新城水环境可持续利用和社会经济、生态环境可持续发展十分必要，为湘江新区乃至长沙市社会经济可持续发展提供强大的技术支撑也具有重要意义。2.2建设目标针对梅溪湖国际新城水资源利用、水环境保护存在的问题，考虑水务管理信息化趋势，提出了运用BIM技术、三维GIS技术、在线监测技术、管网模型模拟技术、网络通信技术等先进技术，建设具有集水资源综合利用调度、防汛监控预警、管网在线监测及模型模拟预测、水质自动监测、应急广播等系统功能为一体的梅溪湖水环境12 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告综合整治智慧水务管理系统平台，打造符合梅溪湖国际新城形象的智慧水务管理模式。梅溪湖智慧水务系统采用成熟的体系架构来构建，实现基础平台和各应用子系统的高效融合、柔性耦合。系统构成主要采用国内先进并符合国际发展趋势的成熟技术、软件产品和硬件设备，确保系统先进、实用、稳定、安全。通过持续的数据维护和系统开发，达到全面提高梅溪湖国际新城水务运营管理工作效率，降低管理成本的目的。项目的具体实施目标如下：1)建设水情监测站、阀门监控站、泵站监控站、流量监测站、排水管网监测站、水质自动监测站、高清视频监控站等监测监控站网，实现水位数据、雨量数据、液位数据、流量数据、设备状态、水质数据、视频信息自动采集、自动传输。2)构建各监测监控站至智慧水务平台的数据传输通信网络，确保监测监控站网数据传输通信的畅通，提高采集信息传输的可靠性和时效性。3)开发完善的实时数据接收处理软件，实现系统采集信息的自动接收和入库、平台与相关系统之间可靠的信息交换，为梅溪湖国际新城水资源调度、防汛指挥、设施管理、设备监控、管网监测、水质监测、巡查养护、查询服务提供基础信息。4)建设一套应急广播系统，对发生危及公共安全的突发事件，为民众提供迅速快捷的讯息传播途径。5)开发完善的智慧水务平台为梅溪湖国际新城水务运营管理提供实时数据获取、资源调度分析、监测巡查服务、管网模拟预测、设施维护管理、辅助决策支持等高级功能应用，实现水资源综合利用调度，防汛指挥的流程化管理、区域污水管网的运行状况监测及模拟、关键水体的水质监测与监视，有效解决目前运营管理存在的问题，提高运营管理工作效率，降低运行管理成本和安全风险。6)开发智慧水务移动APP应用，梅溪湖国际新城水务运营管理工作实现移动互联网远程办公、监测查询、预警预报、消息发布功能，并满足社会公共平台对常用水务信息的共享需求。2.3建设任务梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程建设任务包括以下内容：13 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告1)水资源综合利用调度系统与防汛监控预警系统建设2个水位雨量站、4个水位站、4个阀门监控站、1个泵站监控站、1个流量监测站、8个高清视频监控站。根据获取的水位、雨量、流量数据，结合流域内各雨水排口汇水面积等水文资料，对梅溪湖的补水量与排水量进行水情监测、预报及预警。通过分析水情数据信息，对补水、排水相关阀门、水泵等设备进行远程控制，实现水资源综合调度与防汛指挥决策的统一管理。在相关设备远程连锁控制的同时，可经视频站通过人工监视水库坝区、监控站点周围情况，防范安全事故的发生。2)排水管网监测及模型模拟系统建设13个排水管网液位监测站，对环湖污水管末端易堵污水井液位与污水提升泵站污水收集管网流量进行监测，防范污水溢出入湖对水质造成污染。对梅溪湖国际新城核心区雨水、污水管网勘测数据进行分析梳理，通过引入建筑信息模型(BIM)与地理信息系统(GIS)技术，建立管网三维立体模型，将建筑、道路、阀门、管道、监测点等在模型中体现出来，为用户在三维可视化方面提供直观丰富的展示效果。基于真实管网属性数据与网络拓扑结构建立管网三维模型的基础上，进一步集成管网数学模型，通过对管网系统内的工况进行动态仿真模拟预测，总结管网系统的水力变化规律，为管网运行评估、改造扩建等分析决策提供辅助的科学依据。3)水质自动监测系统建设16个水质自动监测站、14个高清视频监控站，对梅溪湖水体、周边净化区、调蓄池、入湖排口等进行局部水质监测，并监视水质监测点周围水体污染情况。通过监测水体污染物变化情况，及时发现突发性污染事故，防止水环境恶化，为水质达标提供决策支持。所建监测站点要求外观精巧美观、选材优质耐用，整体造型效果与梅溪湖景观生态环境协调。4)应急广播系统安装1套应急广播中心站与100组全天候可寻址接收音箱，系统可统一制作和输出应急广播节目、应急信息和应急指令，接收音箱造型与环境协调。5)智慧水务平台14 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告智慧水务平台以三维GIS和BIM为载体，将各种零碎、分散、割裂的信息数据以及设施运维所需的各种属性参数进行一体化整合，集成GIS技术、BIM技术、自动控制技术、视频监控系统、数据库技术、Web服务、移动APP应用等多种技术，为城市水务的运维管理构建信息采集、分析处理、浏览展示、发布和控制的高效智能的管理平台。该平台以各类实时监测数据、设备运行状态和设施属性信息为基础，具有查询分析、报表统计、设备控制和信息发布等多种功能，执行总体监视和运行调度。平台将分析所收集的实时数据，并结合水文、季节、工情等因素，根据一定的逻辑运算，生成调度策略、事故报警，将极大提高区域水务的管理水平。15 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告3智慧水务系统总体系统架构3.1系统架构设计原则梅溪湖水环境综合整治智慧水务系统的建设，应紧随信息技术的飞速发展和新技术的不断涌现，应基于高性能和可扩展的网络体系结构进行构建，以支持系统的更新升级需要，系统设计以“技术先进、经济实用、质量稳定、安全可靠”为目标，主要遵循以下原则：1)可靠性系统可靠性是系统长期稳定运行的基石，只有可靠的系统，才能发挥有效的作用。本方案从系统设计理念到系统架构的设计，再到产品选型，都将秉承系统可靠性原则，均采用成熟的技术，具备较高的可靠性、较强的容错能力及良好的恢复能力。2)兼容性智慧水务系统作为未来智慧城市平台的一个组成部分，将以提供独立入口的方式进行平台之间的融合。所有站点数据的采集及传输均符合最新的标准协议，并能与长沙市水务局未来建设的智慧水务系统实现数据共享。3)先进性在网络的架构和系统关键技术指标上，采用世界主流、国内领先的技术，以便今后发展。4)扩展性系统应充分考虑扩展性，采用标准化设计，严格遵循相关技术的国际、国内和行业标准，确保系统之间的透明性和互联互通，并充分考虑与其它系统的连接；在设计和设备选型时，科学预测未来扩容需求，进行余量设计，设备采用模块化结构，便于系统扩容、升级。5)易管理性、易维护性系统采用全中文、图表化、模型化软件实现整个系统平台管理与维护，人机对话界面清晰、简洁、友好，操控简便、灵活，便于监控和配置；采用稳定易操作的硬件和软件，无需借助任何专用的维护工具。16 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告6)安全性综合考虑设备安全、网络安全和数据安全。在前端采用完善的安全措施以保障终端采集设备的物理安全和应用安全，在前端与平台之间须保障通信安全，对系统平台的访问采用严格的用户权限控制，并做好异常快速应急响应和日志记录。7)充分而合理地利用现有资源在满足系统设计和建设技术要求的前提下，充分利用现有资源、统一设计、分步实施、资源共享。3.2系统架构设计梅溪湖水环境综合整治智慧水务系统架构为四层分层结构，系统由获取底层数据的采集传输层、提供空间图形数据库和测站信息数据交换并共享信息资源的数据层、支撑系统内部设置和应用的应用层、面向业主提供功能服务的服务层，总体架构见图3.2-1。1)采集传输层：根据需求分析，梅溪湖国际新城核心区及流域范围内合理设置水质、水位、雨量、流量、管网监测站与阀门、泵站、高清视频监控站。各站点的数据信息和工况信息通过无线GPRS、光纤专网等各类通信网络实时在线传输至梅溪湖智慧水务数据接收系统，测站需要保证设备正常运行，提供运行数据和远控接口。2)数据层：信息资源来自建立的三维模型和已有的静态数据及后期动态数据，主要包括采用专业软件设计构建的BIM模型数据、倾斜摄影转换的GIS空间图形数据、立体感知的各类监测信息数据、与岳麓区防汛抗旱部门的共享数据、预报调度和管网数学模型参数以及系统运行时的各类管理、运行数据获取和累积。数据可以在运维系统中实时调用，包括管网、阀门属性静态信息以及运维记录等动态信息。3)应用层：是为满足梅溪湖智慧水务运营管理需求所涉及的功能子系统架构。包括可视化三维模型展示、水资源综合调度、防汛预报预警、管网水力模型模拟预测、水质指标与排口情况监测监视、设施设备信息查询、维修管理等。应用层负责各系统对接与设备远程控制，是整个项目实现业务管理应用的关键。4)服务层：可通过开发WEB版、移动APP应用客户端多种平台应用方式，实现运营情况与三维模型相结合、进行控制与管理；运营情况监控、对各系统进行操作、17 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告发现问题快速处置；设备设施的基础信息更新维护；快速准确地定位和查找、直观显示运营状态；排水管网水力模型模拟预测与展示；巡检管理、维修管理、预警分析、对外发布等功能应用。图3.2-1系统架构本系统总体架构具有以下特点：1)功能明确，流程清晰，运作有序，便于实现自动化；2)面向用户，层次分明，输入/输出界面友好，突出实用性；3)适应水务运营管理服务信息化的需要，并充分考虑今后系统的扩充、扩展要求，同时，便于与其它系统连接。18 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告4监测监控站网建设为满足系统功能需求，系统应在梅溪湖水环境综合整治工程范围内，建设包括水情监测站、流量监测站、阀门与泵站监控站、排水管网监测站、水质自动监测站、高清视频监控站等6类自动监测监控站，形成系统的监测监控站网4.1水情监测站4.1.1监测范围梅溪湖作为生态景观核心区，其水资源综合利用调度与防汛监控预警涉及梅溪湖片区流域内的供水水源、补换水水源、排水口河道水位等方面，为实现水资源状态监测与入湖水量预报，在关键水体与排口设置水位、雨量监测站，获取水雨情数据。供水水源：供水水源是指通过自流进入梅溪湖的水源。梅溪湖目前的供水水源包括三环撇洪渠、二环撇洪渠、洪寺庵水库、桃花岭高排渠、象鼻窝高排渠和雨水管道直排汇水。其中，洪寺庵水库集雨面积为0.47km2，有效库容约为30万m3，是一座小Ⅱ型水库，正常蓄水位69m，坝顶高程71m，以自流的方式为梅溪湖补水。补换水水源：补换水水源是指在特殊情况下对梅溪湖进行补换水的水源，为可控水源。梅溪湖近期补换水水源包括龙王港和石塘水库。龙王港排水口：梅溪湖在龙王港的排水口总共有3个。城市岛低涵(梅溪湖自流排水，见图4.1.1-1)、橡胶坝低涵(梅溪湖自流排水，见图4.1.1-2)和综合泵站(自流排水与水泵抽排两种方式，见图4.1.1-3)。19 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图4.1.1-1城市岛低涵排水入口图4.1.1-2橡胶坝低涵龙王港排口20 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图4.1.1-3综合泵站龙王港排口4.1.2站点布设根据梅溪湖流域水系分布和供水水源、补换水水源、排水口河道分布及其特性，为掌握梅溪湖流域内水雨情信息，确定在梅溪湖、石塘水库布设水位雨量监测站，在洪寺庵水库、听雨路水闸上游、城市岛低涵龙王港排口、橡胶坝低涵龙王港排口、综合泵站龙王港排口处的河道布置水位监测站，水情监测站位置见表4.1.2-1，测站位置环境见图4.1.2-1～图4.1.2-5。水情监测站采用自动测报方式，测站自动完成测点的水雨情信息采集，通过GPRS无线通讯，将采集信息实时发送到智慧水务中心。测站采用太阳能供电方式。测站监测方式的确定应综合考虑设备技术性能应满足水雨情变化要求、设备安装维护方便、测站便于看护和运行安全等基本条件。1)梅溪湖水位雨量站根据《梅溪湖水环境综合整治工程可行性研究报告》所述，湖泊水量保障要求为梅溪湖湖体常水位35m，允许最高水位35.5m。目前周边12.31km2汇水范围内的雨水补给量能基本保障梅溪湖水位相对恒定(变化幅度在0.29m之内)，湖体水位变幅不大，可在梅溪湖西南侧建设一体化杆式水位雨量站，采用雷达水位计采集水位数据。21 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图4.1.2-1梅溪湖西南角2)石塘水库与洪寺庵水库水位(雨量)站石塘水库和洪寺庵水库水深较大，综合考虑测站需满足安装维护方便，操作灵活，运行可靠以及水位变幅较大的情况下能稳定地采集水位数据等要求，在石塘水库坝上建设一套一体化杆式水位雨量站，采用气泡水位计采集水位数据；因洪寺庵水库距离梅溪湖水位雨量站较近，在坝上只建设一套一体化杆式水位站，同样采用气泡水位计采集水位数据。图4.1.2-2洪寺庵水库22 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图4.1.2-3石塘水库3)城市岛低涵、橡胶坝低涵龙王港排口以及听雨路水闸上游水位站在城市岛低涵龙王港排口、橡胶坝低涵龙王港排口河道附近有过河桥梁，而听雨路水闸目前处于设计状态，其上游水位站也设在该水闸附近，因此三处水位站可依托桥梁、水闸等建筑分别建设，采用一体化杆式与雷达水位计分体安装的方式采集水位数据。图4.1.2-4城市岛低涵龙王港排口河道23 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图4.1.2-5橡胶坝低涵龙王港排口河道4)综合泵站龙王港排口经现场查勘，综合泵站自控系统对排水泵抽排至龙王港的排口河道处已设置液位监测仪表，该处液位数据可通过综合泵站PLC现地控制单元采集上传至智慧水务中心，不再另外单独建设水位站。表4.1.2-1水情监测站布设表序号站点位置数量监测项目安装方式1水位雨量站1.1梅溪湖西南侧1水位、雨量一体化杆式1.2石塘水库大坝坝前1水位、雨量一体化杆式2水位站2.1城市岛龙王港排口过河桥梁1水位一体化杆式2.2橡胶坝龙王港排口过河桥梁1水位一体化杆式2.3龙王港听雨路水闸上游1水位一体化杆式2.4洪寺庵水库大坝坝前1水位一体化杆式4.1.3设备配置水情监测站设备配置见表4.1.3-1。24 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告表4.1.3-1水情监测站设备配置表序号项目名称单位数量备注梅溪湖、听雨路水闸上游、城1雷达式水位(雨量)站市岛与橡胶坝排口1.1一体化立杆支架套41.2设备机箱套41.3太阳能供电系统套4光板、蓄电池、充电控制器1.4GPRS通讯模块及天线套41.5数据采集主机(RTU)台41.6雷达水位计个41.7翻斗式雨量计个1仅梅溪湖水位雨量站有1.8线管、连接电缆套4辅材2气泡式水位(雨量)站洪寺庵、石塘2.1一体化立杆支架套22.2设备机箱套22.3太阳能供电系统套2光板、蓄电池、充电控制器2.4GPRS通讯模块及天线套22.5数据采集主机(RTU)台22.6气泡水位计(含气管)套1仅石塘水库水位雨量站有2.7翻斗式雨量计个22.8气管保护管、连接电缆套2辅材水情监测站设备主要技术要求如下：1)一体化立杆支架：立杆总高≥4.5m；立杆钢材材质为国标碳素钢Q235，镀锌后钝化处理，喷塑采用进口优质塑粉；立杆结构及尺寸按抗震6级、抗风力8级设防。2)设备机箱：箱体防护等级不小于IP55；箱体材质与一体化立杆支架相同；箱体大小根据配套辅助设备的数量、形状和尺寸来设计，应与杆体大小协调，保证有充足的空间容纳测站设备(数据采集主机、GPRS通信模块、蓄电池、充电控制器、气泡水位计等)，方便设备安装和维护。25 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告3)太阳能供电系统：12VDC供电系统；使用太阳能光板与可充电电池，不需外部电源；有自充电保护功能；保证阴雨天连续运行30d及以上。4)GPRS通信模块：工作电压12VDC；使用标准GSM/GPRS模块，可安装标准型SIM卡。5)数据采集主机：工作电压12VDC，低功耗；能够同时采集水位计和雨量计的测量信号；自动采集数据并定时上传，上传周期≤3h，当水位变幅或雨量变化达到设定值以上时，数据上传周期≤5min；可对运行模式、报警、控制等参数进行设定，能够读取液位、雨量数据值、通信状态与电池容量；上传信息必须开放数据格式与通信协议。6)雷达水位计：防护等级IP68；测量范围≥30m，盲区≤1m，波束角18°，准确度±0.2%，分辨率1mm；工作温度－20～60℃无凝露；工作电压12VDC，功率≤100mW；RS485输出接口，标准MODBUS通讯协议；结构小巧，安装灵活。7)气泡水位计：测量范围≤20m，分辨率1mm，准确度±0.2%；工作电压12VDC；微型活塞打气泵动力形式，被测介质密度可任意设置；RS485输出接口，标准MODBUS通讯协议；气管长度＜100m，长期稳定性≤±0.1%每年，无零点漂移。8)翻斗式雨量计：承雨口径φ200mm±0.6mm，分辨力0.5mm；最大降雨强度4mm/min；当自身排水量≤12.5mm时允许误差≤±0.5mm，自身排水量＞12.5mm时允许误差≤±3%；输出方式为开关通断信号；具有放毒、防虫、防尘措施，在无人维护情况下，至少能正常工作30d不被堵塞。4.1.4安装要求水位(雨量)监测站安装时需综合考虑站点的安装条件并与水体周围景观相融合，采用一体化杆式建站方式，见图4.1.4-1～4.1.4-3。26 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图4.1.4-1雷达式水位雨量站安装示意图图4.1.4-2气泡式水位雨量站安装示意图27 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图4.1.4-3雷达水位站安装示意图1)雷达水位计雷达天线发射微波脉冲时都有一定发射角，从天线下缘到被测介质表面之间，由发射的微波束所辐射的区域内，不得有障碍物；雷达水位计安装位置距光滑侧壁大于200mm；雷达测量时要保证被测介质不进入雷达盲区，野外使用时增加防护罩延长使用寿命。2)气泡水位计气泡水位计在安装传感器气管探头时，安装位置及存在方式尤为重要，它关系到水位测量精度，探头安装位置应使其不能随水流产生位移，必须完全固定。气管要求有镀锌不锈钢管做成的保护管保护，尽可能埋在地下，气线必须沿向下的坡度，保护管所有拐弯的部分弯曲度不能过于尖锐，应让气管有一个光滑的通道，用高密度混凝土块且有份量的、稳定的插入河岸的关键部位以固定气管，防止洪水威胁或塌陷，或将气管固定在已有的稳定建筑物上。气管出口一般必须安装于最低水位以下0.5m处，必需有一定容积净水装置以提高压力传感器的读数精度。3)翻斗式雨量计28 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告安装固定于立杆顶部，立杆固定后需通过雨量计自带水准泡调平，进行人工給水检定。4)设备机箱设备机箱固定于立杆上部，距地安全距离不小于3米；箱内安放充电控制器、蓄电池、数据采集主机(RTU)、GSM/GPRS通信模块、气泡水位计主机等。5)一体化立杆支架杆体安装位置与雷达水位计挑臂长度应综合考虑湖泊、水库、河道历史最高水位与最低水位情况；将太阳能光板固定于立杆顶部，方向朝南，立杆上方与周围不宜有影响太阳能光板充电的遮挡物；连接电缆尽量减少外露部分并使用专用防水胶对接线端点进行防水处理；室外立杆区域，如具备开挖条件，可采用预埋地笼浇筑混凝土方式固定杆体，如不具备，则采用化学螺栓方式固定杆体。4.2阀门、泵站监控站4.2.1监测范围为实现梅溪湖流域水资源综合利用调度与防汛监控预警的智慧化管理，需要对相关阀门、泵站、水工建筑内的设备进行远程自动化控制。本系统主要涉及的监控设备包括：龙王港听雨路引水管的一个电动蝶阀、城市岛低涵龙王港排口的两个电动蝶阀、橡胶坝低涵龙王港排口的一个电动蝶阀、橡胶坝控制室内的充水泵、补水泵、真空泵、管道阀门等设备以及综合泵站内的补水水泵、排水水泵、中水回用水泵、检修闸门等设备。4.2.2站点布设针对各监控点的不同种类和环境，可设置相应的阀门、泵站监控站。为减少外界干扰监控站PLC现地控制单元应就近设置在设备电控箱旁，缩短控制电缆距离，阀门、泵站监控站可利用设备电控箱进线电源采用交流供电。因设备监控对实时性要求很高，应采用光纤专网构建智慧水务中心与阀门、泵站监控站的通讯链路，实现设备的远程自动化控制，阀门、泵站监控站位置见表4.2.2-1。1)城市岛、橡胶坝排水管与听雨路补水管阀门监控站29 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告听雨路补水管电动蝶阀(目前处于设计阶段，位置还未最终确定)、城市岛低涵排水管临梅溪湖进水与临龙王港出水口电动蝶阀(跨越公路两端)、橡胶坝低涵排水管电动蝶阀4处监控点涉及设备数量少，位置处在公路两旁、河道周边或绿化地带，位置分散，可通过成套设置现地PLC控制柜，实现设备状态量采集与控制点接入。根据《梅溪湖水环境综合整治工程可行性研究报告》所述阀门井改造项目，城市岛、橡胶坝排水管阀门需进行自动化改造，将现有手动阀门改造成手电两用阀门；而听雨路补水管目前正处于设计阶段，蝶阀位置尚未最终确定。为了改造和后期建设的阀门电控箱实现自动化控制，要求设备电控箱提供阀门运行状态信号(远程、开运行、关运行、开到位、关到位、故障、开度等)与启停控制节点(开阀、关阀等)，具备与PLC连接的硬件接口。结合流量监测需求(详见流量监测站章节4.3.1与4.3.2)，城市岛、橡胶坝排水管与听雨路补水管采用多普勒超声波流量计监测管道流量，可将流量监测传感器分别设置在城市岛低涵临龙王港阀门、橡胶坝低涵阀门、听雨路引水管阀门出口处，仪表主机成套安装在阀门监控站现地PLC控制柜内，将仪表信号接入PLC，与阀门监控数据一同上传至智慧水务中心。2)橡胶坝泵站监控站通过橡胶坝工程设计图纸与现场查勘了解情况得知，橡胶坝控制室兼管理办公用房内设备数量种类多样且有专门的配电层，配电层电控柜见图4.2.2-1与图4.2.2-2。因此，基于有水工建筑作为依托，室内环境条件好，可成套设置PLC现地控制单元对设备进行自动化控制并配套建设本地上位监控系统，实现水工建筑的自动化控制系统既可在本地独立监控运行，也可在智慧水务中心平台远程监控管理。但是，目前橡胶坝控制室内的水泵、补水泵、真空泵、排污泵以及各类阀门电控柜只能实现就地手动监控，不具备与PLC连接的硬件接口，即PLC无法实现对设备运行状态的监测与启停控制，建设单位需完成橡胶坝配电层设备电控柜的改造工作。30 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图4.2.2-1橡胶坝控制室配电层设备电控柜3)综合泵站监控站通过对综合泵站现场查勘了解情况，泵站内已有一套完整的美国GE公司VersaMax系列PLC现地控制单元(LUC屏)与上位监控系统(见图4.2.2-2)，具备对综合泵站内的排水泵、补水泵、中水回用水泵、检修闸门启闭机、排水闸门启闭机、龙王港液位监测仪表、梅溪湖液位监测仪表等设备、仪表的监控条件。并且采用了湖南紫光测控有限公司的UNIS-COM7D以太网交换机、UNIS-COM5通讯管理装置等通讯设备进行数据交换与通讯管理，只需通过构建光纤专网将该泵站监控站数据接入智慧水务中心平台即可。31 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图4.2.2-2综合泵站上位监控系统与PLC现地控制单元表4.2.2-1阀门、泵站监控站布设表序号站点位置数量监控项目备注1听雨路水闸引水管蝶阀1蝶阀、流量仪表设计阶段2城市岛低涵排水口蝶阀2蝶阀、流量仪表进水口、出水口3橡胶坝低涵排水管蝶阀1蝶阀、流量仪表4橡胶坝1橡胶坝内设备、仪表5综合泵站1综合泵站内设备、仪表已建4.2.3设备配置阀门、泵站监控站设备配置见表4.2.3-1。表4.2.3-1阀门、泵站监控站设备配置表序号项目名称单位数量备注1PLC可编程控制器套52现地PLC控制柜套53电源系统套54光纤通讯设备套55多普勒超声波流量计个3低涵排水管、补水管32 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告序号项目名称单位数量备注6上位监控系统套1橡胶坝控制室线管、传感器安装支架、7套5电缆与光缆敷设阀门、泵站监控站设备主要技术要求如下：1)PLC可编程控制器：电源模块120/230VAC输入，24VDC/5A输出；CPU模块24VDC供电，128KB工作内存，需配存储器卡，保存用户指令程序，实现逻辑/过程顺序控制、时序、连锁、算术运算等；以太网通讯模块，TCP/IP协议，10M/100M；信号模块用于数字量和模拟量输入/输出，是电气信号的转换器，将现场信号如运行、故障、到位、阀门开度、软启动器电流、变频器频率、仪表信号、设备启停等信号转换成CPU能够处理的格式；功能模块用于高速计数，定位操作、开环或和闭环控制；配PLC模块安装机架；预留20%的I/O点余量。2)现地PLC控制柜：防护等级IP55；柜体外壳采用2.0mm厚的敷铝锌钢板，配件采用电焊或螺栓组装；柜体装配后需进行除锈酸洗、磷化处理、清洗，然后喷塑；柜内整洁、布局合理，柜体有通风散热孔、滤尘装置；元器件安装牢固，性能可靠、稳定，并且必须通过“CCC”认证，符合国家标准与电气规范；柜内配线采用汇线槽方式，线芯接面积根据通过的电流大小进行选配，配线颜色按信号种类，根据国家标准配置；接线端子采用进口压接式接线端子，接线时须按顺序排号，都贴有端子标鉴，标签不可擦除；DO回路配熔断器进行保护，接线端子有20%的备用量，信号、屏蔽接地采用铜排连接方式；柜内必须设有电源工作指示灯、门控照明灯、冷却风扇、门锁等。3)电源系统：现地PLC控制单元需接入220VAC供电，应采用隔离方式，降低对PLC运行的干扰；电源开关采用优质的小型空气断路器，按电源种类分别设电源总开关，各用电回路分开关根据负荷情况选配；PLC柜可对辖区内的在线监测仪表、光纤通讯设备提供220VAC或24VDC工作电源；有防雷接地保护装置。4)光纤通讯设备：包括光纤收发器、光纤转接盒等，与梅溪湖智慧水务中心建立光纤专网通讯链路，传输速率满足自动控制要求。33 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告5)多普勒超声波流量计：传感器防护等级IP68；流速测量范围0.02～5m/s，精度1.0%，分辨率1mm/s；水深测量(压力式水位计)范围0～5m，精度±1cm，分辨率1mm；流量测量范围0.001m3/s～1000m3/s，精度±3.0%，分辨率0.0001m3/s；工作温度0～60℃无凝露；工作电压12VDC或220VAC，待机电流＜0.9mA(12V)，工作电流＜6mA(12V)；主机带RS485输出接口(标准MODBUS通讯协议)和4～20mA输出；主机采用本地配置方式，所有参数现场均可配置；结构小巧，安装灵活，对流动影响小，适用于高泥沙含量的流体管道。6)橡胶坝控制室上位监控系统：包括工程师站工控机、操作员工作站、交换机等设备；工作站是用于操作、监视、报警、趋势显示、记录和打印报表的PC机，通常开发有上位机操作软件以完成上述功能，并且是通过以太网与工控机相连；工控机用于组态过程控制软件，诊断、监视PLC运行情况，供自控系统工程师开发、测试、维护使用；交换机用于完成本地自控系统局域网的数据交换；系统必须提供接入智慧水务中心平台的以太网通讯接口。4.2.4安装要求阀门、泵站监控站根据安装条件、所处环境与监控需求，按现地PLC控制单元是否配套本地上位监控系统分为两种类型，现地PLC控制单元均采用屏柜落地安装、交流供电、光纤专网通讯建设方式，见图4.2.4-1与4.2.4-2。34 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图4.2.4-1阀门监控站网络拓扑图35 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图4.2.4-2泵站控站网络拓扑图1)PLC可编程控制器a)系统接线正确，接地良好，将PLC上24VDC传感器电源的M端接地，接地电阻小于4Ω。b)合理地规划PLC的走线和并联连接，必要时可使用减轻应力的装置。c)安装合适的浪涌抑制装置，以防止由于雷击等产生的浪涌。d)不允许外部电源与PLC的直流输出点并联，给同一负载供电。e)根据需要控制的设备种类和数量，配备足够的I/O模块并预留20%的I/O点余量，PLC模拟量端口加装无源隔离器。2)现地PLC控制柜a)柜体安装在镀锌的基础槽钢上，槽钢顶部宜高出抹平地面10mm，须固定牢固，接地良好；屏柜安装时应注意防震、防潮、防止框架变形和漆面受损。36 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告b)柜体及内部设备与构件间连接牢固，柜体正面标志齐全，字迹清晰；柜内各元器件、端子排应标明编号、名称及操作位置。c)接线前应校线及标号。检查导线型号、规格是否与设计相符，导线间及对地绝缘是否符合规定。d)柜内导线不应有接头，导线芯线应无损伤；电缆芯线和所配导线的端部均应标明其回路编号，编号应正确，字迹清晰且不易脱色。e)多股芯端头宜烫锡或采用接线片，导线与接线片的连接应压接或焊接，连线处应均匀牢固，导电良好。f)电缆(线)端子的连接处应牢固并留有适当的余度。g)每个接线端子的每侧接线不应超过两根；对于插接式端子，不同截面的两根导线不得接在同一端子上；对于螺栓连接的端子，当接两根导线时，中间应加平垫片。h)引进盘柜的电缆及芯线应排列整齐，固定牢靠。不使所接的端子排受力，强、弱电回路不应使用同一根电缆，应分别成束排列。接线应正确；排列整齐、美观。i)接线端子排的安装应牢固；当其在盘柜底部时，距离基础面的高度宜为250mm；在顶部或侧面时，距边缘宜为100mm；多组接线端子并列安装时，其间距宜为20mm。j)可动部位(门、面板)导线应采用多股软线。敷设长度应有适当余量，线束应有外套塑料管等加强绝缘层；与电器连接时，端部应绞紧烫锡，不得松股、断股。k)控制电缆终端可采用一般包扎，接头应有防潮措施。l)系统总屏蔽、抗电磁干扰符合IEC801/VDE0843和国标中屏蔽、抗辐射有关技术要求。3)电源系统所有电源进线均用空气开关进线隔离；内有配电及维修用的220VAC电源插座，轨道式安装；输入的电源应有熔丝、开关等隔离，做好接地/接零。4)光纤通讯设备与专网敷设光纤匹配，保证数据通信正常稳定。5)多普勒超声波流量计37 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告安装要求与流量监测站相同，详见“4.3.4安装要求”。6)橡胶坝控制室上位监控系统a)建立控制室局域网络，PLC、工控机、工作站位于同一IP段，中控室及PLC网络采用以太网交换机(SWITCH)进行网络联接。b)中控室设置工控机一台(工程师站)，作为SCADA服务器(监视控制和数据处理)系统以Windows2008Server为操作平台，运行PLC控制软件(比如STEP7)完成生产线各控制软件编制及上下载、故障诊断，运行组态监控软件(比如WinCC7.0)，完成设备控制信息和生产数据的采集工作。c)设置工作站1台(操作员站)，工作站从SCADA服务器读取数据库内的信息，建立操作界面显示各生产区域的动态画面及图形，并能自动记录工艺参数、打印故障报表，供操作员对该控制区域的生产设备状态、生产状况进行实时监控，并实时反映生产环节中各部接口和设备的情况。d)上位监控系统需提供光纤以太网通讯接口，通过光纤链路接入智慧水务中心平台。7)信号电缆穿管敷设a)信号电缆应采用屏蔽电缆，敷设前检查电缆型号规格满足要求，外观无扭绞、压扁、保护层断裂等缺陷。b)敷设前应按设计和实际路径计算每根电缆的长度，合理安排每盘电缆；用500VM表测量其绝缘情况，合格后方可敷设。c)电缆需要穿管保护，穿管时最大牵引力不得超过允许的抗拉力，以免损伤芯线，敷设时在终端头及接头附近要留有裕度。d)电缆入柜时应排列整齐，不宜交叉，并加以绑扎固定，及时装设编码管及标志牌；标志牌规格统一，能防腐，挂装牢固。e)电力、控制、仪表及通讯电缆应分开敷设，采取隔离措施。38 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告4.3流量监测站4.3.1监测范围为获取梅溪湖补水、排水水量，实现水资源在时空上优化调配的目的，在补换水水源与梅溪湖之间的连通管道和梅溪湖排水管道上进行流量监测。补换水水源是指在特殊情况下对梅溪湖进行补换水的水源，为可控水源。梅溪湖近期补水水源管路包括：1)目前河湖连通管仅从龙王港听雨路水闸上游引水对梅溪湖进行重力补换水，可通过蝶阀控制。2)石塘水库为小Ⅰ型水库，属梅溪湖片区较大的水库，水质较好，优于地表水Ⅱ类，且石塘水库已启动二期扩建工程，扩充后库容将会增加，后期可通过接入河湖连通管对梅溪湖进行重力补换水。3)综合泵站通过控制补水潜水泵抽水将龙王港下游河水对梅溪湖进行补水。梅溪湖在龙王港的排水管包括城市岛低涵、橡胶坝低涵和综合泵站自排箱涵与排水泵排水管(4根)。4.3.2站点布设在城市岛低涵排水管、橡胶坝低涵排水管、综合泵站排水潜水泵排水管(4根)、综合泵站自排箱涵、综合泵站补水潜水泵补水管(1根)、听雨路补水管(d1000)和河湖连通汇总管(d1000～d1500)各处测量进出湖流量，可大致了解梅溪湖补水、排水总量。1)城市岛、橡胶坝低涵与听雨路引水管流量监测城市岛低涵排水管(d2000)、橡胶坝低涵排水管(d800)和听雨路补水管(d1000)内水流均靠重力自流，因此管内流体存在长期不满管的情况，但流体截面为标准规则断面，可在流体管内采用多普勒超声波流量计通过测量断面流速与水深计算流体流量。由于这三根水管均通过蝶阀控制梅溪湖的排水与补水，也设计有阀门监控站，因此可将多普勒超声波流量计设置在管道阀门出口处附件，通过阀门监控站对流量计供电并将流量计信号接入阀门监控站PLC现地控制单元上传至智慧水务中心，不再单独建设流量监测站，多普勒超声波流量计计入各阀门监控站设备配置。39 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告2)综合泵站排水、补水管流量计算根据综合泵站设计图纸与现场查勘情况，排水泵为4台160kW的井筒式潜水泵，补水泵为1台75kW的卧室潜水泵；排水泵排水管与补水泵补水管由于整根深埋地下未预留流量仪表安装位置；并且排水管从水泵出口至龙王港河道距离仅约33米，也不符合非接触式流量仪表的安装条件(前10D后5D，距水泵＞30D)。因此，在不具备安装流量仪表的条件下，通过综合泵站监控站实时监控每台排水泵与补水泵的启停时段，在水泵运行时间内由智慧水务中心应用软件利用水泵性能曲线(扬程、流量、功率的关系)计算补水与排水的水量。3)综合泵站自排箱涵流量计算根据综合泵站设计图纸，综合泵站自排箱涵深埋地下未预留流量仪表安装位置，并且箱涵出水口闸门外存在落差也非标准断面(喇叭口斜坡)，不具备安装流量仪表精确测量的条件；但是，箱涵进水口与排水泵蓄水池相通，排水泵蓄水池液位与梅溪湖液位相同，并且箱涵过水断面规则。因此，在不具备安装流量仪表的条件下，可通过自排箱涵断面过水面积计算排水流量。箱涵排水流量计算公式如下：QAv式(4.3.2-1)式中：Q——排水流量，m3/s；——水流有效断面面积，m2；Av——流速，m/s。恒定流条件下排水箱涵的流速，应按下式计算：211vR3I2n式(4.3.2-2)式中：v——流速，m/s；R——水力半径，m；I——水力坡降；n——粗糙系数，混凝土、钢筋混凝土、水泥砂浆抹面渠道取0.013～0.014。40 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告根据现场查勘了解情况，综合泵站设置有梅溪湖液位监测仪表并已接入现地PLC控制单元，利用自排箱涵液位数据计算出断面过水面积，再由过水面积率定排水流量，将液位、流量率定曲线编入智慧水务系统应用软件，则智慧水务中心平台可通过综合泵站采集到的梅溪湖液位数据计算自排箱涵的排水流量。4)听雨路水闸上游引水至梅溪湖河湖连通管流量监测站目前听雨路补水管接入梅溪湖河湖连通管正处于设计阶段且本系统在补水管设计有流量监测点，而石塘水库与象鼻窝高排渠尚未启动接入工程，但从长远考虑，为了解河湖连通管汇集龙王港、石塘水库、象鼻窝高排渠三处水量之后的流量情况，现在梅溪湖河湖连通管(d1000～d1500)预留设置一个流量监测站，具体位置以后期建设时查勘确定为准。管内水流靠重力自流，流体存在长期不满管的情况，但因流体截面为标准规则断面，可在管内采用多普勒超声波流量计通过测量断面流速与水深计算流体流量。该流量监测站采用一体化杆式与传感器分体安装的方式，太阳能供电，与智慧水务中心通过GPRS无线通讯。4.3.3设备配置流量监测站设备配置见表4.3.3-1。表4.3.3-1流量监测站设备配置表序号设备名称单位数量备注1一体化立杆支架套12设备机箱套13太阳能供电系统套1光板、蓄电池、充电控制器4GPRS通讯模块及天线套15数据采集主机(RTU)台16多普勒超声波流量计个1主机、传感器线管、传感器安装支架、连7套1辅材接电缆流量监测站设备主要技术要求如下：1)一体化立杆支架：立杆总高≥3.5m；立杆钢材材质为国标碳素钢Q235，镀锌后钝化处理，喷塑采用进口优质塑粉；立杆结构及尺寸按抗震6级、抗风力8级设防。41 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告2)设备机箱：箱体防护等级不小于IP55；箱体材质与一体化立杆支架相同；箱体大小根据配套辅助设备的数量、形状和尺寸来设计，应与杆体大小协调，保证有充足的空间容纳测站设备(数据采集主机、GPRS通信模块、蓄电池、充电控制器、多普勒超声波流量计主机等)，方便设备安装和维护。3)太阳能供电系统：12VDC供电系统；使用太阳能光板与可充电电池，不需外部电源；有自充电保护功能；保证阴雨天连续运行30d及以上。4)GPRS通信模块：工作电压12VDC；使用标准GSM/GPRS模块，可安装标准型SIM卡。5)数据采集主机：工作电压12VDC，低功耗；能够与流量计主机进行通讯，读取水深、流速、瞬时流量、累积流量数据；自动采集数据并定时上传，瞬时流量在设定值以下时数据上传周期≤3h，瞬时流量在设定值以上时上传周期≤10min；可对运行模式、报警、控制等参数进行设定，能够读取流量仪表数据、通信状态与电池容量；上传信息必须开放数据格式与通信协议。6)多普勒超声波流量计：传感器防护等级IP68；流速测量范围0.02～5m/s，精度1.0%，分辨率1mm/s；水深测量(压力式水位计)范围0～5m，精度±1cm，分辨率1mm；流量测量范围0.001m3/s～1000m3/s，精度±3.0%，分辨率0.0001m3/s；工作温度0～60℃无凝露；工作电压12VDC，待机电流＜0.9mA(12V)，工作电流＜6mA(12V)；主机带RS485输出接口，标准MODBUS通讯协议；主机采用本地配置方式，所有参数现场均可配置；结构小巧，安装灵活，对流动影响小，适用于高泥沙含量的流体管道。4.3.4安装要求流量监测站安装时需综合考虑站点的测量条件、安装条件并与周围景观相融合，采用一体化杆式与传感器分体安装建站方式，见图4.3.4-1。42 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图4.3.4-1流量监测站安装示意图1)多普勒超声波流量计传感器安装时选择具有标准规则断面的顺直管道，满足前10后5倍管径的要求，若不满足，水流将会紊乱，从而产生测量结果偏大或偏小的情况，一般可乘以一个修正系数(该系数可通过现场率定确定)或调整安装位置；传感器通信电缆线里面含有通气管，不能弯折过度，防止其折断，并且需保证导气管和大气连通，不得任意采用其他导线延长；通信电缆线内的通气管与传感器里面的电路板相通，不能进水，安装时应使通气管末端开口朝下，防止潮气结水后沿管壁流入传感器电路板；传感器在管内安装位置需要平行于水流方向，并且抬高一定距离，防止淤泥对测量造成影响，特殊场合下可选配吹扫装置进行探头传感器吹扫；传感器前端超声波换能器不能受到冲击和划伤，安装时需避免杂物将传感器覆盖导致无法测量；所有通信导线需穿钢管或43 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告PVC管引侧边缘固定，使其避免由于受水力冲击而产生拉力；初次使用时，需要对流量计校准系数进行设定。2)设备机箱设备机箱固定于立杆上部，距地安全距离不小于2.5米；箱内安放充电控制器、蓄电池、数据采集主机(RTU)、GSM/GPRS通信模块、多普勒超声波流量计主机等。3)一体化立杆支架杆体安装位置不影响道路和景观；将太阳能光板固定于立杆顶部，方向朝南，立杆上方与周围不宜有影响太阳能光板充电的遮挡物；连接电缆尽量减少外露部分并使用专用防水胶对接线端点进行防水处理；室外立杆区域，如具备开挖条件，可采用预埋地笼浇筑混凝土方式固定杆体，如不具备，则采用化学螺栓方式固定杆体。4.4排水管网监测站4.4.1监测范围排水管网的监测是依据现势的、准确的三维排水管网系统为基础，对重点部位、关键节点安装自动化监测设施，实现监测数据的自动化采集和传输，弥补传统人工巡检方式在即时性、连续性、人为误差等方面存在的弊端；通过系统远程实时监控管网关键节点的液位与流量等信息，建立预警机制并及时发现污水管网的溢流、淤积、堵塞等风险；通过在线监测数据不断为排水管网模型提供数据，对排水管网数学模型进行参数率定，使模型更好的服务于事故预警、现状评估、改造方案设计与评估等排水管理与分析工作，从而实现水务的远程化、自动化、智能化管理。根据梅溪湖智慧水务建设需求和排水管网建设现状，梅溪湖核心区排水管网实行雨污分流，且雨水排水管网基本满足汛期排涝要求，不会产生渍水与溢出。因此，目前排水管网的监测重点是对龙王港北岸以南、桃花岭以北的梅溪湖核心区污水管网关键节点进行监测，监测数据要求能反映整个梅溪湖新区污水系统的运行状况，并能对核心区污水溢出入湖事件进行及时预警。4.4.2站点布设根据监测范围和需求确定排水管网监测点，并按以下原则进行选择：44 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告1)排水管网模型模拟验证监测点为满足参系数率定和校核，提高模型计算精度等需求，该类监测点需布置在排污干管、子分区交界管道以及能反映上游排水状况的关键节点。2)溢流污染监测点溢流污染监测点主要是指梅溪湖近湖区域受户线用水变化影响可能导致污水溢出入湖的污水管网关键节点，在易产生积水、淤堵的高程较低管网节点上监测液位。根据以上原则设计布设13个排水管网监测站，布设方案见表4.4.2-1。表4.4.2-1排水管网监测站布设表序号位置监测项目监测范围梅溪湖核心区东至13号液位计、西至2号液位计(未完成1液位、流量排水管网末端建设，最终以实际井位为准)梅溪湖北侧2液位西至3号液位计、南至12号液位计WD6182井东至A6路、北至梅溪湖路、西至4号液位3WD6472井液位、流量计、南至环湖路东至B2路、北至梅溪湖路、西南至连湖八4WD5139井液位、流量路、南至5号液位计东至琴溪路、北至连湖八路、西至梅溪湖路、5WD5097井液位南至7号液位计东至近湖七路、北至梅溪湖路、西至梅溪湖6WD7515井液位路西延线、南至三环线东至近湖七路、东北至环湖路、北至近湖九7WD5068井液位路、西南至6号液位计东至9号液位计、北至沿湖管线、西至近湖8WD7213井液位七路、南至秀峰路南延线9WD6522井液位沿梅溪湖路，东北至D7路、西南至D4路东北至E3路、西北至环湖路、西南至D710WD6806井液位路梅溪湖南侧11液位西至沿湖管线、南至10号液位计WD7129井东至支路十六、北至沿湖管线、西至11号12WD6180井液位、流量液位计西二环与环湖13液位北至龙王港梅溪湖段流域下游、西至西二环管网交汇北排水管网关键节点窨井内液位监测，主要针对水质较差的污水管网，从减少系统运维成本、降低运维难度的角度考虑，设计采用雷达水位计进行液位数据采集，但雷达水位计传感器在被测介质进入盲区乃至淹没后，则无法继续测量。为弥补雷达水位45 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告计在窨井内发生污水涨幅较大甚至溢出的特殊工况下的局限性，设计在窨井内靠近井盖处辅助安装压力式水位计，当窨井内污水液位超出雷达水位计测量范围而接触到压力式水位计传感器时，测站可继续监测井下液位变化情况并进行液位超限告警。另外，污水液位涨幅过大和溢出的情况属发生管网运行中的非正常工况，发生频率较少，压力式水位计不会因长期置于污水介质中导致气孔堵塞，可大大降低维护工作量。排水管网计算模型验证监测点的流量监测主要针对污水管网，并且梅溪湖核心区污水管网内污水均靠重力自流自梅溪湖核心区污水提升泵站和望城坡污水提升泵站，管内流体存在长期不满管的情况；而且选择的排水管网流量监测节点在窨井内均为三通或四通的汇流处，主要监测汇流后的管内流量变化情况，流体流态并不平稳，窨井内污水情况见图4.4.2-1～图4.4.2-3。因此，结合流体截面为标准规则断面的实际条件，在管网关键节点窨井内汇流管中采用多普勒超声波流量计通过测量断面流速与水深计算流体流量。图4.4.2-1WD6180窨井内46 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图4.4.2-2WD7129窨井内图4.4.2-3WD6806窨井内排水管网监测站设计采用一体化杆式与传感器分体安装的方式，太阳能供电，与智慧水务中心通过GPRS无线通讯。47 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告4.4.3设备配置排水管网监测站设备配置见表4.4.3-1。表4.4.3-1排水管网监测站设备配置表序号设备名称单位数量备注1一体化立杆支架套132设备机箱套133太阳能供电系统套13光板、蓄电池、充电控制器4GPRS通讯模块及天线套135数据采集主机(RTU)台136传感器固定架套137雷达水位计个138压力式水位计个139多普勒超声波流量计个4需要监测流量的站点线管、传感器安装支架、连10套13辅材接电缆污水管网监测站设备主要技术要求如下：1)一体化立杆支架：立杆总高≥3.5m；立杆钢材材质为国标碳素钢Q235，镀锌后钝化处理，喷塑采用进口优质塑粉；立杆结构及尺寸，依照客户确定的外观形状及厂家的构造参数按抗震6级、抗风力8级设防。2)设备机箱：箱体防护等级不小于IP55；箱体材质与一体化立杆支架相同；箱体大小根据配套辅助设备的数量、形状和尺寸来设计，应与杆体大小协调，保证有充足的空间容纳测站设备(数据采集主机、GPRS通信模块、蓄电池、充电控制器、多普勒超声波流量计主机等)，方便设备安装和维护。3)太阳能供电系统：12VDC供电系统；使用太阳能光板与可充电电池，不需外部电源；有自充电保护功能；保证阴雨天连续运行15d及以上。4)GPRS通信模块：工作电压12VDC；使用标准GSM/GPRS模块，可安装标准型SIM卡。48 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告5)数据采集主机：工作电压12VDC，低功耗；能够同时采集液位、流速、瞬时流量、累积流量数据；自动采集数据并定时上传，液位或瞬时流量在设定值以下时数据上传周期≤3h，液位或瞬时流量在设定值以上时数据上传周期≤10min；可对运行模式、报警、控制等参数进行设定，能够读取液位及流量仪表数据、通信状态与电池容量；上传信息必须开放数据格式与通信协议。6)雷达水位计：防护等级IP68；测量范围≥10m，盲区≤0.3m，波束角8°，准确度±0.2%，分辨率1mm；工作温度－20～60℃无凝露；工作电压12VDC，功率≤100mW；RS485输出接口，标准MODBUS通讯协议；结构小巧，安装灵活。7)压力式水位计：防护等级IP68；测量范围≥10m，准确度±0.05%，分辨率1mm；工作温度－10～70℃；工作电压12VDC，静态功耗5～10μA；RS485输出接口，标准MODBUS通讯协议。8)多普勒超声波流量计：配置参数与流量监测站相同，详见“4.3.3设备配置”。4.4.4安装要求排水管网监测站是在排水管网关键节点的窨井内进行液位和流量的监测，采用一体化杆式与传感器分体安装建站方式，安装时需综合考虑站点的测量条件、安装条件并与周围道路、景观相融合，见图4.4.4-1。49 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图4.4.4-1排水管网监测站安装示意图1)雷达水位计雷达天线发射微波脉冲时都有一定发射角，从天线下缘到被测介质表面之间，由发射的微波束所辐射的区域内，不得有障碍物；雷达水位计安装位置距光滑侧壁大于200mm；雷达测量时要保证被测介质不进入雷达盲区。2)压力式水位计压力传感器安装固定在窨井靠近井盖处，传感器通信电缆穿管时应将导气管进行保护，防止液体、杂质进入或堵塞导气管，保证导气管与大气连通；安装过程中不可50 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告将通信电缆与导气管划伤、割破，不得强拆、强拉硬拽导气电缆线；不得强拉、碰撞传感器投入头。3)多普勒超声波流量计安装要求与流量监测站相同，详见“4.3.4安装要求”；初次使用时，需要对水位计参数和流量计校准系数进行设定。4)设备机箱设备机箱固定于立杆上部，距地安全距离不小于2.5米；箱内安放充电控制器、蓄电池、数据采集主机(RTU)、GSM/GPRS通信模块、多普勒超声波流量计主机等。5)一体化立杆支架安装要求与流量监测站相同，详见“4.3.4安装要求”。4.5水质自动监测站4.5.1监测范围目前梅溪湖没有完善的水位及水质监测系统，仅有一个水质自动监测站，但由于梅溪湖湖体面积较大，各区域水质差异较大，仅依靠单点的数据无法了解整座湖体水质的变化。梅溪湖现有水体水质基本维持在地表水IV类水质标准，但根据梅溪湖水环境综合整治工程可研阶段调查结果，部分入湖排放口存在水质污染的情况，湖体内局部区域出现水华现象。湖体流动性差、营养物质交换缓慢、温度(25～35℃)、氮磷含量增加都会导致水体富营养化的发生，进而造成水体表面生长着以蓝藻、绿藻为优势种的大量水藻，形成一层“绿色浮渣”，导致水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。水质在周边楼盘陆续开发和居民入住后有进一步恶化的风险。根据《梅溪湖湖泊日常维护管理办法(试行)》有关规定：1)梅溪湖景观水体置换水源水质要求：雨水需进行源头初期雨水控制，其他水源的进湖水质严格控制在IV类水水质以上，未达到水质要求的水源必须经过相应处理达标，否则不能入湖。51 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告2)初期雨水必须经过雨水净化区、雨水调蓄池或渗透池截流后才能入湖。不能设置雨水净化区的雨水口，应设置过滤性生态净化屏障或强化小区源头初期雨水控制，降低初期雨水的污染。针对以上问题结合相关规定，应在梅溪湖收集雨水入湖处的各雨水净化区、调蓄池、直排口以及湖体内设置水质监测点。湖体内监测指标包括pH值、水温、电导率、溶解氧、浊度、叶绿素a、蓝绿藻和氨氮；雨水净化区、调蓄池、直排口等处监测指标有包括pH值、水温、电导率、溶解氧、浊度和氨氮。另外，为保证梅溪湖补换水水源在水质达标的前提下才能作为梅溪湖补换水的条件，应对龙王港听雨路水闸上游、龙王港下游综合泵站补水源以及石塘水库等补换水源进行水质监测，该部分水质自动监测站的建设可纳入后期龙王港流域水环境综合整治的工作计划内容。4.5.2站点布设根据监测范围的需求和《梅溪湖水环境综合整治工程可行性研究报告》中拟建与改造的内容，综合考虑后确定布设16个水质自动监测站，均采用一体化浮标建站方式，太阳能供电，与智慧水务中心通过GPRS无线通讯，布设方案见表4.5.2-1。表4.5.2-1水质自动监测站布设表序号位置监测指标1梅溪湖南侧死水区域常规五参数＋叶绿素a＋蓝绿藻＋氨氮2节庆岛东侧水域常规五参数＋叶绿素a＋蓝绿藻＋氨氮3梅溪湖北侧1号调蓄池常规五参数＋氨氮4梅溪湖北侧2号调蓄池常规五参数＋氨氮5Y1雨水净化区常规五参数＋氨氮6Y2雨水净化区常规五参数＋氨氮7Y3雨水净化区常规五参数＋氨氮8Y4雨水净化区常规五参数＋氨氮9Y5雨水净化区常规五参数＋氨氮10Y6雨水净化区常规五参数＋氨氮52 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告序号位置监测指标11Y7雨水净化区常规五参数＋氨氮12Y8雨水净化区常规五参数＋氨氮13Y9雨水净化区常规五参数＋氨氮1415号雨水直排口常规五参数＋氨氮15二环撇洪渠末端雨水净化区常规五参数＋氨氮16三环撇洪渠末端入湖口常规五参数＋氨氮4.5.3设备配置水质自动监测站设备配置见表4.5.3-1。表4.5.3-1水质自动监测站设备配置表序号设备名称单位数量备注1浮标套162太阳能供电系统套16光板、蓄电池、充电控制器3GPRS通讯模块及天线套164数据采集主机(RTU)台165传感器固定架套166锚固系统套167浊度传感器个168溶解氧传感器个169电导率传感器个1610PH传感器个16可测水温11氨氮个1612叶绿素a传感器个2湖内的南侧死水、节庆岛东13蓝绿藻传感器个2湖内的南侧死水、节庆岛东水质自动监测站设备主要技术要求如下：53 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告1)浮标：完全整合一体式，独立自行运转；全密闭IP68防护等级；重量轻、体积小，便于快速安装，不影响湖泊景观。2)太阳能供电系统：使用太阳能光板与可充电电池，不需外部电源；保证阴雨天连续运行15d及以上。3)GPRS通信模块：使用标准GSM/GPRS模块，可安装标准型SIM卡。4)数据采集主机：同时连接多种类型传感器，超微功耗；IP68等级防水接头，可快速连接传感器；数据采集上传周期≤3h；可对运行模式、报警、控制等参数进行设定，能够读取水质指标数据、通信状态与电池容量；上传信息必须开放数据格式与通信协议。5)传感器固定支架：可同时安装固定多种类型传感器(最多8种)，测量深度范围1.5～5米。6)锚泊系统：锚泊系统由垂直锚链和锚组成。7)浊度传感器：光学法；测量范围0～3000NTU；精度±5%。8)溶解氧传感器：荧光法；测量范围0～20mg/L；精度±1%。9)电导率传感器标：电极法；测量范围0～50ms/cm；精度±1%。10)PH传感器：电极法；测量范围0～14；精度±1%。同时可测量温度(PT100)；测量范围－5～50℃；精度±0.1℃。11)氨氮传感器：水杨酸分光光度法；测量范围0～1000ppm；精度±10%。12)叶绿素a传感器：荧光法；测量范围0～500μg/L；精度±5%。13)蓝绿藻传感器：荧光法；测量范围0～40000μg/L；精度±5%。4.5.4安装要求一体化水质自动监测站在水流环境中，为防止倾覆，减少波浪影响，采用锚固安装方式。浮标常用锚或沉石固定，设置于监测点处，确保浮标不被强风、急流卷走。主索通常采用高强度钢丝绳或尼龙绳绳缆，固定在锚或钢筋混凝土石块上，此法具有很强的固着能力，用来固定浮标。浮标安装根据使用环境的不同可选择不同的锚固方式，具体方法见图4.5.4-1。54 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告锚固方式(1)锚固方式(2)图4.5.4-1锚固方式4.6高清视频监控站4.6.1监测范围1)在9个雨水净化区、2个调蓄池、15号直排口、三环撇洪渠末端入湖口、二环撇洪渠末端雨水净化区水质自动监测站点设置高清视频监控站，以实时观测设备状况、周围环境、水质水量及植物变化情况。2)在城市岛低涵、橡胶坝低涵、听雨路补水管的阀门监控站点和综合泵站、橡胶坝泵站监控站点设置高清视频监控站，以实时观测排口、引水口与水泵、阀门等设备的运行情况，便于设备与工况的安全管理。3)在洪寺庵水库、石塘水库大坝上游设置高清视频监控站，以实时观测大坝上游水位、泄洪情况、坝体及两岸人员活动情况，利于防汛调度与安全管理，便于领导检查、决策、处理坝区突发事件。4.6.2站点布设本项目共布设高清视频监控站22个，均采用交流供电，与智慧水务中心构建光纤专网通讯链路，布设方案见表4.6.2-1。表4.6.2-1高清视频监控站布设表序号位置监控内容安装方式1梅溪湖北侧1号调蓄池水质监测浮标及水体一体化立杆2梅溪湖北侧2号调蓄池水质监测浮标及水体一体化立杆3Y1雨水净化区水质监测浮标及水体一体化立杆55 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告序号位置监控内容安装方式4Y2雨水净化区水质监测浮标及水体一体化立杆5Y3雨水净化区水质监测浮标及水体一体化立杆6Y4雨水净化区水质监测浮标及水体一体化立杆7Y5雨水净化区水质监测浮标及水体一体化立杆8Y6雨水净化区水质监测浮标及水体一体化立杆9Y7雨水净化区水质监测浮标及水体一体化立杆10Y8雨水净化区水质监测浮标及水体一体化立杆11Y9雨水净化区水质监测浮标及水体一体化立杆1215号雨水直排口水质监测浮标及水体一体化立杆13二环撇洪渠末端雨水净化区水质监测浮标及水体一体化立杆14三环撇洪渠末端入湖口水质监测浮标及水体一体化立杆15城市岛低涵排水管入口蝶阀工况与排口情况一体化立杆16城市岛低涵排水管出口蝶阀工况与排口情况一体化立杆17橡胶坝低涵龙王港排口蝶阀工况与排口情况一体化立杆18听雨路补水管蝶阀附近蝶阀工况与周边环境情况一体化立杆19橡胶坝控制室控制室内电气设备工况室内墙装20综合泵站控制室电气设备工况室内墙装21洪寺庵水库坝上大坝上游安全情况一体化立杆22石塘水库坝上大坝上游安全情况一体化立杆4.6.3设备配置高清视频监控站设备配置见表4.6.3-1。表4.6.3-1高清视频监控站设备配置表序号设备名称单位数量备注1星光级高清红外摄像机台222网络摄像机电涌保护器个2256 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告序号设备名称单位数量备注3光纤收发器个224一体化立杆支架套205设备机箱套226电缆、光缆敷设套22辅材1)星光级高清红外摄像机，主要技术指标：200万@60fps/23倍光学/支持H.265兼容H.264/星光级超低照度/光学宽动态120dB/3D降噪低码率/ROI/三码流/透雾/强光抑制/电子防抖/SmartIR/智能运动跟踪/越界侦测、区域入侵、人脸侦测、音频侦测、移动侦测、视频遮挡侦测/IP66/红外200米。2)网络摄像机电涌保护器，主要技术指标见表4.6.3-2。表4.6.3-2网络摄像机电涌保护器技术指标电源保护参数测试等级T2最大持续运行电压Uc(8/20μs)320VAC50～60Hz保护水平Up(1.2/50μs)1.2kV标称放电电流In(8/20μs)5kA最大放电电流Imax(8/20μs)10kA网络信号保护参数测试等级C2最大持续运行电压Uc8VDC保护水平Up(X-X)20V保护水平Up(X-C)600V标称放电电流In(8/20μs)2kA最大放电电流Imax(8/20μs)3kA传输特性100Mbps插入损耗<0.5dB(10MHz)接口形式RJ453)光纤收发器，主要技术指标：57 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告a)标准：IEEE802.310BaseT，IEEE802.3u100Base-TX，100Base-FX；b)接口：双绞线：RJ45；光纤：SC、ST、FC可选；c)LED：PWR，FXSD，FXLink/Act，TXFdx，TX100，TXLink/Act；d)传输速率：双绞线10Mbps，100Mbps，光纤100Mbps；e)双工方式：电口全双工或半双工，光口全双工；f)流量控制：全双工IEEE802.3X流量控制；半双工背压流量控制；g)双绞线：5类，6类；h)光纤：多模50/125，62.5/125μs；单模8.3/125，8.7/125，9/125μs；i)电源：交流220V(175～260V)，50Hz或DC48V；直流5V，1A；j)环境温度：0～50℃；k)存储温度：－20～70℃；l)湿度：5%～90%；m)体积：外置电源26×70×93mm(高×宽×长)；内置电源30×110×140mm(高×宽×长)；4.6.4安装要求因梅溪湖国际新城已建设有完整的视频监控系统，新增高清视频摄像机需和已有视频监控后台相融合，前端设备与后台有两种对接方式：1)设备与后台直接对接在前端视频设备选型上采用已建视频监控系统中同品牌且符合技术要求的高清视频摄像机，满足设备与后台遵循统一的通信协议标准，后台可直接对前端视频数据进行存储、解码及显示。2)设备与后台SDK对接若新建视频监控站采用与已建视频监控系统前端视频设备不同的高清视频摄像机，虽然目前国内一线品牌视频设备相关协议采用的是标准协议，但也会有一定差异，因此需要新建视频站的高清摄像机厂商提供设备的SDK(软件开发工具包)，通过在后台做二次开发进行协议码流转换，经过协议码流转换后与原有视频监控系统进行SDK对接。此方式需要新建增高清摄像机厂商提供向用户开放的可供二次开发的设58 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告备SDK，保证SDK的可用性，并经过测试和检测通过后，通过协议码流转换接入原有视频监控系统后台。视频监控站施工安装要求如下：前端摄像机的安装主要采用立杆和支架安装方式.。传输网络采用专网形式，通过搭建光纤链路，实现监控中心与前端系统的直连。视频数据的后台存储、处理可利用梅溪湖智城数控中心现有视频监控系统硬件设备，已预留充分的视频存储空间，只需将数据接入已有监控中心网络，供智慧水务系统调用，见图4.6.4-1。图4.6.4-1前端摄像机网络接入方式1)一体化立杆支架对于立杆式监控点(见图4.6.4-2)，立杆的垂直和稳固直接关系到视频图像的质量，具体要求如下：a)室外摄像机要求距地面≥3.5m，立杆下端管径应在220mm±10mm、上端管径应在120mm±5mm，管壁厚度≥4mm，挑臂长度应≤500mm。b)立杆做灌筑基础，基础深度应≥1000mm，底部直径应≥800mm。c)立杆钢材材质为国际标准低硅低碳高强度Q235，壁厚度≥4mm。d)立杆结构及基础结构尺寸计算，依照客户确定的外观形状及厂家的构造参数按抗震6级、抗风力8级设防。e)应采用电焊接，整个杆体无漏焊，焊缝平整，无焊接缺陷。f)镀锌后钝化处理,喷塑附着力好，厚度≥65μm。喷塑采用进口优质塑粉。g)杆体主要是道路沿边、路边绿化地、墙角等位置，以不影响人行、车行为原则，并尽量与其它杆体保持平行，间距保持一致。59 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告h)室外需要立杆的区域，具备开挖条件的地方，采用建设地笼方式固定杆体，在不具备开挖条件的地方，采用化学螺栓方式固定杆体。i)保证整个立杆在正常风力下，立杆顶部的摆幅对摄像机图像质量没有太大的影响。图4.6.4-2视频监控站立杆2)设备机箱设备机箱是为容纳摄像机配套辅助设备，交流电插板、所有电源适配器、光纤收发器、光纤熔接盒、电涌保护器等前端辅助设备都放置在设备机箱内，箱体容量与内部加工结构需充分考虑设备的数量、形状、尺寸，同时具有防雨、防尘、防高温、防盗等功能。a)箱体大小应根据配套辅助设备的数量、形状和尺寸来设计，应与杆体大小协调，应保证有充足的空间，方便设备安装和维护。b)箱体材料应符合下列要求：①箱体防护等级为IP55。②用于箱体的金属材料，应具备抵抗腐蚀及电化学反应的能力。③箱体采用优质冷轧钢板。④箱体背板厚度应不小于1.5mm。60 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告c)箱体表面丝印标识，表明设备箱用途，运维单位电话号码，丝印标识印于箱体正面。d)在监控机箱中应设置电源断路器、网络摄像机电涌保护器和满足所有电源适配器供电要求插板。e)箱体进线孔必须有胶套保护，以防止各种线缆被刮伤。f)设备箱应根据安装方式，提供相应的安装附件。3)视频监控站供电考虑到前端网络球机离取电点距离较长，需要敷设电力电缆。因此，本方案根据摄像机的布局，就近取220V交流电，通过摄像机与光纤收发器自带电源适配器转换，为摄像机与光纤收发器供电。适当考虑加大摄像机供电线缆的线径，可以降低回路的电阻，因此设计电源线为RVV222铜芯聚氯乙烯绝缘软电缆，导体截面积2.5mm～4mm，可以充分保证前端设备输入电源的稳定性。线缆安装敷设要求如下：a)线缆穿越道路时，防护管两端各伸出道路边沿不得小于500mm；防护管内径应大于电缆外径的1.5倍，防护管两端用塑料套管或橡皮防护，穿越道路电缆用钢管进行防护，钢管埋深不低于800mm。b)电缆设水泥防护时，水泥槽埋深为盖顶面距地面200～300mm。c)通过坚硬地段或埋深不能满足正常要求时，应采用电缆槽或钢管进行防护。d)过水沟、水渠时，应用水泥槽或钢管防护。e)在桥涵通过，采用钢管、槽进行防护，有护栏时管、槽固定在护栏上，管、槽距桥面高度大于0.5m，固定良好，电缆无外露，两端入地处砌沙砖墙防护，管、槽在桥面时全程用砖砌槽防护。f)在排水沟通过，电缆距排水沟底部大于400mm，槽钢防护。4)监视站光缆敷设a)光缆铺设时，应根据环境条件，选择合适的接头位置。直埋光缆接头宜选择在地势平缓、地基稳固地段；桥上接头应避免有接头。61 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告b)施工中应充分利用光缆的盘长，宜整盘敷设，不得任意切断光缆。一般情况靠近通信端一段不得少于一公里。c)光缆敷设、接续或固定安装时的最小容许弯曲半径为：单光缆不应小于护套外经的20倍，光电综合缆不得小于护套外经的15倍。d)施工中光缆、电缆的外层护套不得破损，接头处必须密封良好。e)光缆铺设前应该先清沟，沟底应平坦。f)使用人力敷设时，施工人员应根据缆的重量按5-10m间隔排开。当人数有限时，光缆可采用8字型盘绕法，从中间向两端段敷设。g)使用机械牵引时，光缆端头上应装专用的牵引夹具或者牵引套，牵引力应加在光缆的加强件上。牵引速度应不大于15m/min。不得突然启动或者停止。h)光缆埋深站内埋深为0.8m，石质地带为0.5m。区间埋深为1.2m，水田为1.4m。过道深度距枕木底不小于1m,且距线路中心距离不小于2600mm。i)为保证光纤受到最大侧压力时光纤传输特性不受影响，光缆敷设过程应保证曲率半径不小于光缆外经的20倍。j)室外光缆进入室内的储备量不小于10m，并且加装光缆绝缘节进行防护。5)设备防雷a)防雷处理根据《安全防范工程技术规范》(GB50348-2004)第3.9条有关说明，监控系统置于旷野、塔顶、高于附近建筑物(统称户外)的电缆端(包括设备端)，应按照《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)的有关要求设置避雷保护装置，见图4.6.4-3。62 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图4.6.4-3视频监控站防雷在户外监控系统前端设备上部设置一根避雷针以作为户外系统前端设备直击雷防护，设置的避雷针按滚球法确定应满足其在直击雷保护范围之内。避雷针高度根据监控系统前端设备在立杆上的水平臂长确定。b)防雷接地体对于离主体建筑物或输变电杆塔较近的站点，具备共享防雷接地与雷击保护条件的，则可考虑与建筑物接地系统共地或不另做防雷接地，如果距离较远，不能形成有效保护，则需建设独立的防雷接地系统。独立防雷接地系统施工方法：设置在金属空心立杆上的避雷针，可利用金属立杆作为避雷针引下线；设置在非金属立杆上或建筑物墙壁上的避雷针，则采用不小于φ12热镀锌圆钢作为避雷针引下线。避雷针和电涌保护器接地装置采用40×4热镀锌扁钢作为水平接地体，50×5热镀锌角钢作为垂直接地体，两者做有效焊接，埋设在就近视频监控站立杆外土壤中，深度不小于0.8米；接地装置可做环形或一字敷设，垂直接地体埋设间距不宜小于垂直接地体长度的2倍，见图4.6.4-4。63 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图4.6.4-4视频监控站独立防雷接地体参照《建筑物电子信息系统防雷设计规范》(GB50343-2012)及《安全防范系统雷电浪涌保护技术要求》(GA/T670-2006)有关规定，监控系统设备接地装置接地电阻应小于4Ω。c)防雷模块在做好站点防雷接地的同时，也要做好前端设备的防雷，本系统设计为全部采用高清网络摄像机，防雷装置只涉及电源和网络防雷器。前端网络摄像机就近安装配置电源、网络二合一电涌保护器，原则上离被保护设备越近越好。220V交流进线经过二合一电涌保护器后通过电源适配器转成低压电供给摄像机，同时网络信号也经过二合一电涌保护器采用单路RJ45接口防雷通道，起到防雷保护的作用。64 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告5系统建设与软件开发5.1水资源综合利用调度系统5.1.1目的及意义对梅溪湖进行水资源综合利用调度，通过利用各类涉水工程和非工程措施，实现梅溪湖供水、排水、补水等水资源在时间和空间上的合理分配，以协调好水资源与经济、社会、生态和环境之间的关系，为梅溪湖水环境综合整治工程提供重要的技术支撑。目前梅溪湖水质水量存在以下几点问题：1)梅溪湖湖体换水和流动性较差。目前梅溪湖补水主要靠其周边及湖区汇水范围内的雨水补给，汇水面积约为12.21km2，仅能保障梅溪湖景观水位相对恒定，湖体换水次数较少，水体流动性较差，部分拐角存在死水。2)湖水水质隐患较大。梅溪湖存在湖体周边汇水范围内道路冲洗废水直排，部分雨污水直排等现象，影响了梅溪湖的水质，且随着梅溪湖片区开发进程的加快，人流量的加大，湖体的水质将会存在更大的隐患。梅溪湖部分水域情况见图5.1.1-1～图5.1.1-4。图5.1.1-1梅溪湖死水区现状图图5.1.1-2梅溪湖某片区现状图65 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图5.1.1-314号雨水直排口现状图图5.1.1-4三环撇洪渠入湖口现状图因此，建立梅溪湖水资源综合利用调度系统，对其水资源进行科学合理的利用调度，不仅可以有效的协调好梅溪湖水资源在时间和空间上的合理分配，满足梅溪湖补换水措施经济合理的需求，也可以保证梅溪湖水生态环境的改善，为周边居民及游客提供良好的滨水空间，更有利于区域内经济的繁荣发展。5.1.2水资源调度配置方案强化水体流动性是解决梅溪湖水质水量问题的关键措施之一，根据《梅溪湖国际新城景观水体置换工程方案设计》等报告，梅溪湖汇水区面积较小，单纯依靠其汇水区的雨水补给，在部分月份雨量较少，湖体补水量不足，水位得不到相应的保证，也影响了梅溪湖营养物质的更换和水体的流动性，因此需要从外源引水。梅溪湖水资源调度配置方案是在基于上述分析的基础上，根据梅溪湖的用水需求，结合外源补水条件，达到保持梅溪湖内水体常年维持平稳，提高梅溪湖水体的换水频率和控制梅溪湖水质为地表水Ⅳ类及以上标准的目的。故梅溪湖水资源调度配置方案主要应解决以下三个方面的问题：1)梅溪湖外源补给方案。结合梅溪湖配套工程项目建设实施进度和其周边补水条件确定较可靠的补给水源。2)枯水期水位保证方案。利用外源补水保证梅溪湖枯水期水位在正常蓄水位及以上，且达到湖内水体更换的目的。66 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告3)梅溪湖水质应急方案。根据梅溪湖水质监测情况，对突发的湖体水质不达标事件进行湖水的应急更换。需要注意的是，在利用外源补换水时，应考虑进出口的泵站、阀门等设备的使用寿命，启停频率不应太频繁。5.1.2.1梅溪湖外源补给方案本设计将石塘水库和龙王港听雨路水闸上游通过河湖连通管作为近期补换水水源(目前河湖连通管仅从龙王港听雨路水闸上游引水)见图5.1.2.1-1。另外，梅溪湖综合泵站可通过补水潜水泵实现龙王港下游对梅溪湖的补水。石塘水库有效库容137.5万m3，为年调节小Ⅰ型水库，属梅溪湖片区较大的水库水质较好，优于地表水Ⅱ类。石塘水库正常蓄水位为93m，坝顶高程95m，且石塘水库已启动二期扩建工程，扩建后库容将会增加，后期可通过接入河湖连通管对梅溪湖进行重力补换水。图5.1.2.1-1石塘水库与龙王港补水方案5.1.2.2梅溪湖枯水期水位保障方案1)水资源状态监测67 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告通过建立水位监测站，对梅溪湖各排口外的龙王港断面水位进行监测。根据湖体水位监测，当湖体水位低于景观水要求最低保障水位时告警。通过建设的水位雨量站点，获取梅溪湖区域实时的降雨量资料。通过建立流量监测站，对梅溪湖的入湖和出湖水量进行在线监测。2)入湖水量预报水资源调度配置涉及的时段尺度较大，故其入湖水量预报可主要采用汇水面积内的面雨量预报与汇水面积的乘积的方法计算。面雨量预报可采用气象部门的雨量预报结果或结合已有资料采用数理统计等方法计算。另外针对洪寺庵、石塘、三环撇洪渠、二环撇洪渠等平原山区性河流可采用降雨径流系数的计算方法进行入湖径流的估算。对梅溪湖的入湖水量进行预测，可提前预知梅溪湖的供水情况，对供水量偏少的时段进行预防。梅溪湖集水范围内各个片区的汇水面积如图5.1.2.2-1。图5.1.2.2-1梅溪湖集水范围内汇水情况68 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告入湖水量预报的计算公式如下：QPA式(5.1.2.2-1)t,iti式中：Q——第i片区第t时段各片区预报入湖流量；tP——第t时段的预报降水量；tA——第i个片区的汇水面积。i3)外调水量计算梅溪湖外调水量是指保障梅溪湖水位在最低保障水位及以上的水量，最小外源补给量是指保持梅溪湖水位在最低保障水位所需要的外源补给水量。可采用水量平衡原理和水位-容积关系曲线计算得到。计算公式如下：St1StPtEtWleakagetWtWtoutin式(5.1.2.2-2)式中：St——第t时段初梅溪湖的蓄水量，可利用湖泊监测水位结合水位-容积关系曲线计算得到。St1——第t时段末梅溪湖的蓄水量，根据最低保障水位对应的容积计算得到。Pt——第t时段初梅溪湖的入湖水量，预测得到。Et——第t时段初梅溪湖区内的水面蒸发损失量。Wtleakage——第t时段初梅溪湖区内的渗漏损失量。Wtout——第t时段初梅溪湖排出的水量，包括城市岛低涵、橡胶坝低涵和综合泵站3处，其中综合泵站主要用于汛期的防洪排涝，枯水期关闭，低涵排水量采用泄流能力曲线和水位计算。Wtin——第t时段初需补给梅溪湖的最小外源水量，未知量。4)水源调度方案生成依据梅溪湖所需外调水量计算结果，利用现有的外源补给条件，进行梅溪湖水源调度模拟，制定梅溪湖水资源调度方案。69 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告5.1.2.3梅溪湖水质应急方案根据梅溪湖内的水质自动监测站的实时监测数据，当梅溪湖湖泊水质监测指标不达标时进行告警，利用梅溪湖已有的外源补换水条件，进行水源调度模拟，选择最佳方案对梅溪湖进行应急补换水，当梅溪湖的湖泊水质实时监测分析结果达标时，停止应急补换水。在进行外源补换水时，还应实时监测梅溪湖水位，以保证梅溪湖水位满足景观水位(35.0m)的要求。因为梅溪湖枯水期本身水量偏少，故梅溪湖的水质应急方案在枯水期拟采用稀释为主的方式进行，在汛期拟采用换水为主的方式。梅溪湖的外源补换水水源主要有龙王港上游听雨路水闸引水管、石塘水库和龙王港下游综合泵站。梅溪湖的外源补换水条件主要包括补换水工程的引调水能力，梅溪湖本身的自净能力，梅溪湖补换水的需水量和外部水源的水质情况。梅溪湖外源补换水的需水量需考虑其补换水水源的现有水量是否满足要求，外源的水质是指其补换水水源的水质本身是否达标，在进行梅溪湖水质应急换水时，对不达标的补换水水源不得为梅溪湖进行应急换水。梅溪湖水质应急外源补换水需水量计算：水质应急补换水需水量的大小主要取决于稀释所需水量和污染物的衰减状况。根据质量守恒原理，并假设稀释混合段浓度均匀，则用浓度控制方法计算补换水总量。其基本公式如下：WC(1exp(kt))WC(WW)C式(5.1.2.3-1)0001经转化，得到CC(1exp(kt))1WW式(5.1.2.3-2)0CC10式中：W——补换水总需水量；0C——补换水后梅溪湖水体污染物的混合浓度，最高限值一般为水功能区划确定的水质目标；t——补换水时间，在该时段内C值一般由高逐渐稀释和衰减而降低；C——补换水水源的污染物浓度；0C——补换水前梅溪湖水体的污染物浓度；170 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告W——补换水后梅溪湖总水量，按正常高水位35.0m控制，最大有正负0.05m的变幅；k——综合衰减系数，取0.1d-1。考虑到补换水开始后，梅溪湖内水体能够充分混合，且湖泊水体在补换水水体的作用下形成推流，将湖泊内原有水体压出原区域，故控制方程出流水体的水质浓度仍取原梅溪湖水质浓度。经水质应急换水后，梅溪湖水体水质需达到《地表水环境质量标准》Ⅳ类水要求。5.1.3系统软件功能设计梅溪湖水资源综合利用调度子系统主要包括数据分析、数据报警、规则制定、实时调度方案生成、水质应急调度、数据查询、信息传送等功能。1)数据分析功能从智慧水务平台中提取实时监测入库流量或已有的历史水雨情、工情信息等，进行数据的分析与管理，制定相关统计报表和图。2)报警功能通过监测站点实时的水位、水质等数据，对梅溪湖超标水位(如低于最低保障水位或高于最高限制水位)和超标水质进行报警，并在平台界面上标红显示，同时将报警记录写入数据库。3)入湖水量预报功能支持雨量预报和径流预报，支持短期预报和中长期预报，其中短期雨量预报提供气象预估雨量预报数据界面输入或文件导入等功能；支持模型预报输入数据资料时段选择；提供多模型、多方法预报，支持预报结果分析评价与筛选；提供预报结果分析功能，如降水量级、历时等；提供预报结果图表生成入库和文件导出，预报结果保存、查询，预报参数保存、查询、修改等功能。4)外调水源管理功能提供梅溪湖外调水源管理，包括对外调水源建设现状、功能、水位、水量等信息的管理。5)调度方案生成功能71 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告提供梅溪湖外调水量计算、水源调度模拟、调度方案生成、数据保存等功能。提供人机交互界面，可在实时调度过程中进行参数更新，如水位更新等，使调度更加精确。6)水质应急调度功能提供梅溪湖水质监测在线显示、水质超标告警、水源调度模拟、调度方案生成、外源调度水量统计、调度记录报表生成等功能。7)数据查询功能提供查询界面，可通过访问水资源调度信息库查询与水资源有关的历史水雨情信息、工情信息、预报信息、调度信息等。8)信息传送功能主要是将决策信息传送至相关工作人员，便于任务的展开，并提供值班登记管理等功能。5.2防汛监控预警系统5.2.1目的及意义通过建立梅溪湖防汛监控预警系统，对梅溪湖洪水灾害有关数据进行实时采集、监控、管理和分析处理，制定防汛调度规则或方案，提供梅溪湖洪水灾害预警信息，为梅溪湖的防汛指挥决策提供技术支持，以更充分地发挥水利工程的防洪减灾效益，为梅溪湖周边住户提供一个安全舒适的人居环境。建设梅溪湖防汛监控预警系统主要具有以下意义：1)建设梅溪湖防汛监控预警系统可提高梅溪湖洪水灾害信息采集、传输、处理和预警的时效性和准确性。2)与城市管网模型相结合，及时分析预测城区积水和污水溢流等防汛信息，并进行相关决策。3)可服务于防汛抗旱指挥部门，为其决策提供科学依据，更充分地发挥水利工程减灾效益。4)针对预测发生的洪水灾害进行提前预警，使管理人员、居民和游客提前采取防范措施，降低灾害损失。72 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告总之，作为梅溪片区的绿心，建设梅溪湖防汛监控预警系统是改善梅溪湖水生态、水环境和水安全，为其周边住户提供一个安全舒适的人居环境的必要条件。5.2.2防汛监控预警方案梅溪湖防汛监控预警方案的建设主要包括洪水预报方案、防洪调度方案和洪灾预警方案三部分内容，主要侧重于梅溪湖湖体本身的防洪调度，考虑梅溪湖集水面积范围内的入湖洪水，对于梅溪湖片区城市内涝和污水溢流入湖等信息，可与城市管网模型相结合共同决策。5.2.2.1洪水预报方案洪水预报系统是梅溪湖防汛监控预警系统的重要组成部分，主要功能是通过遥测站点收集的实时水雨情信息，历史水雨情信息，结合水文预报模型和方法，对梅溪湖的入湖洪水量进行预报，为梅溪湖的防洪调度提供数据输入。考虑到洪水预报的实时性，梅溪湖防汛洪水预报的预报时段尺度应比水资源调度配置中的入湖水量预报的时段尺度更小。梅溪湖洪水预报范围为梅溪湖的整个集水面积内的入湖洪水。结合梅溪湖流域的水系特点，可知梅溪湖的预报入湖洪量包括四个部分，分别是梅溪湖周边各个雨水净化区以及现状管道直排口集水范围内的入湖水量、梅溪湖周边渠系入湖洪量、梅溪湖流域内水库泄洪流量以及梅溪湖湖体自身的降水量。梅溪湖周边各个雨水净化区以及管网直排口入湖洪量预报：主要包括5个雨水净化区汇水(2.15km2)，管道直排汇水(雨污分流，2.62km2)，由于汇水面积较小，洪水预见期短，故为提高预见期，该入湖洪量预报拟采用气象预报结合汇水面积的方法。该入湖洪量计算公式如下：QPA式(5.2.2.1-1)tti式中：Q——第t时段雨水净化区或管道直排入湖的洪水预报流量；tP——第t时段雨水净化区或管道直排口汇水范围内的预报降水量；tA——第i个雨水净化区或管道直排口的汇水面积。i73 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告梅溪湖周边渠系入湖洪量预报：主要包括三环撇洪渠、二环撇洪渠的入湖洪量预报。三环线撇洪渠汇水面积为5.32km2，二环线撇洪渠汇水面积为1.85km2，汇水面积较小，洪水预见期较短，该入湖洪量预报拟采用数值气象预报结合汇水面积的方法，具体计算详见梅溪湖周边各个雨水净化区以及管网直排口入湖洪量预报方法。梅溪湖流量内水库泄洪流量预报：主要包括石塘水库和洪寺庵水库的泄洪流量预报。由于洪寺庵水库无闸门控制，通过自由溢流的方式泄洪，现状不宜布设流量计进行测流，故其水库泄洪流量预报采用入库洪量预报结果结合溢流堰的流量计算公式得到。石塘水库作为梅溪湖的供水水源，洪水期除特殊情况外，可不需要泄洪对梅溪湖进行补水，若泄洪对梅溪湖补水时，其泄洪流量计算方法同洪寺庵水库。石塘水库和洪寺庵水库的汇水面积较小，预见期较短，其入库洪量预报结果可采用数值气象预报结合新安江模型的计算方法得到，从而可增大入库洪水的预见期。由于新安江模型参数率定需要一定的历史资料，而梅溪湖现有资料较缺乏，可先采用邻近流域参数移植的方法进行计算，待之后资料累积后重新进行参数率定，补充完善模型预报方案。水库溢流堰泄水流量计算公式为：3QCmB2gH2式(5.2.2.1-2)sw式中：Q——流量，m3/s；B——溢流堰净宽，m；H——堰顶以上作用水头，m；wg——重力加速度，m/s2;m——流量系数，P/Hd3，可取mmd0.47~0.49，P为坝高；C——上游面为铅直时，C取1.0；——侧收缩系数；——淹没系数，取1.0。s梅溪湖湖体自身降水量：湖体自身汇水面积为2.0km2，其降水量拟采用气象部门的数值预报结果。74 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告在实时预报中，应结合最新水情信息，采用实时校正模型以提高预报精度。在进行洪水预报时，也可根据预报降雨过程的特性，寻找历史上与当前降雨特性相近的实测洪水过程，作为洪水预报方案的一种输入或参考。同时可分析历史洪水预报过程与实测洪水过程的差异，为后期洪水预报结果的调整提供参考依据。5.2.2.2防洪调度方案梅溪湖的防洪调度主要是根据梅溪湖的入湖洪水实时及预报结果、梅溪湖自身的蓄水量以及梅溪湖泄洪水工建筑物状态，对梅溪湖的蓄泄水量进行控制，即通过梅溪湖的入湖洪水过程，确定梅溪湖泄洪水工建筑(城市岛低涵、橡胶坝低涵和综合泵站)阀门、水泵的开关状态、开关次序以及开关时机。梅溪湖防洪调度方案的总体思路框架见图5.2.2.2-1。其中，梅溪湖的入湖洪水过程通过实施监测以及预报的结果获取，梅溪湖自身的蓄水量采用水位监测数据结合湖体水位-容积关系曲线计算得到，梅溪湖泄洪水工建筑物的状态主要是指其实时的泄流(抽排)水量，可通过泄流关系曲线得到。75 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图5.2.2.2-1梅溪湖防洪调度模块总体思路框架1)实时防洪调度方案梅溪湖的实时防洪调度方案采用调洪演算的方法，即逐时段联解式以下各式。IIOOtt11ttttSS式(5.2.2.2-1)tt122SfZ式(5.2.2.2-2)t湖,tO城,tfZ湖，t,Z城龙，t式(5.2.2.2-3)OfZ,Z式(5.2.2.2-4)橡,t湖，t橡龙，tO综,tfZ湖，t,Z综龙，t式(5.2.2.2-5)0OO式(5.2.2.2-6)城,t城，上0OO式(5.2.2.2-7)橡,t橡，上0OO式(5.2.2.2-8)棕,t综，上34.95mZ湖,t35.05m式(5.2.2.2-9)76 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告式中：St、St1——第t时段初、末湖体的蓄量；It，It1——第t时段初、末的总入湖流量；Ot、Ot1——第t时段初、末的总出湖流量，为城市岛低涵、橡胶坝低涵、综合泵站排口出湖流量(O城,t、O橡,t，Q综，上)之和；O、O、O——分别为城市岛低涵、橡胶坝低涵、综合泵站排口的泄城，上橡，上综，上流能力；SfZ——梅溪湖水位容积关系曲线；t湖,tOfZ湖，t,Z龙，t——水工建筑物对应的泄流能力曲线。一般情况下龙王港的水位较低于水工建筑物排口的水位，故水工建筑物泄流量主要是与梅溪湖水位有关，其泄流能力曲线可写为OfZ湖，t，当龙王港水位上涨至排口水位，才会影响其对对应排口的泄流量。注：上述梅溪湖出湖流量计算未考虑综合泵站抽排的流量。而当龙王港水位上涨超过梅溪湖水位，至使城市岛低涵、橡胶坝低涵以及综合泵站自排箱涵均不能泄洪时，则需采用综合泵站进行抽排。此时梅溪湖的出湖流量即为综合泵站的抽排量。综合泵站的实时抽排量由泵站的水泵性能曲线(扬程、流量、功率的关系)计算得到。上述方程可采用试算法或者是半图解法进行求解。a)试算法对于某计算时段来说，It、It1、St和Ot均为已知量(It1通过预报得到)，Ot1和St1为未知量。因此，若假定时段末梅溪湖蓄水量St1已知，即梅溪湖水位Z已知，湖t1各排口龙王港的水位可通过接入龙王港二期相应断面水位预报结果的数据作为输入，则可通过式(5.2.2.2-1)求出梅溪湖时段末出湖流量Ot1。同时由假定的St1，通过式""(5.2.2.2-2)至式(5.2.2.2-5)可查出并计算得到Ot1，若Ot1=Ot1，则St1和Ot1即为所求，"否则重新假定St1，直至Ot1=Ot1。因第t时段的St1和Ot1即为第t+1时段的St和Ot，于是可连续进行计算。b)半图解法为避免试算，可先将式(5.2.2.2-1)可改写为式(5.2.2.2-10)：77 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告SOttSOtt11IO式(5.2.2.2-10)ttt22IItt1式中：I为时段平均入流，I。2式(5.2.2.2-10)右端项如果利用式(5.2.2.2-2)至式(5.2.2.2-5)代入，显然可化为O的SO函数。故可事先绘制O~关系曲线，此曲线即为调洪演算工作曲线。由于式t2SOtt11(5.2.2.2-10)左端均为已知项，因此右端两项之和的总数即可求出，于是t2SOtt11SO根据的值，通过O~曲线，便可查出O。因第t时段的S和Ot1t1t1t2t2即为第t+1时段的S和O，于是可连续进行计算。tt2)预报预泄调度方案梅溪湖预报预泄调度方案是指结合水雨情遥测系统和水文气象预报的结果，在洪水到来之前，对梅溪湖进行预泄，先腾出部分库容，迎接洪水，降低梅溪湖的起调水位。梅溪湖预泄流量为预见期内梅溪湖总的预报入湖洪水流量，计算公式如下：SSQT式(5.2.2.2-11)预泄总预入预泄式中：Q——梅溪湖的预见期内的预泄流量；预泄S——梅溪湖预见期内的预泄总水量；预泄S——梅溪湖预见期内的总预报入湖洪量；总预入T——梅溪湖的洪水预见期，需综合梅溪湖各个渠系、水库、雨水净化区的预见期确定，使得预见期的洪水预报能够满足一定预报精度的要求。3)涵管、泵站调度规则制定梅溪湖排洪主要通过城市岛低涵、橡胶坝低涵和综合泵站进行泄洪或抽排。根据实际情况了解，梅溪湖各低涵或泵站的调度规则应是指梅溪湖各个涵管(泵站)蝶闸阀的开关时机、开关次序的确定。78 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告梅溪湖排水涵管或泵站的运行情况同时受到梅溪湖水位以及龙王港对应断面水位的影响，故可初步确定其调度规则如下：a)在汛期，当龙王港水位未超过梅溪湖水位时，梅溪湖可自流排水。通过预报计算的梅溪湖的入湖洪量，在保证梅溪湖水位为正常高水位35.5(允许0.05m的上下变幅)的前提下，确定各个自排涵管的开关个数，提前进行自流泄洪；b)在汛期，当龙王港水位超出梅溪湖水位时，梅溪湖各个自排涵管将不能泄洪，此时关闭各个涵管的碟闸门，运行综合泵站的抽水泵进行抽排泄洪。5.2.2.3洪灾预警方案因为梅溪湖周边小区较多，随着梅溪湖片区的商业开发建设，该区的人流量将会增大，因此对梅溪湖的防洪灾情进行预警具有十分重要的意义。a)灾前预警梅溪湖灾前预警主要利用洪水计算生成的调度结果，对可能发生的严重灾情进行预警，如湖泊水位超限，湖泊水面淹没范围扩大等，预警对象包括管理人员、梅溪湖片区居民及游客等。对梅溪湖片区居民及游客进行灾前预警可通过短信、移动APP以及应急广播的方式传达。b)灾中预警灾中预警是指在灾害发生过程中，依据实际洪水发生情况、洪水调度的结果、专家经验或水位、雨量数据采集站实时监测数据预测梅溪湖洪灾的发展趋势，通过相关方式将信息传达至管理人员、居民和游客，进行预警。5.2.3系统软件功能设计梅溪湖防汛监控预警系统主要侧重于梅溪湖防汛预报预警子系统，该子系统的软件功能主要包括数据分析、洪水预报、防洪调度、防洪灾情预警、数据查询、防汛管理、决策发布等。1)数据分析功能可通过界面查询或修改梅溪湖历史和实时监测的水雨情、工情等基本信息，对防汛相关数据进行分析保存，形成防汛信息资源库，如可对历史洪水数据进行分析，计算不同标准的设计洪水过程并入库。79 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告2)洪水预报功能支持短期洪水预报；支持模型预报输入数据资料时段选择；提供多模型、多方法预报，支持预报结果分析评价与筛选；提供预报洪水分析功能，包括洪水量级、历时等；提供历史洪水资料同倍比缩放或人工输入等；提供预报结果图表生成入库和文件导出，预见期及预报结果的保存、查询，预报参数保存、查询、修改等功能；预报结果存入防汛信息资源库。3)防洪调度功能提供调度期确定；提供调度期初末时段选择，计算时段步长选择；提供防洪调度预案生成、自动推荐、人工选取和修改功能；提供实时防洪调度方案生成、自动推荐、人工选取和修改功能；提供方案入库保存功能；可根据历史上相似洪水及其调度情况进行防洪调度分析；提供防洪调度结果图形及表格显示；提供调度结果保存与查询功能，结果统一保存至防汛信息资源库。提供人机交互功能：可以根据防洪形势分析成果，灵活方便地对各时段和水库的入库流量、泄流量以及模型参数等进行人工修改。提供对比分析功能：采用单图或多图形式，对多个洪水调度方案结果进行对比显示，并辅以表格显示相应曲线的数据以及相关统计信息：水位、流量、最大变幅等。提供调度结果输出：可选择性输出湖泊在控制期内的水位变化过程、下泄流量过程、各闸门启闭顺序等信息，并以丰富的图形和表格形式对洪水调度计划进行展示，洪水调度成果经确认后写入数据库。支持扩展功能：建立梅溪湖防洪调度方案库，提供方案库人机交互界面，实现对调度方案进行新增、运行、对比和删除等管理，为智慧水务平台预留数据接口和功能接口。4)防洪灾情预警功能支持实时连接洪水预报结果、防洪调度结果以及遥测站点监测数据(包括水位、雨量等数据)，对超标洪水进行报警，并预留移动APP与应急广播系统的发布接口，提供洪灾发展趋势分析图表，录制防汛预警广播节目。5)数据查询功能80 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告提供查询界面，可通过访问防汛信息资源库查询与防汛有关的历史水雨情信息、工情信息、预报信息、调度信息等。6)防汛管理功能提供防汛组织管理、汛前检查、防汛值班、灾情统计、预案管理、抢险队伍管理等功能。7)决策发布功能提供防洪会商决策信息对外发布功能，包括对内发布和对外发布两种形式，对内发布主要是进行任务的下达，对外发布主要是针对公众进行预警。5.3排水管网监测及模型模拟系统5.3.1目的及意义排水管网是保障城市公共卫生安全的重要基础设施，梅溪湖国际新城(含核心区和北片区)已建排水管线总长度约210公里，其中污水管道总长度约77.8公里，污水检查井共2436个。针对梅溪湖国际新城污水管网现状，一是利用先进手段对污水管网关键节点进行实时监测，实时收集管网流量和液位数据，并动态调整与优化管网水力模型参数，使模型能真实反映污水管网的客观排水情况，并能及时发现管网运行中的突发问题，快速进行事故溯源、追踪与预警，辅助管理部门做到防患于未然，提升对污水管网事故的预警和处理能力；二是基于真实管网属性数据与网络拓扑结构进行三维地下管网模型的构建，从而对污水管网进行多角度、全方位的分析和管理；三是基于真实管网三维GIS模型利用管网水力模型实现在各种不同情景下的动态仿真模拟，为管网的实时运行管理、管网现状评估、管网规划布局方案评估提供科学的分析与决策。排水管网肩负着城市防汛排水、污水收集输送的重任，排水管网的正常运行对保障溪湖城区居民的正常生活起着重要的作用。建立排水管网监测及模型模拟系统，为梅溪湖公司掌握管网运行情况、保障梅溪湖水质、城市内涝应急报警、分析排水规律提供了有力的技术支持，是智慧水务的重要组成部分；排水管网模型数据也是智慧城市的重要基础数据，为智慧城市的建设提供了真实、生动、直观的数据支撑。81 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告5.3.2管网数据库设计排水管网系统是一个数据量大、拓扑关系复杂的网络系统，并且是一个不断变化的系统，具有动态性，保持管网数据的现势性、准确性与有效性难度较大。与其他子系统相比，其数据结构更复杂，数据库设计的要求更高，因此在建模前必须进行重点设计。在排水管网数据库设计中需要进行如下的总体设计：1)结构可扩充性设计随着梅溪湖城区建设规模的不断扩大，城市排水管网的连接关系将越来越复杂，排水管网的数据规模也必然会愈发庞大，因此就需要设计一个冗余度低、可扩充性好的数据库结构，以支持对管网数据的有效管理和维护更新。为了方便数据操作，提高数据的编辑效率，管网数据库允许对数据记录进行批量更新，并通过记录每次编辑的版本号对历史数据进行记录，在同一数据库中建立不同时段、不同控制和模拟情景的数据集。这样就可以减少数据的冗余度，对在版本变化过程中没有发生变更的数据只记录一个版本，对进行更新的数据进行变更记录。2)拓扑可维护性设计排水管网数据中包括节点、管线、汇水区等要素，这些要素之间存在着空间的拓扑关系，而拓扑关系是否正确将直接影响管网的网络分析和模拟计算的结果。因此，管网系统数据库需要对排水管网的拓扑结构进行有效的记录和维护，以有效支持专业应用系统中拓扑检查和分析功能的开发。3)数据完整性设计排水管网中节点和管线的类型较为复杂，节点有检查井、分流井、蓄水池、出水口等类型，管线有圆管、方沟、泵站、堰等类型，不同类型的设施需要存储和管理的属性数据结构各不相同，因此在数据库在设计和建设过程中应充分考虑大量相关的专业信息，尽量完整地记录各类排水设施的属性数据。4)空间与属性可关联性设计管网数据库不仅需要大量的属性信息，也要对管网的空间信息和周边的地理信息进行存储，为了更好地实现地图和属性数据的交互查询和分析，两者之间需要通过数据表的关键字段建立对应关系。82 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告利用GIS平台可以对管网数据的空间信息进行有效的存储和分层管理，利用数据库管理平台可以对管网和模型相关属性数据高效存储并便于扩充。将两者通过关键字段进行关联，可建立空间和属性数据关联关系，从而为利用空间信息查询属性数据和利用属性数据查询空间信息等查询功能的开发，以及利用要素的空间数据提取相关属性(如利用GIS直接计算各个汇水区的面积、土地利用比例，直接计算各个管道的长度)等模型参数提取功能的开发提供数据结构的支持。5)数据多源性设计空间数据库需要对不同来源、不同比例尺、不同类型的地理信息数据进行有效的管理和存储，以便为不同尺度、层次的管网分析提供最佳的地图显示效果，并满足各种地理信息的查询和空间分析需求。在对排水管网数据进行查看和分析的过程中，需要多种类型的空间基础数据的支持，包括基础地形图、影像航片、DEM等，基础数据类型越丰富、数据量越大、数据分辨率越高，对排水管网三维模型的地图显示与空间分析支持效果就越好，并可以提高通过GIS数据提取的分布式模型参数的精度。在梅溪湖地下排水管网模型中，很多属性数据需要通过空间叠加分析从基础地形图中获得，或通过栅格分析从影像和DEM栅格中获得，如汇水区的坡度、不透水率、土地利用比例，检查井的地面高程等。只有通过集成管理多种来源、不同类型、不同空间尺度的数据，才能更加有效地综合显示和分析大量的空间数据，为梅溪湖城市排水系统的规划设计、运行管理和模拟分析提供详实的、不同精度、不同尺度的基础数据支持。6)数据编辑并发性设计当进行大量排水管网的数据录入时，往往采取多人编辑的方式，容易产生数据库的并发冲突，因此数据库的设计需要考虑数据编辑的并发性。为了保证管网数据的一致性、完整性和正确性，在数据编辑并发性设计上，可以采用空间数据库引擎(如ESRI公司的ArcSDE、SuperMap公司的SDX+和Mapinfo公司的Spatialware等)在数据的离线编辑和多用户同步编辑与更新等方面所建立的保障机制。7)数据安全性设计83 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告梅溪湖地下管网四通八达，管网数据的泄露将会给城区安全运行造成影响，因此需要设计完善的安全机制，提高排水管网数据的安全性。通常而言，非法或者不合理的使用数据库，是造成数据库安全问题的主要原因。通过实施相应的安全机制，可以尽可能的保护数据的安全，防止数据因非法或者不合理使用而造成的数据泄密或破坏。在排水管网数据库安全设计时要考虑以下机制：用户权限机制。根据数据库登录用户所在的用户组不同，分配相应的数据库操作权限。不同的用户组可以限制用户在登录管网数据库后，拥有查询、添加、删除、更新等不同的权限级别。数据库备份机制。为了避免由于突发事件造成的管网数据丢失或破坏，排水管网数据库的设计与应用需要建立良好的数据库备份和恢复机制，需要根据各种应用和业务数据类型的不同来制定具体的备份策略。通常，管网数据的日常备份策略可按如下制定，即每月在访问量比较小的情况下做一次全备份；每周对管网数据做一次增量备份；每次管网数据做大调整后应立即做一次全备份。数据加密机制。包括对数据库的库体加密以及对数据记录的加密。5.3.3管网三维建模与呈现为适应现代城市建设和发展的需要，国家住房和城乡建设部根据《国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》(国办发[2014]27号)颁布了建城[2014]179号通知，要求各城市开展城市地下管线普查工作，全面查清城市范围内的地下管线现状，获取准确的管线数据，掌握地下管线的基础信息情况和存在的事故隐患，明确管线责任单位，限期消除事故隐患。各城市要在普查的基础上，建立地下管线综合管理信息系统，满足城市规划、建设、运行和应急等工作需要；行业主管部门和管线单位要建立完善专业管线信息系统，满足日常运营维护管理需要。根据目前已有基础资料的情况，管网三维建模坐标系统采用长沙市独立坐标系，高程系统采用1985国家高程基准，但应建立长沙独立坐标系与国家坐标系的转换关系。84 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告5.3.3.1梅溪湖国际新城核心区排水管网现状2014年底，梅溪湖国际新城一期已建排水管网竣工测量工作已经完成，基本摸清了片区已建所有排水管网的现状。目前梅溪湖国际新城一期排水管线总长度约210公里，其中污水管道总长度约77.8公里，污水检查井共2436个；雨水管道总长度约115.6公里，雨水检查井共5556个；雨污合流管道总长度约17.1公里，合流检查井共523个；存在问题的井741处(主要存在污水直排雨水管道、检修井淹、堵、淤等问题)。普查成果区域内仍存在雨污混排、错排，雨污倒灌，部分区域排水管线未完工，部分井、管被埋或堵塞等问题，针对上述问题，梅溪湖投资公司提出了“规划梳理和优化、雨污分流改造、核心区污水提升泵站建设、龙王港流域治理”等解决方案。根据梅溪湖公司提出的解决方案，2015年针对存在问题的管段进行了整治；同时梅溪湖片区目前部分场地仍处于施工阶段，为使建立的地下管网三维模型更好的体现现势性，有效发挥管网监测的作用，需对现有的管网数据进行管线数据核查，尤其是由于各种原因普查未查清和普查后新建的地下排水管线进行补充测量。5.3.3.2管网数据核查管线数据核查分为外业补充测量和内业数据核查两部分工作。1)外业补充测量对排水管网的外业补充测量包括排水管线探查和排水管线测量两部分工作。外业补充测量按照《管线测绘技术规程》(CH/T6002-2015)；《城市测量规范》(CJJ8－2010)；《1：5001：10001：2000地形图图式》(GB/T20257.1-2007)；《全球定位系统城市测量技术规程》(CJJ/T73－2010)；《城市基础地理信息系统技术规范》(CJJ_100-2004)等国家及行业有关技术标准执行。2)内业数据核查系统提供一套完整的管线数据检查功能，可以查找系统管线出现的连接问题如孤立管线、管线交叉、飞点以及属性缺失等问题。a)检查规则定义。系统提供灵活的数据检查和规则配置，可以单独检查某个图层的某项规则。①系统的管点检查规则有：85 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告数据表结构检查：保证入库的管点数据的结构是正确的。管点重复检查：保证入库管点数据关键字的唯一性。管点空间重叠检查：保证管点数据在空间逻辑上不重复。管网字段为控制检查：包成管点图层的必填字段属性值的填写。连接管段数检查：保证管点的连通属性和实际连通情况一致。点号、点代码与编码规则符合性检查：保证编码规则按照文件要求进行编码。孤立管点(飞点)检查：检查管点图层中的没有管线相连的管点。②系统提供的管线检查规则有：数据表结构检查：保证入库的管线数据的结构是正确的。管线重复检查：保证入库管线数据关键字的唯一性。管线空间重叠检查：保证管线数据在空间逻辑上不重复。管线段超长检查：保证管线的长度符合文件标准。管网字段是否为空检查：保证管线图层的必填字段属性值的填写。孤立管线检查：检查管线图层中的，没有管点相连的管线。管线交叉检查：检查管线图层中空间逻辑关系有交叉的管线信息。b)检查结果操作。能够对检查结果进行分类显示，定位显示，查看详细的要素信息，导出检查结果报告，以便核查人员确定管线数据是否可以更新入库。c)检查结果报告。能够根据检查规则定义的错误评分机制自动计算数据检查评分等级，出具相关报告。5.3.3.3三维地面模型构建三维地面模型构建可采用两种方法实现：1)利用现有地形图结合数字正射影像(DOM)建模利用梅溪湖片区现有1:1000地形图利用工具软件(如：MicroStation、Geopak)建立数字高程模型(DEM或TIN)；数字正射影像可以通过航空摄影测量的方式获取影像后制作得到或者购买现有的数字正射影像产品。将数字高程模型和数字正射影像融合形成数字表面模型，再在数字表面模型的基础上叠加梅溪湖公司现有的单体建筑模型，最终形成三维地面模型。86 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告制作流程如图5.3.3.3-1，数字高程与表面模型见图5.3.3.3-2和图5.3.3.3-3。图5.3.3.3-1三维地面模型制作流程图图5.3.3.3-2数字高程模型图5.3.3.3-3数字表面模型2)利用倾斜测量技术进行三维实体建模倾斜摄影测量技术是测绘领域近年来发展起来的一项新技术，该技术克服了正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，可获得5个或更多角度的倾斜摄影影像，大大提升了数据采集的速度和效率。倾斜摄影数据获取手段的更新，引发了一场针对建模技术的革命，一方面它使目前高昂的三维城市建模成本大大降低，另一方面它能真实、快87 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告速、精确再现城市三维，为建立城市时空数据库成为可能，本设计推荐采用该种方式进行地面建模。针对梅溪湖具体情况，初步制定倾斜摄影三维建模的实施范围见图5.3.3.3-4。图5.3.3.3-4倾斜摄影范围航线范围须包括：以梅溪湖国际新城一期为主，东起梅溪湖雨水提升泵站泵站，经西二环线转枫林路，沿枫林路往西至三环线东辅道，转看云路后进入东方红路，沿东方路往东至梅溪湖路，环梅溪湖路往西至听雨路水闸，西南覆盖石塘水库与象鼻窝高排渠，东南覆盖洪寺庵水库后进入大塘坡路，最后转回梅溪湖路至西二环再回雨水提升泵站。针对梅溪湖片区可采用无人机搭载小型5镜头相机的方式按照地面分辨率0.1米的精度获取倾斜摄影影像，共需获取16km2影像。利用专业倾斜建模软件进行自动建模后，再根据需求对建筑物进行单体化。最终获得梅溪湖片区的真三维地面模型，该模型不但可以作为智慧水务的基础地理数据，还可以进一步作为智慧城市梅溪湖部分的基础地理数据。倾斜摄影建立真三维地面模型效果见图5.3.3.3-5。88 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图5.3.3.3-5利用倾斜摄影手段获得的真三维模型效果图5.3.3.4管网建模1)管网定位拉线读入地形数据，先根据桩号放置井，并根据规范中井顶与地面(或者已有路基)的设计埋深要求进行放置。然后在井与井之间，放置连接管线。在放置构件时，直接调用井和管线的构件库，构件库囊括了管道、线管和渠道、沙井、进水口、水井等多种构件，并根据尺寸驱动的参数化建模进行更改尺寸放置构件。尽管内置多种构件样式，国内仍有部分构件样式需要用户自定义。放置后，可以灵活的选择管线与井的连接位置和连接方式，或者拖曳直接改动，示例如图5.3.3.4-1与图5.3.3.4-2。89 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图5.3.3.4-1根据道路设计桩号放置井图5.3.3.4-2井与管道连接示例2)调用模型模板对已有管网号、管底高程、连接方式、平面位置等设计数据建立三维模型。将梅溪湖核心区环湖路管网二维平面图参考进入三维model，通过比例缩放确保图纸比例为1:1，此时平面图上水井示意位置便是其数据核查中的绝对位置。直接调用管网数据库中的模板，确定水井的放置点和放置的方向，相邻的水井通过调用管道模板库中的管道进行链接。尺寸驱动的方式对水井、管道尺寸进行修改，示例如图5.3.3.4-3～图5.3.3.4-6。90 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图5.3.3.4-3管线连接示意图5.3.3.4-4污水井、雨水井三维模型剖切图图5.3.3.4-5污水、雨水管网模型平面图91 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图5.3.3.4-6污水、雨水管网模型轴视图3)校核审查优化三维建模设计是精确的成果，必须进行校审和自动碰撞检查，将管道模型通过参考组装成完整模型，进行管道自查和与其他管道模型间的碰撞检查，检查出存在碰撞或者距离过近的管线、水井，和其他“缺、漏、碰、堵”等问题，直观反馈进行修改，保障三维管网模型的准确性。下图是管道碰撞检查前、后结果对比，其中红色的地方是管道在空间位置上有重叠的标识，如图5.3.3.4-7与图5.3.3.4-8。5.3.3.4-7管道间碰撞检查对比图图5.3.3.4-8碰撞检查局部详细图92 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告5.3.3.5三维呈现1)管网模型示例见图5.3.3.5-1与图5.3.3.5-2。图5.3.3.5-1地下管网示例图5.3.3.5-2地下管网与周边环境93 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告2)移动互联技术应用随着移动互联网技术的普及，可发布轻量化Imodel模型，如图5.3.3.5-3。可以通过wifi、3G网络连接到平台，也可以离线访问下载的项目资源。可在移动终端iPad上直接查询工程三维模型、图纸、报表、工程文档等。极大的提高了工程资料浏览的便捷性，方便监理、工程管理者实时查看对比设计方案与实体建筑，并采集录入数据、照片、视频资料。图5.3.3.5-3iPad虚拟查看及测量管道间距离3)超链接文件查看将相关设计文件、文档、图片等通过超链接放入模型中，可直接调用进行查看，如图5.3.3.5-4。图5.3.3.5-4超链接查看文件5.3.4耦合计算模型排水管网的多数业务应用都需要耦合排水管网水力计算模型，完成相应的模拟计算功能。由于梅溪湖核心片区实现了严格的雨污分流，其中雨水排水管径较大，不易94 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告发生城市内涝和积水。因此根据实际需求，本次梅溪湖智慧水务地下管网计算模型主要针对污水排水管网开展。5.3.4.1模型构建和应用流程在排水管网的模型构建过程中，为了构建模型的工作效率和保障模型应用的可靠性，需采用先进的排水管网模拟软件辅助进行排水管网模型的构建。目前国外已经出现多个商业水力建模软件。主要有DHI(丹麦水力研究所，DenmarkHydraInstitution)的MIKE系列，提供集成化的工作环境，能够方便快捷的对给排水管网的数据进行管理；英国Wallingford公司的InfoWorksICM污水排水模型软件集浅层排水管网、河道于一体，能够对城市综合排水进行模拟，包括城市污水泛溢及污染情况的预测以及水质模拟和沉积物在管网中的转移情况等。最终水力建模软件的选择，需要结合梅溪湖城区管网系统的实际情况，从模型计算模块的水文学、水力学、数据组织管理、集成能力、校核容易程度以及与GIS接口等方面进行综合比选。为了能将模型与业务应用紧密集成，需要水力建模软件具有与其他相关软硬件设备的接口，比如与相关业务应用紧密集成开发，这也是目前国外的大部分模拟软件系统难以提供的功能。只有利用管网三维GIS和管网水力模型，建立符合梅溪湖城区特殊业务应用需求的具有二次开发功能的模拟软件基于三维GIS的排水管网模型的构建和应用流程见图5.3.4.1-1：95 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图5.3.4.1-1排水管网模型构建和应用流程图5.3.4.2排水模型初步构建1)数据标准化入库与网络关系构建梅溪湖城区建立管网模型的工作基础：2014年完成了普查排水管线总长度204.52公里，实地调查排水检修井5171个，量取大型井室178个，实地调查异常节点(污水直排雨水管道、检修井淹、堵、淤等)741处，流量测量88处。96 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告排水管网计算模型基础数据包括梅溪湖城区排水管渠(含各种连接井)、泵站、闸门、河道、湖泊等排水设施，将外业普查数据根据水力模拟软件的数据格式进行编码录库，形成标准化GIS数据，包含检查井、排水管道等在内共多种排水对象数据表，并涵盖排水模型水动力计算、运行养护等在内的各种对象字段，并同时考虑基础数据后续维护更新的需要，建立排水管网的骨架结构模型。2)管网属性数据设置在模型构建过程中，整个城市排水过程被简化为水流和物质在排水管网设施或要素之间进行的迁移和转化，其中必不可少的管网要素包括管网节点、排水管道和汇水区。在完成排水管网空拓扑关系构建后，需要对上述要素的相关属性进行设置。城市排水管网的属性数据可以分为两类。第一类数据可以通过现有的管网普查结果进行提取，如管长、管径、管道起点埋深、管道重点埋深、检查井地面高程、管道起始点编号、管道终点编号。第二类数据包括管道的粗糙系数、污染物的累计和冲刷参数等，这类数据无法直接测量，可通过相关文献、模型手册的经验值进行获取，并在后期模型参数识别过程中进行调整，使模型更为真实地描述现实排水规律。3)拓扑结构检查及修正将录入排水模型的210km排水管网数据，利用GIS拓扑检查工具，根据排水专业条件对排水系统数据的连接性、高程关系等进行拓扑检查，形成错位、逆坡、大管接小管、无下游出口、管道露出地面、雨污混接、直排河道等各种拓扑数据问题进行分析定位，并做好位置标记，实现水力模型平台数据与外业数据的一致性。管网拓扑关系检查的工作流程如图5.3.4.2-1。97 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图5.3.4.2-1拓扑规则检查工作流程5.3.4.3排水管网系统数学模型梅溪湖污水管网排水模型可应用于核心区排污系统的现状评估、改造规划和运行管理等各方面。相比于以推理法等理论和工程经验为基础设计排污系统，排污模型具有不受条件限制，数值分析速度和效率高，耗时少，通用性等优势。能够高效改善城市污染控制的设计、建设与管理。通常污水在管道里内的流动一般为重力流，虽然污水中含有一定数量的悬浮物，但由于其含固率较低，因此可认为污水在管道中的流动遵循一般水流规律，因此梅溪湖排污管网可采用水力学公式进行计算。98 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告5.3.4.4模型参数设置与识别排水管网模型中所涉及的参数可分为确定性参数和不确定性参数两类。确定性参数包括管长、管径等几何参数，这些数据可通过梅溪湖管网普查结果获得，在模型构建的过程中经检验合格后可直接使用；对于不确定性参数，无法通过相关手段获得其准确值的，在初步构建排水管网模型并对获得的监测数据进行整理与分析后，可通过梅溪湖大量的相关数据，结合经验进行参数取值范围的设定，并在不确定性环境下对模型的不确定参数进行参数识别，以使模型更加真实的反映排水管网的客观排水规律。5.3.4.5初始及边界条件设置初始条件是为保证模型初始计算的稳定性，对模型初始状态根据实际情况进行的相应设置，初始条件的设置符合实际情况即可。边界条件包括上边界、下边界以及内边界、外边界等，边界条件的设置是基于实际情况对模型进行的约束，对于模型计算的准确性至关重要。1)入流各分区户线接入的污水入流。2)下游边界污水泵站的抽排流量。5.3.4.6水力模型校核模拟通过构建的污水管网拓扑结构，设置入流数据和液位边界条件，运用水力模型通过不断的校核和调整，使各污水井的模型计算结果与现场流量、水位数据的变化趋势基本相符，满足后续计算分析需要。5.3.5系统软件功能设计排水管网模型模拟系统应提供统一的排水资产管理模式和管网模型模拟计算，通过对现有设施的空间数据、资产数据、历史变化数据等进行高效的存储和管理，同时利用既满足排水设施信息管理的要求，又能为系统的数字化管理提供良好的数据基础，为梅溪湖国际新城城市水务管理系统功能的设计和开发提供数据条件。99 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告5.3.5.1户线接入及运维管理针对新建或待建楼盘户线接入选择接入点，利用污水管网GIS模型，自动生成生成户线接入后的管网模拟模型，并可动态估算户线接入后的入流量和入流变化系数，通过对接入前后的管网进行模拟计算，对比分析管网运行状况，科学评估户线接入后对下游排水管网系统的影响，从而对后续的户线接入方案进行技术科学性评估，并可通过分析优化接入点的选择和接入水量的时序分配。同时系统可结合污水井液位和流量实时监测数据，进行管网的水力模型计算校验，实时动态模拟计算污水管网的水流情况及淤积情况。5.3.5.2多源数据集成管理在建立管网空间数据和属性数据统一管理的基础上，提供方便的输入手段，建立与管网相关的属性数据库和提供管网的图形属性编辑工具，可对管网的图形做变更与修饰，可对管网的属性数据作添加、删除、修改；动态更新和维护管网信息数据库，反映现实变化，保证信息的实时性。考虑到安全的问题，对系统相关的操作人员设定不同的权限。5.3.5.3地图显示控制模块1)能够利用三维仿真及虚拟现实技术，在原有地形、道路、建筑物等地图数据的基础上，叠加相关的排水管线和节点信息，动态生成排水管网的三维场景图，从而再现区域内地上和地下的三维真实情景。利用虚拟现实技术，能直观了解管道周边情况以及管内的水流情况，同时，系统在三维视图中能提供沿管网连通路线模拟飞行、选定要素的详细信息查询、三维视图与二维地图联动等实用功能，同时可动态显示各年度的管网图变化。2)具备对地图放大、缩小、漫游、按比例尺显示等操作功能。能够通过在主地图窗口边显示小的地图窗口，用户可以通过拖动矩形框，来实现对地图窗口的交互显示，即用户可以通过拖动矩形框，来察看地图上不同的区域。3)图层控制功能100 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告可实现个性化图层定制需求，通过图层控制的功能灵活设定各个图层的可见性，图层的自动标注等属性。能动态隐藏显示图层，切换显示图集(影像图、地图)。能根据比例尺的大小动态调整显示内容和比例尺大小。5.3.5.4综合查询模块系统应能提供三维可视化的查询手段，依托电子地图完成对城市地下管网“所见即所得”的查询。系统应提供多种针对用户应用的查询方式。在系统中所有的查询都应围绕着城市网管的属性信息和空间信息之间的相互索引。可灵活实现由属性到空间的查询和由空间到属性的查询。属性到空间的查询用于在确知设备对象的某个属性，譬如设备编号、名称，或采用组合查询的方法，希望查询到设备在电子地图上的位置或者走向以及相应属性信息。对于查询得到的结果在地图上进行高亮显示。空间到属性查询这种查询方式提供对图上任意管理对象“所见即所得”式查询，在地图上直接点击地图对象，查询该对象的信息(如：用户选择查询后，点击图上某条管线，可获得该管线的类型、管径、长度等属性信息)，将管理人员从海量的图片、表格中解脱出来。同时系统中各种查询应支持模糊查询。综合查询的功能主要如下：1)道路定位能给出所在街道名，图上自动查找显示这条街道内的管线、设施等信息，实现快速定位和显示。2)地名定位能给出所在小区名称或标志性建筑的名称，图上自动显示对应地区的管线、设施。3)编号定位能给出设施编号，查询并在地图上定位该设施。4)点图查询能通过鼠标点击地图上的对象，系统显示对应的属性信息(所属单位、管径、材质等)。5)区域选择查询101 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告能通过框选、圈选、多边形选择等方式查看所选区域范围内的所有管网对象信息。6)组合查询能通过管段、设施的属性、道路、地名、区域范围等组合条件进行查询。5.3.5.5辅助分析模块1)统计分析根据多种方式对数据库中保存的属性数据进行统计，方便的生成各种常用统计报表，并可灵活生成各种统计图，如曲线图，饼图，柱状图等。2)空间量算包括长度量算(计算选中管线的长度,或自由量测任意折线长度)和面积量算(选中区域对象的面积或用鼠标圈定的任意多边形面积)。3)纵断面分析显示管段或管线的纵断面图。4)污染溯源分析以河段或排水口为起始，可查询汇入本区的所有污染企业、小区。5)排污追踪分析以管网中的某个节点开始追踪并显示污染向下游输移至排水口的所有管段。5.3.5.6网格化巡查管理可通过决策端和巡查端的两级网格化智能终端系统，实现湖库及河道、管网巡查人员和水环境监管人员通过智能终端进行移动巡查、移动处置，一旦发生险情可立即现场取证并上报，同时领导可通过中心指挥终端管理和查看巡查人员、监管人员任务完成情况，并对每个网格内的任务完成情况、终端移动轨迹进行查询和管理。同时，在应急指挥时，决策者可通过领导决策终端对巡查人员、监管人员下发指令进行人员调度和布点，实现应急指挥调度。5.3.5.7打印输出模块可实现各种地图，各种统计表、统计图的打印和输出功能。102 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告5.4水质自动监测系统5.4.1目的及意义梅溪湖作为梅溪片区的核心，其水环境质量的稳定是片区开发建设的重中之重，水质控制目标为地表水IV类标准。建设水质自动监测系统可以达到实时掌控梅溪湖湖体水质，有效建立水质数据库；为各项水环境工作提供真实、全面的基础数据；为梅溪湖水质管理提供支撑的目的。目前，梅溪湖仅建设有西二环以西部分，湖体面积约2550亩，库容约479万m3，在二环以东全部建成后其湖体库容约584万m3。其补水主要靠其周边12.31km2汇水范围内的雨水补给，该补水量能基本保障梅溪湖水位相对恒定，但湖体换水和流动性较差。现有湖体周边有16个雨水排放口，均排入梅溪湖。这16个雨水排放口中有7个排放口经过雨水净化区对其雨水净化后入湖，9个雨水排放口的雨水直接入湖。已经建设的5个雨水净化区汇水区域为梅溪湖西侧区域，总的汇水面积为2.15km2，但北侧及南侧部分区域的雨水及道路冲洗废水直接入湖。经长期观察发现，旱季，道路冲洗废水对湖体污染严重；雨季，道路初期雨水对湖体污染较大。另有三环线撇洪渠其汇水直接入湖，洪寺庵水库及及其下游沿线汇水通过Y5净化区净化后入湖。其中三环线撇洪渠因上游养殖场、农家乐及水土流失等因素造成污染严重。目前梅溪湖国际新城一期多数楼盘尚处于建设阶段，人流量不大，湖体体量较大，具有较强的自净能力。因此梅溪湖现有水体水质相对较好，能维持在控规要求的地表水IV类水质标准。但部分雨水直排口可以看到明显的水质污染，湖体南侧岸线部分拐角区存在死角，局部出现水华现象。同时湖体水生植物生长较差，生态环境有待改善，且在各楼盘相应入住后，给湖体带来极大的水质隐患。因此，梅溪湖水质监测是水环境监测工作中的主要工作之一，是准确、及时、全面地反映水质现状及发展趋势，为水环境管理、污染程度监测、环境规划等提供科学依据，对整个水环境保护、水污染控制以及维护水环境健康方面起着至关重要的作用。5.4.2水质在线监测方案随着电子技术、光电技术、无线通讯技术以及Internet技术的全面提升，使得湖泊、水库、河道等水质监测，在技术上成为可能。本方案提出的多参数水质自动监测103 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告站是基于公网的数据通道为传输手段，从而实现对梅溪湖湖泊情况进行实时在线监测。同时自身通过太阳能供电，完成全天候工作，达到实时监测的效果。本项目建设的水质在监测系统由终端水质自动监测站、无线通信网络和监测中心数据服务平台三大部分组成，见图5.4.2-1。图5.4.2-1水质自动监测系统拓扑图水质自动监测系统还可将梅溪湖水管房已投入使用的水质自动监测站数据通过光纤专网接入，对所有水质数据整合处理。在梅溪湖南侧死水区与节庆岛东侧对湖体水质监测包括常规五参数、氨氮、叶绿素a与蓝绿藻八个指标。在已建成的Y1～Y5雨水净化区、15号雨水直排口和已立项或已规划建设的梅溪湖北侧2个调蓄池、Y6～Y9雨水净化区、二环撇洪渠末端雨水净化区以及三环撇洪渠末端入湖处对常规五参数与氨氮指标进行监测。由于这些区域水体较浅、区域固定、范围较小或水体周边有过渡的岸坡，并且涉及监测点数较多，从建设美观与景观保护以及实用性考虑，设计采用一体化浮标设备，部分水质监测点周边环境见图5.4.2-2～图5.4.2-5。104 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图5.4.2-2三号净化区图5.4.2-3四号净化区图5.4.2-4五号净化区入湖口105 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图5.4.2-5十五号雨水直排口周边5.4.3系统软件功能设计水质自动监测子系统软件功能主要包括：1)数据收集能够实时地从站点获取监测数据和仪器设备运行状态，支持断点续传与智慧水务中心之间的实时数据同步。收集的原始数据按照一定的规则进行数据校验，过滤发生异常的数据。2)数据查询以动态图表的形式实时显示水质自动监测站点的水质数据，可查看站点详情、历史数据、历史报警信息、水质周报、系统运行状态、视频图像等，可支持单画面、多画面显示。并可对监测数据进行动态播放，动态显示水质的变化趋势。3)告警当发生超标报警时，系统可自动通过警报显示、警报声等方式，对管理人员进行提醒。可按时间段、报警等级查询报警信息，内容包括报警产生时间、报警名称、报警来源(监测点位)、信息描述等；可对报警记录进行统计分析。4)趋势分析根据水质、水体实时状况，结合该历史数据，对监测数据进行同比、环比分析。生成柱图、饼图、曲线图等各种统计结果，判断水质变化趋势等。。5)报表生成106 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告对收集到的数据进行汇总，能够生成各种格式的报表(日报、月报、季报、年报)，报表可导出成EXCLE、PDF、WORD等格式。5.5应急广播系统5.5.1目的及意义梅溪湖国际新城核心区环湖道路是城市居民休息、游玩、散步、放松的公共场所，环湖道路沿线有走廊休息区、大型活动广场区、居民住宅区、学习办公区、儿童游乐区、老年娱乐区、健身活动区，各区相互交融、浑然一体。当发生重大自然灾害、突发事件、公共卫生与社会安全等突发公共危机时，造成或者可能造成重大人员伤亡、财产损失、生态环境破坏与严重社会危害，危及公共安全的情况，应急广播可对上述公共场所区域提供一种迅速快捷的讯息传输通道，在第一时间将防汛抢险、灾害性天气预报、城区防火等消息或可能造成的危害信息传递给民众，让民众在第一时间了解事态并得到警告，获取撤离路线和避险方式，最大限度降低灾害损失。5.5.2应急广播系统方案5.5.2.1系统设计原则应急广播系统本着先进性、科学性、稳定性、经济性相统一的原则，设计采用RDS编码控制与调频多频复用技术建设一套无线智能广播系统。先进性：系统采用国内先进的RSD调频广播技术，全固态发射机采用最新的微电脑PLL锁技术，确保无频率漂移现象，遥控音箱开关机准确可靠，可针对不同区域实现分区控制。发射机无线指标严格符合国家无线电管理委员会颁布的相关要求标准。科学性：系统设计科学可靠，将保证无线频率的独立性，不会与其他区域内外的无线电波源发生相互干扰，遥控音箱接收频点灵活可调，同时保证音箱不会发生相互干扰现象。此外，系统保证可维护性强，同时具有充分的可扩展性。稳定性：由于系统采用无线调频广播方式，消除了发生问题概率较大的线路故障所引发的系统故障；同时设备采用RDS副载波编码控制技术，干扰信号无法打开音箱，大大提高了系统的稳定性和可靠性。107 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告经济性：无线广播系统的在建设过程中可省去大量的传输线材和线路敷设费用，在使用过程中可省去大量线路检修工作与维护费用。5.5.2.2系统技术方案本系统是将音频信号调制后进行无线发射，定时自动播放功能，终端可调频接收来自广播控制中心的无线音频信号，系统拓扑结构见图5.5.2.2-1。图5.5.2.2-1应急广播系统拓扑结构图1)系统整体设计系统整体设计为“音源数字化、播放自动化、管理智能化、扩展自由化”的无线智能广播系统，采用RDS编码控制与调频多频复用技术，无线调频传输广播节目。2)前端及信号源108 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告前端由模拟节目源(DVD、麦克风、收音头)、调频广播发射机、一体化多功能控制器、调音台、播控服务器等组成。3)传输方式无线传输方式，根据覆盖面积采用100W调频广播发射机进行无线传输。4)终端接收设备及收听方式广播终端采用室外全天候寻址接收音柱或音箱等各种造型的调频接收设备，接收来自梅溪湖智城数控中心广播控制系统的信号。5.5.2.3系统硬件配置应急广播系统硬件配置见表5.5.2.3-1。表5.5.2.3-1应急广播系统硬件配置序号产品名称单位数量技术要求50W,具有语音广播功能，立体声；覆盖距离6-7KMKM左右；采用先进的数字频率合成技术，载频频率PLL同步锁相；标准型采用CPU微处理器可任意预置并记忆频1调频发射机台1点，LCD高光显示屏；频率预置直接、方便、快速；整机全固态化，功率管全部产品采用进口原装大功率；设置多级带通滤波器及低通滤波器，具有极高的谐波抑制度；机箱造型美观大方，数控设备专业加工。可实现256路分组；编码器可以对单个或多个区域发送控制命令(区域控制)，也可对所有设备发送控制命令(全域控制)；编码控制器对目标终端可实现开机、关机、在一体化多功2台1线写码、改频和终端音量调节等远程控制；能够管理编能控制器码主控器、编制播出节目单选择手动播放和自动播放、点对点控制终端与分组控制终端、应急广播控制、日志记录、电话呼入管理。双层十字天线，25米馈线，增益2.4db，带宽±5MHz，垂直极化天最大输入功率≤100W；频率范围70～108MHz；通频带3套1线及馈线4MHz；增益≥6dB；驻波比1.2；阻抗50Ω，最大功率≥100W；长度3m；接头型号L16；抗风强度60m/s。2MIC/LINE输入，带48V幻象供电，平衡式接口；6组立体声输入，各参数可调；5波段均衡器；具有数字混响4调音台套1功能，各混响参数可调；2路主输出和备用输出；失真度：＜0.5%；信噪比70dB；频率响应：±1dB(20Hz-20kHz)。同轴输出、5.1声道输出；S端子输出、色差分量输出；电源性能：100～255V；特设USB接口；同轴，S端子，5DVD播放机台1分量等多种输出接口；虚拟5.1声道音频输出；卡拉OK输入接口；PAL，NTSC，自动制式自由切换；自动睡眠、屏保功能；兼容DVD，SVCD，CD，MP3，CD-R，CD-RW。109 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告序号产品名称单位数量技术要求心形指向性，带支架；频响范围40～15000Hz；工作电6话筒个2压幻象48V；动态响应110dB；灵敏度－40dB/Pa；输出阻抗600Ω。音箱与音柱符合公园、道路、景区等美观要求；铝合金一体化外壳，室外防雨。多频接收，数字稳频；RDS数可寻址接收字解码远程控制开关机；防插播，防盗播，抗干扰能力7套200音箱(音柱)强；支持4档远程音量调节；采用大功率优质功率模块，具有完善的过热、过压、过流自动保护功能；功率20W，待机功耗≤6W。机柜(含程控8个1高1m，玻璃窗，国标机架式，含程控电源控制器。电源控制器)CPU双核2.8G；内存4G；硬盘容量500G，转速7200RPM；9播控服务器台1集成显卡；1端口10/100/1000M以太网卡；19寸宽屏液晶显示器；M-ATX立式机箱。天线安装配10套18～12米发射天线桅杆、桅杆的基座等辅材。件与辅材音箱支架、电11项1100组音箱(音柱)基础预埋、支架安装、电源电缆敷设缆安装敷设管理编码主控器；编制播出节目单，手动播放和自动播播控平台软12项1放；点对点控制终端，分组控制终端；应急广播控制；件日志记录；电话呼入管理。5.5.2.4系统安装方案系统对环湖大约10公里长的线路提供公共扩声，无线广播分站按50个分区考虑，每个区覆盖200米的空间距离，由4只专业全天候可寻址接收音箱两两背靠背为一组安装，每组相隔距离100米左右，从周围市政路灯、摄像头、配电柜就近接入交流电源，音箱造型可根据各区安装地点的环境选择室外音柱或草坪音箱等多种形式。梅溪湖应急广播中心可对50个分区进行点对点呼叫，相互之间互不干扰，也可任意区点对点和点对多呼叫，还可以50个分区同时呼叫。播控服务器、一体化多功能控制器、调频发射器等广播系统主站设备全部放置在梅溪湖智城数控中心，垂直极化天线立于数控中心建筑物顶部。5.5.3应急广播系统功能分区控制功能：最多可手动设置256个分区，系统可根据播放内容的不同，分路控制各个区域的扬声器定时播放；可对每个分区单独开关或调整音量，具有按照时间段自动调整终端播放设备音量功能。110 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告授权管理：系统设置严密的授权管理条件，如终端设备控制权限、电话号码授权功能，既能保证授权条件下设备的互换性，更能保证授权条件下设备的安全性。播控平台软件：具有配套的播控服务器平台软件，平台软件使用SQL数据库，对所有终端设备及控制设备的参数和设置进行管理。终端控制：对终端音箱设备控制(改变工作频点、调整音量、关闭打开)灵敏、可靠，指令响应速度不大于3秒；控制指令与音频信号同频传输，不需要另设频点；具有广播断电自动恢复功能。播放容量：系统通过服务器实现播放控制，可将各种背景音乐、录制好的欢迎词、预警通告、游客须知、景点介绍等广播节目存储在计算机中，形成有声文件素材库，供编排播放表时进行选择，还可播放光盘上的音频文件。播放标识符：可根据播放内容自行设定各类播放标识符，背景音乐或录制好的欢迎词、游客须知、景点介绍等节目。文件格式：系统可播放WAV、MID、WMF、MP3等多种音频文件格式，同时支持CD盘播放各种音乐节目。自动播放功能：系统可按设置的时间表通过自动播放软件，全自动播放自选广播节目和音乐。防汛预警：结合防汛监控预警系统，当梅溪湖区域突发洪水灾害时，及时向危险区域的民众进行广播预警，通告暴雨洪水信息，指挥撤离救援行动。应急广播：该系统分手动和自动两种方式，若有临时紧急的广播内容，如事故预警、广播寻人、失物招领等，可随时结束自动播放状态，进入手动播放状态进行播放；可以完全脱离计算机独立工作。移动广播：讲话人可通过手机、电话随时随地接通应急广播系统进行广播，不受广播时间地点的限制，如举办重要活动或发生紧急情况时，组织者在现场或异地均可立即用手机接通广播系统，通过广播系统进行现场的组织和指挥工作。自动接听挂断：当通过电话接通广播系统，系统具有自动接听和挂断功能，无需手动控制。111 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告远程广播：系统可通过网络连接播控服务器，远程对广播系统进行音乐播放和远程讲话。5.6智慧水务平台作为各功能子系统的基础支撑平台，智慧水务系统平台应能完整呈现三维大场景下的河湖关系，并直观全面的展示各类站点的布设位置和基础业务信息，为管理者创建一个具有高度沉浸感的三维虚拟管理环境。同时凭借三维GIS良好的表现效果和高度仿真的地下管网空间拓扑模型，灵活调用各类模型和算法，对阀门、泵站进行实时监控，从而完整的实现平台架构下的各业务子系统的具体功能。5.6.1系统硬件平台设计网络及硬件平台是智慧水务系统建设的重要组成部分，系统硬件设备的配置应按照智慧水务系统的业务应用要求正确选用。计算机系统配置采用基于局域网的分布式多机系统方案。根据智慧水务系统中的各服务器、工作站的任务，结合总体的功能要求，确定计算机系统的配置和建设规模。计算机系统配置方案要符合当今计算机技术的发展趋势，硬件采用高性能计算机及网络设备，软件由国内配套集成，以达到系统先进实用。5.6.1.1硬件平台设计原则根据目前计算机及网络技术发展现状以及未来的发展趋势，结合局域网功能需求，中心站局域网建设应满足如下基本原则：1)实用性原则实用有效是最主要的设计目标，设计结果应能满足用户需求，切实有效；因计算机与通讯技术发展迅速，未来10年甚至15年后的发展难以把握，因此，中心站局域网的建设在考虑先进性与前瞻性的基础上必须考虑实用性，以免造成不必要的浪费。2)可靠性和安全性原则本网络系统需要连续无间断提供服务，所以网络建设时必须充分考虑网络的可靠性。中心站局域网在投资可接受的条件下，从系统结构、技术措施、设备选型以及厂商的技术服务和维修响应能力等方面综合考虑，确保系统运行的可靠性和安全性。112 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告3)标准化和开放性原则网络中不同厂家的设备必须实现互连互通，所以网络中的硬件与网络协议必须采用与国际标准兼容的开放协议，所采用的软硬件平台必须具有开放性，所采用的规范符合国际标准、国家标准和业界标准。4)先进性原则先进的技术通常能带来更高的性能和更低的价格，所以在综合考虑功能需求、投资、风险等条件下，应当尽可能采用先进的技术来组建中心站局域网。5)前瞻性原则中心站计算机及网络建设除应满足中心站当前的功能需求外，还应能适应将来业务扩展的需求(如上级防汛主管部门、其它任意水文气象信息需求部门的接入、智慧城市大平台建成后的网络需求、Internet业务发展需求等)，因此，网络必须建设在可扩展的平台上，网络能随着业务的发展不断扩大，网络扩展能保护以往投资，保证网络平滑过渡。5.6.1.2网络安全设计中心站计算机网络系统是一个以TCP/IP为核心的开放式网络体系结构，开放式网络自身的特点也决定了它时刻都有可能遭受入侵和攻击。而智慧水务系统中保存着大量宝贵的实时数据和历史数据，为了保护系统数据的安全，防止数据被非法盗用和破坏，保证系统的正常运行，必须在系统中采取必要的安全防范措施。因此，要保证系统网络安全，可采用如下策略：1)通过采用认证、授权、用户注册和VLAN技术，来保障网络安全；2)利用服务器操作系统本身所带的安全机制，制订完善的安全策略来保障服务器的安全；3)利用数据库管理系统安全机制，建立数据库授权访问系统的技术方案(包括鉴别服务、授权服务、密码服务、完整性服务等)，保障数据安全；4)对外进行信息交换时，采用信息加密和信息确认的手段来确保信息的安全；5)采用漏洞扫描技术，保证操作系统的稳定；配备及时升级的防病毒软件，查杀当前出现的所有病毒；113 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告6)智慧水务系统外网(Web服务器)出口加硬件防火墙，实现内外网访问的逻辑隔离。5.6.1.3网络体系结构设计1)网络运行模式计算机网络通常的运行方式有4种，即基于主机的运行方式、共享设备运行方式、客户机/服务器(Client/Server)和浏览器/服务器(Browser/Server)方式。中心站网络采用C/S与B/S相结合的运行模式。2)网络协议现有网络协议主要采用TCP/IP，TCP/IP协议已标准化，其通用性好，且为所有设备厂家所支持，具有跨越硬件平台和软件平台的开放性连接能力，支持路由、支持SNMP、并被Internet采用为标准的传输协议，是被最广泛采用的通信协议，采用该协议有利于异构系统的互连，故中心站网络对外应以TCP/IP协议进行网络通信，网络内部则应支持TCP/IP协议。3)组网模式目前使用较多的局域网组网技术主要有快速以太网、千兆以太网、万兆以太网等。中心站网络采用具有较高性价比的快速以太网或高速以太网结构，基于IEEE802.3系列标准进行构建。网络布线采用超五类或六类布线，交换机、服务器等核心设备互联采用光纤线路，工作站、桌面电脑及一般办公室布线采用铜缆布线。4)网络运行速度本系统因用户数量有限，对网络运行速度要求不是很高，网络运行速度配置过高是一种浪费，但网络运行速度也不能太低，配置过低也会造成网络升级时的浪费，故网络运行速度要选择适中。综合考虑各个方面的因素，系统中心站局域网宜采用核心设备或内部网络干线不低于1000Mbps，工作站或一般办公室桌面电脑不低于100Mbps的网络速度标准。5.6.1.4计算机及网络拓扑根据系统的功能和业务应用要求，中心站硬件及网络拓扑见图5.6.1.4-1，设备配置清单见表5.6.1.4-1。114 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图5.6.1.4-1智慧水务中心站计算机及网络设备配置115 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告表5.6.1.4-1硬件设备配置清单序号项目单位数量备注1通信服务器台12数据库服务器台2BIM模型与排水管网模型服3台2务器4WEB服务器台15交换机台16防火墙台27路由器台18遥测数据接收终端台15.6.1.5硬件设备配置要求1)通信服务器通信服务器主要负责遥测信息的接收和预处理，其配置不低于：处理器：4核2.5GHZ内存：8G光驱：DVD-ROM电源：冗余电源硬盘：500G网卡：100M结构：机架式2)数据库服务器数据库服务器是系统数据库运行的服务器设备，存储了各类重要数据，因此是整个系统安全、稳定可靠和系统持续运行的关键，其配置不低于：处理器：8核2.5GHZ内存：16G光驱：DVD-ROM电源：冗余电源116 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告硬盘：2T网卡：1000M*2结构：机架式3)BIM及管网模型计算服务器运行BIM模型和城市管网水力模型，主要负责大量的运算功能，其配置不低于：处理器：8核3.0GHZ内存：16G光驱：DVD-ROM电源：冗余电源硬盘：1T网卡：1000M*2结构：机架式4)WEB服务器用于信息的对外发布和各类公众客户端的访问，其配置不低于：处理器：4核2.5GHZ内存：8G光驱：DVD-ROM电源：冗余电源硬盘：1T网卡：1000M*2结构：机架式5)网络交换机网络交换机用于智慧水务系统硬件设备的互联，配置及技术指标如下：端口：24千兆以太接口包转发率：72Mpps交换容量：256Gbps6)工作站117 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告系统展示工作站基本配置及技术要求如下：处理器：4核3.0GHZ显卡：1024M独立显卡内存：16G硬盘：1T网卡：100M显示器：LED宽屏22英寸显示器5.6.1.6容灾备份方案设计考虑到随着智慧水务业务的发展，各应用子系统对容灾系统均有较强的需求。因此建立完善的容灾备灾方案有着很强的必要性。容灾方案可包括本地容灾备份和同城异地容灾两个阶段。第一阶段建设本地备份系统，本地容灾备份系统是保证智慧水务资源池数据安全性的基础，备份系统能够防止由于逻辑错误造成的数据丢失。为维护各类业务数据的安全，需要考虑在日常工作中对业务数据进行定期的增量备份和全集备份。对于业务数据量较大的地面和管网三维数据，可采用可移动存储设备进行备份，并异地保存。第二阶段建设异地复制系统，考虑到网络带宽要求及项目需求，也可考虑在建立一套异地备份系统。通过在主数据中心和异地数据中心之间建立一个灾备系统(两地的灾备控制中心作为集群模式)，统一管理两地灾备系统。主数据中心的备份系统可以调用备用数据中心的备份内容，并在本地进行恢复。由于智慧水务数据中心建设是智慧城市数据中心建设的主要组成部分，从实施层面考虑，本次方案设计中将不考虑独立的容灾经费。具体的容灾设备和容灾方案将在智慧城市数据中心建设中统一考虑。5.6.1.7考虑企业私有云建设的资源需求考虑到智慧水务系统和整个智慧城市大系统云数据中心建设时间的先后顺序，如果智慧水务系统建设在前，则可采用图5.5.1.4-1所示网络拓扑结构和设备配置进行建设。待智慧城市云数据中心建成后，本系统所配置的各服务器设备可通过网络设备接入云数据中心作为独立计算节点。118 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告智慧城市数据中心主要是将基础设施资源(计算、存储、网络、安全等)进行虚拟化和池化计算，实现资源的动态分配、再分配和回收。资源池分为计算资源池、存储资源池和网络资源池。如果智慧城市数据中心先行建设，则可在智慧城市数据中心建设时预留本系统运行所需的硬件和软件资源，本系统要求的硬件资源主要包括以下几类：1)计算资源：考虑三维场景的加载和管网模型计算等，需要3路8核CPU的运算资源。2)存储资源：对于办公文档、图片、各类报表和音视频数据等非结构化数据，可采用分布式节点存储或利用原智慧城市平台中的视频存储设施。考虑20路视频数据能连续24小时存储30天，数据容量约为40T。对各类业务的结构化数据、三维DEM数据、管网BIM数据和影像数据，由于数据的重要性和频繁读写，并考虑未来的可扩展性，可采用存储容量为4T的物理服务器进行数据的独立存储。3)网络资源：内网配置千兆交换机。为了使外网顺畅登录，并进行相关的业务操作，可考虑配置50M的互联网带宽。5.6.2数据库设计5.6.2.1数据库软件比选目前应用广泛、技术成熟的数据库主要是关系型数据库，主流的有MicrosoftSQLServer系统，Oracle数据库，Sybase、Informix等，系统应基于上述系统进行选择。根据不同系统在稳定可靠度、可扩展性、安全性、处理的数据量、并发控制能力、对分布式应用的支持、系统的管理与维护功能的比较，本系统选用的数据库管理系统满足如下的技术和应用要求：1)技术要求a)可以管理海量数据；b)支持多种数据类型；c)支持网络运行，面向网络开发；d)提供数据的安全性、完整性、并发控制和数据备份与恢复，保证数据库中数据的安全可靠和正确有效；119 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告e)便于资源共享；f)数据库系统采用客户机/服务器结构，使数据库管理系统与应用程序分离，将数据存取控制、数据完整性控制、数据安全管理等集中在服务器上完成；g)应用的设计、开发可以放在客户端完成；h)数据库管理系统采用多进程/多线程结构，支持大规模联机事务处理(OLTP)；i)具有良好的并行处理能力，能支持联机事务处理(OLTD)、联机分析处理(OLAD)及混合型的处理(OLCP)；j)支持事务间并行、查询间并行、操作间并行、操作内并行处理；k)可在全对称多处理器(SMP)等各种不同并行硬件平台运行；l)具有数据安全保密、保护机制和功能。2)应用要求a)支持25个以上用户同时连接访问数据库服务器；b)数据库管理系统的安装、维护、操作及学习简单方便；c)具有标准的SQL支持和ODBC等标准的中间连接件支持，在此基础上开发的客户端应用软件具有良好的兼容性和通用性；d)根据数据种类不同，分别建立水情、水务、水文预报和水库调度、机组运行工况、闸门运行工况等分类数据库；e)支持多种模式和数据类型；f)能灵活地对数据库数据增加、修改和删除；g)具备数据自动备份、恢复、自动转存和导入、导出功能。由于智慧水务系统数据库包含了实时数据、统计数据、特性数据、结构数据、地理数据、应用数据、模型数据等。这些信息既有动态的，也有静态的，有高频度的，也有低频度的，涵盖了水雨情、水质、闸门、气象等类型。由于种类复杂，存储数据量大，支持的应用业务系统多等特点。其数据扩展能力和多任务支持能力要求比较高。加上三维模型数据的存储管理，要求数据库系统具有海量数据管理的能力。并提供空间和属性数据的存储管理功能。Oracle数据库全面支持主流GIS系统的空间和属性数据的存储管理，包括ARCGIS、GEOSTAR、GEOVIEW等，具有功能最强的海量120 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告数据库存储管理能力。同时Oracle数据库提供的系统管理功能完全能够满足中心站数据库的管理需要。结合目前梅溪湖智慧城市系统也采用Oracle数据库，因此在SQLServer和Oracle之间，推荐选择Oracle数据库作为中心站智慧水务数据库系统。5.6.2.2数据库框架智慧水务系统数据库将分为运营监测数据库、业务数据库、基础信息数据库、空间数据库、多媒体数据库等多个数据库。5.6.2.3数据库内容1)运营监测数据库运营监数据库包括水质监测数据库、水雨情监测数据库、管网运营监测数据库3个子数据库。各监测数据库数据主要来源于不同的数据采集站采集的在线监测信息。水质和水雨情监测子数据库主要包括监测站基本信息表、水位(雨量)监测表、水质监测表监测命令日志表、闸门(蝶阀)运行状态表、监测设置日志表、监测召测日志表等。管网运营监测子数据库主要包括管网的液位、流量、水质等在线监测数据和管线巡、管线养护、管线检修、户线接入等管网业务数据。这些数据都可以通过管道在线监测设备自动采集并获取。2)业务应用系统数据库业务应用数据库包括水资源调度子数据库、防汛监控预警子数据库、管网模型子数据库、水质管理子数据库以及综合管理子数据库等。水资源综合调度子数据库包括等涉水工程实时工情表、洪水预报模型、水资源配置模型库表、调度方案表以及年、月、旬及实时调度表。防汛监控预警子数据库包括洪涝灾害基本情况统计表、水利设施洪涝灾害统计表、死亡人员基本情况信息、城市受淹情况信息、抗旱抢险综合情况统计和洪涝灾害实时统计以及实时工情数据信息(湖泊、水库、阀门、泵站等运行状况)等。排水管网模型子数据库包括湖泊、水库、低洼积水点、重要排水户、排水管道、排水泵站、污水处理厂、雨污水排放口、河道水系、河道泵闸站等各类排水系统的属性数据，地下管网的空间拓扑关系和属性数据、管网水力模型参数数据等。其中管网121 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告模型参数数据库存储对排水管网设施进行水量水质模拟计算的模型参数以及与模拟条件相关的边界条件、气象信息、雨量时间序列和旱季入流量时间序列等信息，为了便于在模拟过程中快速生产模型所需的输入文件，模型参数数据库中需要正确描述各个模拟实体之间的复杂的关联关系，以尽可能降低数据的储存冗余，并维护模型参数数据库的完整性。水质管理子数据库主要包括环保部门和其他部门的人工监测的水质信息和自动监测的水质年、月、旬、日及实时归类整理信息。综合统计子数据库包括与水务管理有关的公文、批文、政策法规、简报公报、成果报告、统计报表等信息。3)基础信息数据库基础信息数据库包括水利工程数据库、基础水文数据库、经济社会数据库、生态环境数据库。水利工程数据库主要存储水资源蓄、引、提、供用水工程的空间分布及基本情况信息。基础水文数据库存储各水文测站信息、水文站整编后的雨水情信息。经济社会数据库主要存储梅溪湖片区社会经济统计数据，数据来源以国家统计年鉴和实际调查的数据为准。生态环境数据库包括梅溪湖片区内湖泊、河流、湿地、气象、物候、动植物等相关因素的基础数据。4)空间数据库空间数据库包括：流域分区图(属性数据：名称、级别、面积等)；河流水系图(属性数据：名称、级别等)；涉水水库分布图(属性数据：名称、级别等)；雨量站分布图(属性数据：站点编号、名称等)；水位、水文站分布图(属性数据：站点编号、名称等)；水质自动监测站分布图(属性数据：站点编号、名称等)；122 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告无线广播分站分布图(属性数据：站点编号、名称等)；遥感影像图(属性数据：名称、分辨率等)。水资源工程分布图(属性数据：名称、工程指针等)；自来水厂(供水厂)分布图(属性数据：名称、位置、供水量等)；污水处理厂分布图(属性数据：名称、位置、日处理量等)；管网监测点分布图(属性数据：名称、位置等)；管网空间数据库(节点图层、管线图层、汇水区图层)排污口分布图(属性数据：名称、位置、污染指标等)；污水泵站分布图(属性数据：名称、位置、污染指标等)；地表水水质监测断面分布图(属性数据：名称、编号、位置、水质指标等)；5)多媒体数据库多媒体数据库包括图形与影像数据库、音频数据库、视频数据库、规章制度及标准规范数据库等。图片及影像数据有取水监测现场(含移动APP实时上传)照片、航空照片、遥感照片等；音频数据包括会议记录音频、领导及专家学者报告讲座记录音频等；视频数据包括业务应用会商视频记录、新闻媒体视频记录等；规章制度及标准规范数据库包括与城市水务管理相关国家、省、长沙市、岳麓区政府部门制定的规章制度、国家及水利行业标准规范等。多媒体数据均以文件形式存储于磁盘，在数据库中建立索引表，需要建立的索引表包括影像数据文件索引表、音频数据文件索引表、视频数据文件索引表、规章制度及标准规范数据文件索引表。5.6.2.4数据存储容量与安全建立智慧水务平台统一的数据存储体系，实现水务数据的集中保存、保护、管理。当智慧水务各业务子系统需要访问水利系统其他部门，或外系统监测的涉水信息时，将采用网络数据交换方式，通过统一的数据外部接口将数据导入独立的数据库表。1)存储容量设计123 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告考虑22路200万像素视频数据能连续24小时存储30天，数据容量约为40T。目前梅溪湖智慧城市已建设了完整的视频监控系统，其中心站配备了视频服务器、NVR存储，并预留一定的视频存储空间，因此本系统中的视频监控数据将直接接入已有系统，不再单独配置。地面三维数据、管网BIM数据经过容量测算，不超过1T。而其它实时监测数据和影像数据年增长量不超过100G，因此考虑系统功能和数据的可扩展性，存储容量可配置2T。2)存储安全设计数据存储硬件设备方面，将使用数据库双机冷备，进行业务实施性保护，完成对系统数据的存储；同时考虑到系统的故障恢复，建议系统配置预留一定的冗余空间，当数据库主服务器发生故障时，另一台备份服务器能够顺利进行工作接管。数据库将通过不同安全级别的权限管理，对用户权限进行限制，保证系统的安全。系统允许根据业务管理设定不同的用户角色，通过角色管理，灵活管理用户权限的授予与回收。5.6.2.5数据采集与更新根据数据内容及分类，分析各类数据的来源和基础条件，分析数据采集的可行性，并确定采集、更新要求，如表5.6.2.5-1所示。表5.6.2.5-1数据采集、更新方案序号数据类数据来源采集方式更新频率智慧水务系统遥测系统自动监测、1运营监测数据库变更后更新水文部门数据共享2业务管理数据智慧城市平台数据数据交换变更后更新3基础信息管理数据水利、水文部门手工采集一年或一个季度更新4基础地理数据智慧水务系统自有系统一年更新一次5多媒体数据智慧城市数据平台数据交换变更后更新124 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告5.6.3数据交换共享机制及策略平台包含多个业务系统，并且随着新的业务需求，可能会扩展补充相应的业务功能。而多应用集成并不是要将已有的应用系统推翻重新开发，而是在保护已有投资的基础上使IT信息系统系统更好工作、更易于维护与管理。因此为了使多应用集成非常容易实现，需要建立合理的信息交换机制。本系统中的内部用户通过数据交换，可以对数据资源进行透明的访问，并获得多种共享交换功能服务。应用支撑平台将建立业务接口模块为用户提供元数据服务、目录服务、下载服务、数据浏览服务等。在数据资源部分，提炼数据元、建立元数据库、编制信息资源目录，提供一站式数据交换服务。5.6.3.1基于XML的信息交换连接到业务接口模块上的任何两个应用系统之间，不管这两个应用系统在IP层是否相通，只要它们连接的业务接口就能进行信息交换，即应用系统的信息能够从源应用系统通过业务接口可靠地传送到目的应用系统。业务接口模块为每个连接到它上面的应用系统分配应用ID，并依据应用ID而非网络地址实现不同应用系统之间的信息交换，这样就可以有效地屏蔽具体的网络通信与应用系统的物理位置。每个应用系统通过业务接口模块提供的API可以注册一个或多个应用ID。5.6.3.2SOA应用集成框架业务接口系统支持SOA框架，提供服务注册和查询接口，可以基于SOA实现应用集成和资源共享。支持接入WebService服务或把本地传统服务程序封装成服务发布出去，实现应用到服务的自动生成和标准化5.6.3.3异构数据库同步针对其他外部业务系统，可提供业务接口模块建立数据库适配器和数据同步适配器，只需要在图形界面中进行配置就可以完成异构数据库制定数据表之间的数据同步，可以同时执行多个同步任务，每个任务可以定时、或轮询方式进行同步。支持Oracle、SQLServer、DB2、MySQL等多种常见数据库。125 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告5.6.4数据库表结构设计为了保证数据库表的标准性、可扩展性以及与智慧城市和其他外部系统的数据对接和交换，并满足未来智慧水务平台的各项业务功能应用的拓展，本系统在数据表结构设计上将严格遵循相关的标准和规范。其中水质监测数据库表必须满足《水质数据库表结构与标识符》SL325-2014规范要求。具体表结构在标准中有详细描述。水雨情、闸门、泵站、流量等监测数据必须满足《实时水雨情数据库表结构与标识符》SL323-2011标准要求。具体表结构在标准中有详细描述。管网数据必须满足《管线信息系统建设技术规范》CH/T1037-2015标准要求。具体表结构在标准中有详细描述。5.6.5系统软件平台设计系统软件支撑平台基于分布式多层构架和组件技术构建，具有跨领域和通用性的特质。该平台应兼顾稳定性、伸缩性、安全性、可扩展性、平台兼容性以及效率等方面的要求，并充分考虑未来长远发展的需要，统一规划、分步实施、逐步扩展，保证系统完整性，保护用户投资，做到统一标准、统一交换、统一管理、互联互通和资源共享。在功能组件方面，软件平台应提供强大的流程、用户、角色、业务表单等定制工具，实现跨应用系统、跨部门、跨系统平台的应用和数据的共享、传输和流转。5.6.5.1系统软件平台架构智慧水务系统软件平台由数据层、数据服务层、业务支撑层、业务应用层四个层级组成，软件平台架构如图5.6.5.1-1。整个软件系统是基于SOA架构进行设计，必须与智慧城市平台进行平滑融合。数据层主要对实时监测数据(水质、视频图像等)、水务业务数据(分析计算、报表曲线)、BIM数据(地下管网空间拓扑、建筑物三维等)、GIS空间数据(地形图数据、监测站点等)、运营管理数据(维修管理、巡查记录等)以及设备属性数据进行统一存储管理。实时监测数据需要通过数据接收模块进行获取，部分数据需通过数据交换模块从其他部门获取。126 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告数据服务层主要包括地图服务和Web服务，地图服务包括了二维地图服务和三维地图服务。地图服务发布的二维地图数据存储在空间数据库中，需要借助空间数据引擎进行通讯，三维场景服务涉及的二维地图数据也需要通过空间数据引擎进行获取。Web服务主要是将通用的参数设置功能以服务的形式进行功能共享，提高系统的可操作性。业务支撑层主要包括三维展示、BIM管理、数据管理、移动巡查、设备管理等功能模块，为业务应用提供功能支持。三维展示利用3DGIS对三维场景及BIM模型进行管理，提供漫游、查询、分析功能。BIM管理主要实现对BIM数据的更新维护等。数据管理提供对数据的查询、更新、维护等。移动巡查对移动巡查人员及巡查反馈结果进行管理、上报等。设备管理对监测设备信息及运行状态等进行管理、对运行异常设备进行备案反馈。业务应用层主要包括水资源综合利用调度系统、防汛监控预警系统、排水管网监测及模型模拟系统、水质自动监测系统和应急广播系统。水资源综合利用调度系统包括数据分析报警、实时调度方案生成等功能；防汛监控预警系统包括洪水预报、防洪调度等功能；排水管网监测及模型模拟系统包括排水管网模型模拟、辅助分析等功能；水质自动监测系统包括数据监测、趋势分析等功能；应急广播系统包括分区控制、移动广播等功能。127 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告图5.6.5.1-1软件平台架构5.6.5.2功能模块系统软件平台主要包括数据接收、数据交换、BIM管理、数据管理、移动巡查、三维展示、设备管理、报表生成、系统管理等功能模块。水资源综合利用调度系统、防汛监控预警系统、排水管网管网监测及模型模拟系统、水质自动监测系统四个应用子系统具体功能已在相应章节进行详细描述，此处不再重复叙述。1)数据接收模块接收监测监控站发送的实时信息，监测监控站通过网络发送的数据需要通过数据接收模块才能存储在数据库中。数据接收模块主要接收的信息包括水文、气象、水质、广播、视频图像以及移动巡查中的巡查路径信息、巡查人员发送的工情信息等。2)数据交换模块接收来自其他部门的数据，以本平台支持的组织方式进行存储管理。接收数据后，对数据进行质量检查及数据类型转换。根据平台实际应用，交换模块还可能需要提供相应的数据接口，以便其他部门访问平台数据。3)BIM管理模块实现对建筑物、地下管网等BIM模型进行加载、属性编辑、查询定位等应用。128 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告BIM加载：支持单个BIM模型的加载和批量BIM模型的加载，支持通过图层管理加载BIM模型。属性编辑：对BIM模型的属性数据进行编辑修改，还可修改与BIM模型关联的存储在数据库中的属性数据。查询定位：根据用户输入的关键字查询对应的BIM模型，系统会自动定位到模型所在位置。4)数据管理模块数据管理模块包括数据的更新、查询、报表输出功能。数据更新：实现对GIS空间图形数据的在线编辑更新、支持外部文件导入更新，实现管网数据及BIM的更新。数据查询：实现GIS空间图形数据、设备属性数据、运营管理数据、水务业务数据、实时监测数据的查询，支持多条件查询，按时间查询、位置查询等。报表输出：实现实时监测信息、运营管理数据、水业务数据、工情等信息的汇总统计，并按照特定的报表格式进行输出。5)移动巡查模块管理巡查人员的基本信息，能实时定位巡查人员的工作位置以及对巡查路线的跟踪。接收巡查人员反馈上报的各种工况信息，能够针对上报的工况类别智能判断，通知特定人员做出进一步操作处理，或者按设置好的规定流程进行上报。6)三维展示模块利用3DGIS平台对三维场景进行展示、并在三维可视化界面下实现业务查询、分析功能。三维场景展示包括放大、缩小、漫游等基础浏览功能。空间查询：支持点选择、多边形选择、矩形选择三种方式选择查询，支持与关键词一起进行混合搜索。被选中的地物可自动中心定位和高亮显示。属性信息显示：通过查询或者与三维模型进行交互操作(如：单击)，可以显示模型自带的属性信息或者与其关联的存在数据库中的信息。129 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告二维地图与三维场景的交互，将在二维地图上查询、定位到的地物，同步在三维场景中进行显示；在三维场景操作的地物也可同步到二维地图显示；二维地图的信息可以叠加到三维场景进行立体展示。定位查询：建筑物、兴趣点(POI)、矢量线和矢量面的搜索结果均可进行飞行定位和高亮闪烁。7)预警信息发布模块对各类实时监测信息进行判断，当达到相关临界警戒值或相关突发状况发生时，系统可向相关管理人员发送短信预警信息及预警广播信息。预警方式提供自动预警和人工预警两种方式。自动预警：系统设置为自动预警方式，通过预警分析模块计算统计分析后，如水位、雨量、水质达到预警条件，系统将根据预先设置的发送条件向管理人员发送预警信息或启动应急广播系统。人工预警：系统设置为人工预警方式，值班人员可根据预警分析结果，手动编制预警信息发送至相关人员的手机或启动应急广播系统。8)设备管理模块管理所有监测设备的基本信息，包括了监测站点的编号、类型、分布位置、详细位置，参数设置等。实时监测设备的运行情况，以地图的方式分类型进行位置标示及运行状态标示。对运行状态正常和异常的情况分别用不同的图标区别。及时通知维修人员进行维护，并对维修记录进行记录存档。9)报表管理模块报表管理模块不依赖于某个子系统而存在，它作为一个通用的工具，能为各个系统提供报表服务，能够平滑的嵌入本次系统建设的各个业务子系统中。要求基于三层次结构开发，用户端只要有浏览器就能够浏览报表、图表等信息。a)提供可视化的报表设计功能，操作方法和Excel等电子表格程序类似，可以方便的设计业务报表和统计报表。130 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告b)报表工具能够分布式连接到已有的不同类型的各种业务数据库(Oracle、SQLServer等)，并针对已有这些业务数据库数据制作相应的报表，报表与数据库表的关系支持一对多和多对一。c)要求支持各种常见的格式，包括表格，直方图、饼图等多种格式的图表；支持多种统计方式；提供序列号、当前用户、当前日期等多种计算字段；支持常见的Excel计算函数；d)制作好的报表能够以Web方式显示，客户端浏览报表时无需安装任何插件；e)要求报表工具支持分组、交叉、主从表等多种高级报表功能。f)报表的结果可以另存为Excel电子表格或HTML格式的文件。10)系统管理模块系统管理提供了日常管理的功能，包括日志管理：用户IP地址、用户名、登录时间、操作的业务及所做的操作、离开时间等；还提供了人员管理、字典管理、权限管理、资源管理、角色管理、组管理和工作流管理。人员基本信息包括：登陆名、姓名、职务、性别、电话、密码、手机及邮件地址信息。字典管理提供所有系统参数集中统一管理。权限管理则是通过可视化界面，实现所有权限配置。资源管理提供对系统的资源的可配置管理。角色管理完成对统一权限管理的用户角色定义。组管理实现对现有的人员进行动态的分组，通过定义好的组，可以进行快速的人员选择。对于别的应用功能，也可以通过方便的配置管理集成到平台中来；同时提供数据备份及恢复功能。5.6.5.3关键技术1)基于3DGIS的水务信息管理应用3DGIS技术是一个综合性的技术，包括了计算机图形技术、三维可视化技术、虚拟现实技术、空间数据结构技术以及三维空间交互与分析技术等多项技术。利用3DGIS平台管理倾斜摄影测量生产的三维场景数据，同时管理二维数据和管网BIM数据，搭建完善的梅溪湖区域地表地貌、建筑物及地下管网真三维场景。为智慧水务各应用系统提供统一的本底数据。同时将监测信息(视频图像信息)与二维数据、三维131 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告BIM模型关联，实现实时在线监测(监视)。同时，利用3DGIS空间分析特性对水资源规划利用及其他水业务提供决策支持。2)基于BIM技术的地下管网模型构建建筑信息模型(BuildingInformationModeling,简称BIM)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。本项目拟对地下排水管网建立BIM模型，并对管网BIM模型进行统一管理，以管网BIM模型为基础对污水管网的运行情况进行实时监控，并结合管网水力模型对污水管网的运行状态进行预测分析。3)基于倾斜摄影建模技术的三维场景(建模)构建倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，能让用户从多个角度观察地物，更加真实的反映地物的实际情况。本平台拟用倾斜摄影技术对目标区构建实景三维。倾斜摄影建模技术包括倾斜影像采集、倾斜影像加工、倾斜模型生成及倾斜模型应用四部分内容。倾斜摄影建模技术以大范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景，通过高效的数据采集设备及专业的数据处理流程生成的数据成果直观反映地形的外观、位置、高度等属性，为真实的三维效果提供保证。将实景三维作为智慧水务平台的本底数据，在其基础上搭建四个应用子系统，为用户提供一个直观、高效的水务应用管理平台。5.6.5.43DGIS平台及数据精度3DGIS是三维GIS的简称，它是一个三维空间地理信息系统，能实现实时反射、实时折射、动态阴影等高品质、逼真的实时渲染3D图像，最近几年在智慧城市建设落地过程中得到广泛应用。目前国内外多个机构分别推出了3DGIS平台，如国外的Skyline、GoogleEarth、WorldWind、VirtualEarth、ArcGIS、ArcGlobe等，国内推出SuperMap、EV-Globe、GeoGlobe、VRMap等软件平台。三维GIS得到了各行业用户的认同，在城市规划、综合应急、军事仿真、虚拟旅游、智能交通、海洋资源管理、石油设施管理、无线通信基站选址、环保监测、地下管线等领域备受青睐。132 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告其中，国外3DGIS平台中GoogleEarth、VirtualEarth主要是提供地图服务，在二次开发和定制方面比较欠缺。ArcGlobe在三维呈现及数据支持方面存在不足。WorldWind是一款开源的软件，开发工作量巨大，实现的效果达不到期望。Skyline产品新增设倾斜摄影测量全自动建模工具及移动端产品，并增强了云计算与云服务技术，真正实现了从上游影像处理、中游二三维展示分析，到下游具体行业应用与信息发布共享的三维空间信息全产业链覆盖，为用户提供一体化、一站式产品与服务。Skyline对BIM模型及二次开发接口方面都有比较好的支持，满足系统平台需求。国内3DGIS平台SuperMap平台具有二三维一体化的特点，支持倾斜摄影测量数据、BIM模型等特性，并且支持.NET/java二次开发接口，因此满足本系统平台需求。国内的EV-Globe、GeoGlobe、VRMap等平台在某个专业方面应用各有所长，综合本平台功能需求，以及考虑后期服务更新等。建议在选择过程中，进一步分析对比各软件，确保满足平台需求。本系统平台三维GIS应用融合了BIM、倾斜摄影数据、矢量数据等，为了满足智慧水务管理应用，GIS地图数据在全局中应满足1:2000比例尺精度，局部地方应满足1:500比例尺精度。GIS数据包括道路、房屋、水系等基础地理数据。地下管网BIM模型建模基础资料必须采用精确测量的管线数据。5.6.5.5开发工具根据软件应用环境、软件生命周期、开发效率、运行性能和维护成本等方面综合考虑。本系统的开发工具在选择时考虑在面向对象开发技术方面有良好的支持；作为软件平台的主要开发工具，对于保证软件生命周期和运行性能、降低维护成本有十分重要的作用，其中软件生命周期的保证尤为重要。由于软件技术更新发展很快，基础开发工具的选择应确保未来若干年系统的升级和维护。在面向对象软件开发工具方面，微软公司的.NET和甲骨文公司的Java是被公认的最具竞争力的开发工具，是企业应用软件开发的主流技术和发展方向。微软最新的开发工具是VisualStudio.NET，该开发工具于2002年首次正式发布，最新版本是VisualStudio.NET2016，这个项目是BillGates亲自领导开发完成的，是微软在互联网时代最重要战略投资，也是微软未来若干年内的主要发展方向。从专业133 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告开发人员的角度来看，.NETFramework与JAVA体系有很大的相似性，两者的应用有着相似的架构、相应的主要技术；均能适用于企业级开发平台，并且广泛应用于web开发领域，并可以满足大多数应用的需求。后台数据库领域中，.NET和基于J2EE的应用程序都可以访问MicrosoftSQLServer、IBMDB2、Oracle、Informix、Sybase和其他数据库上存储的数据；综上所述，本系统平台开发中可采用.NET或JAVA开发工具。5.6.6移动服务平台梅溪湖智慧水务移动APP主要包括个人中心、订阅设置、信息查询、关键要闻、友情链接和帮助中心6个功能板块，并提供位置服务等公共辅助功能。1)个人中心包括账号注册、登录、账号密码修改、消息管理、移动巡测等功能。管理人员或用户通过登录个人中心，即可实时上传现场拍摄的图片或录制的视频，并可通过文字或语音的方式进行描述。2)订阅设置订阅设置主要是考虑到不同用户的信息需求和偏好，能提供气象信息订阅、天气预报订阅、站点(水位、雨量、水质、流量、视频等)信息订阅、雨水情数据订阅、河道信息订阅。信息订阅结合位置服务功能，提供附近站点推荐列表、地图显示以及站点搜索等服务。最终根据订阅的结果，进行相应的新闻发布和信息推送，同时还包括梅溪湖概况等信息。3)信息查询包括梅溪湖水情查询、水库水情查询、雨情查询、水闸工情查询、泵站工情查询、排水管网查询、水质查询等。梅溪湖水情查询：主要显示梅溪湖当前水位，容量，出湖流量，入湖流量，水势、数据来报时间；可查看水情历史数据过程线；可将该站点快速定位到地图模式中的地图上；可查看水情整编数据；数据分析功能提供72小时内的水位，容量，出湖流量，134 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告入湖流量的历史记录(时间段可由服务器端配置)，湖水位过程线，湖容曲线，出湖/入湖流量曲线。水库水情查询：主要显示水库名称，所属片区，数据来报时间，水库当前水位，库容，出库流量，入库流量，水势；可查看水库水情历史数据过程线；可将该站点快速定位到地图模式中的地图上；可查看水库水情整编数据；数据分析功能提供72小时内的水位，库容，出库流量，入库流量的历史记录(时间段可由服务器端配置)，水库水位过程线，库容曲线，出库/入库流量曲线。雨情查询：显示雨量测站的名称，所属片区，降雨量来报时间，12小时降水量(时间段可设)，降雨强度(国标)，最大降水量等实时来报数据；可显示雨量历史数据柱状图；可将该站点快速定位到地图模式中的地图上；可查看降雨量小时整编数据(按小时，按日等)；数据分析功能提供历史降水量数据查询，多年降雨量比较，降雨量柱状图等。河道水情查询：主要显示水位测站名称，所属片区，数据来报时间，农历，节气，当前实时水位，水势，警戒水位，流量，流速；可查看水位历史数据过程线、可将该站点快速定位到地图模式中的地图上；可查看水位整编数据(15分钟，小时，24小时等整编数据)；数据分析功能将提供48小时内的水位历史记录(时间段可由服务器设置)，水位过程线，流量曲线，流量变化，水位，流量的不同年份汛期或非汛期水位对比分析。水闸工情查询：主要显示水闸名称，所属片区，数据来报时间，上游/下游名称，水位，(内江/外江名称，水位)，闸门各个闸孔状态，开度，流量，特殊闸(船闸，排污闸等)状态，开度，流量；可查看水闸历史数据过程线；可将该站点快速定位到地图模式中的地图上；可查看水闸工情整编数据；数据分析功能提供48小时内(时间段可由服务器端配置)闸门工情记录，时段内水位过程线，闸门过闸流量曲线，来报时间点的闸门开关状态，支持计算任意时段内的过水量。泵站工情查询：显示泵站名称，所属片区，数据来报时间，站上水位，站下水位，机组状态，抽水量；可查看泵站历史工情过程线；可将该站点快速定位到地图模式中的地图上；点击泵站历史记录可查看泵站工情整编数据；数据分析功能提供48小时135 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告内(时间段可由服务器端配置)泵站工情历史记录，时段内站上水位和站下水位过程线。支持计算时段内抽水总量。排水管网查询：主要显示排水管网水位、流量等数据；可查看水位、流量过程线；可将该站点快速定位到地图模式中的地图上、可查看水位、流量整编数据(15分钟，小时，24小时等整编数据)；数据分析功能将提供48小时内的管网状态历史记录(时间段可由服务器设置)，水位曲线，流量曲线，故障信息等数据。水质查询：主要显示水质测站名称，所属片区，数据来报时间，农历，节气，当前水质的各项检验数据；可查看水质历史数据各项曲线；可将该站点快速定位到地图模式中的地图上；可查看水质整编数据(按时段，检测项的整编数据)；数据分析功能将提供48小时内的水质历史记录(时间段可由服务器设置)，各项检测项指标，如高锰酸盐指数，氨氮、PH值等检测项。4)关键要闻提供关于梅溪湖片区开发进程、水资源管理、防汛、抗旱、水质处理等的最新新闻，提供雨水情通报、暴雨信息(等级、历时等)通知、闸门启闭通知、污水井液位超标通知、梅溪湖超汛通知、水库潮汛通知等，以提醒公众提前做好相关准备，避免危害发生。5)友情链接公众用户可以使用移动智能终端的微信链接到长沙水务、长沙气象等网站或微博，阅读行业新闻、通知公告、水务要闻、气象要闻等信息。6)帮助中心包括服务指南、公众投诉、管理单位介绍、人事通讯录等内容。服务指南的作用主要是提供该移动APP的操作指南，方便用户的使用。公众投诉提供投诉热线和投诉公示。投诉热线内容包括投诉联系人、电话、地址等信息；投诉公示包括投诉问题、采取措施、处理状态和处理效果等信息。管理单位介绍对管理单位的职责、办公地点、联系方式提供介绍。人事通讯录提供相关工作人员的职务信息、职位信息、名字、联系方式等。136 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告5.6.7与智慧城市平台融合方案智慧水务作为智慧城市的重要组成部分，是体现城市管理智能化水平的重要标志之一，是水务事业发展、行业管理与服务的重要支撑和保障，也是保民生的技术支撑手段，关系到城市运行优化资源配置、政府职能提升、公共服务完善等各项任务的顺利完成。智慧水务建设将以新技术应用带动水务信息化技术水平的全面提升，以重点应用系统带动信息化建设效益的发挥，为水务管理的精细化、智慧化提供信息化技术支撑，有望成为解决城市水资源问题的重要途径。从更广泛的意义上来说，智慧水务是水务信息化发展的更高阶段。目前智慧城市建设还处于初期阶段，系统尚未成型，因此智慧水务系统采用成独立的系统运行模式，与智慧城市的融合方式暂为提供系统门户入口。同时智慧水务系统软件采用SOA架构，能够与日后建成后的智慧城市平台实现平滑融合。137 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告6文明施工与环保水保措施在进行梅溪湖水环境综合整治智慧水务系统建设实施时，应对施工质量、文明施工、环保水保都同样重视，遵守国家和长沙市政府有关文明施工、环境保护的法律、法规。保证工地整洁、有序，设备及材料堆放整齐，标志标识全面，宣传规范；保证生产、生活区不造成水土流失，严格按照“三同时”的原则实施本项目区域内的水土保持工作，各开挖工作面能及时防护到位，排水通畅；对噪声、粉尘、废气、废水等均进行严格控制处理，做到达标排放。具体措施如下：1)大气污染的控制在施工过程中，采取淋水降尘措施并保证各工作面及时防护到位以及排水畅通；水泥及易飞扬物、细颗粒散体材料，安排在库内存放或严密遮盖，运输时防止遗撒、飞扬，减少污染；施工道路有条件时进行硬化处理，并随时清扫洒水，减少道路扬尘。2)水污染的控制进行砂浆搅拌时，设集水坑或沉砂池，收集多余的搅拌水，以做到一水多用、节约用水的目的。若遇停电、雨天等特殊情况无法继续施工时，剩余砂浆应统一回收，回收的砂浆根据工程特点和工艺要求尽量做到回收利用；控制施工产生的污水流向，防止漫沿，并在合理的位置设置沉淀池，经沉淀后排入污水管线，严禁流出施工区域，污染环境；未经处理的废水，不得直接排放。3)光污染的控制施工现场不得有长明灯，并尽量避免夜间施工；现场照明应集中照射，仅覆盖现场范围，以免影响临近道路行车。4)噪音污染的控制施工现场提倡文明施工，尽量减少人为的大声喧哗，增强全体施工人员防噪声扰民的自觉意识；严格控制强噪声作业时间，在必要时，特殊部位施工需在相关环保局备案后方可施工；尽量避免夜间施工，确有必要时及时向环保部门办理夜间施工许可证，并向周边居民告示；尽量选用低噪声或备有消声降噪设备的施工机械。5)废弃物的管理138 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告施工现场设立专门的建筑废料临时贮存场地，废弃物应分类存放，并及时组织清运。对有可能造成二次污染的废弃物必须单独存放，设置安全防范措施且有醒目标识；废弃物的运输确保不散撒、不混放，送到政府批准的专门场所进行处理、消纳，对可回收的建筑废料做到再回收利用。6)材料堆放的管理每次外出施工前，提前整备设备，并规划设备材料存放点和设立标识，保证工地整洁、有序；各种设备、材料尽量远离操作区域，并不许堆放过高，防止倒塌下落伤人；进场材料严格按场布图指定位置进行规范堆放；现场材料员认真做好材料进场的验收工作(包括数量、质量、质保书)，并且做好记录(包括车号、车次、运输单位等)；材料堆放按场布图严格堆放，杜绝乱堆、乱放、混放，特别是杜绝把材料堆靠在围墙、广告牌后，以防受力造成倒塌等意外事故的发生。7)对施工机械进行全面的检查和维修保养，保证设备始终处于良好状态，避免噪音、泄漏和废油、废弃物造成污染，杜绝重大安全隐患的存在；正常施工条件下，做到“活完、料净、场地清”；8)严格按照“三同时”原则实施本工程区域内的水土保持工作；施工过程中尽量避免破坏区域内的森林植被；对植被造成影响的，应在完工结束时采取补救恢复措施，避免水土流失；施工地址尽量选在植被较少的地方，提倡文明施工，增强全体施工人员水土保持的自觉意识；减少开挖面积，注意保存表层熟土。9)遵守建设方对文明施工及环保水保等的相关规定和措施。139 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告7系统建设与运行管理7.1系统建设管理7.1.1建设项目管理本项目建设单位是梅溪湖投资(长沙)有限公司。梅溪湖水环境综合整治智慧水务系统建设是梅溪湖水环境综合整治工程的一项重要的非工程措施，工程建设专业面较广、技术含量高，建设难度较大。因此，必须加强工程建设的组织领导，充分调动各职能部门的积极性，确保工程进度和质量。智慧水务系统是一个应用功能强大的综合性管理平台，开发持续时间长，需要统一规划、分步实施，第一期建设内容包括：2个水位雨量站、4个水位站、4个阀门监控站、1个泵站监控站、1个流量监测站、13个排水管网监测站、16个水质自动监测站、22个视频监控站的建设；应急广播系统建设；智慧水务平台开发。本工程建设管理的主要内容包括终端数据采集站点与系统平台硬件设备安装项目管理和智慧水务平台软件系统开发项目管理等。为了加强和完善设备设施采购安装及系统集成管理，确保按计划、高质量地完成该项目的建设，承建部门应成立梅溪湖水环境综合整治智慧水务系统建设项目部，并以承建部门分管领导为项目经理，全面负责项目的建设实施工作。按照水利工程建设项目现行管理体制，实行项目法人责任制、建设监理制。为保证系统建设实现预期目标，建设单位应全面负责项目建设的投资计划管理，组织项目的技术方案审查、合同签订、系统验收等工作。工程监理应充分运用业主授予的权力，负责完成项目建设全过程的合同管理、进度控制、质量监督以及现场施工的组织协调等工作。承建单位应履行工程建设合同，按期优质完成施工任务，为了保证项目的先进性、实用性、可靠性，应采用正确的技术路线，合理的技术方案，为项目的顺利实施提供技术支撑。7.1.2实施原则与步骤1)工程的实施首先应符合国内基本建设项目的建设和审批程序，为工程的顺利进行创造条件。140 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告2)建立专门的机构作为项目执行单位负责项目的实施、组织、协调和管理工作。3)项目实施负责人全权负责项目实施过程中的决策、指挥、执行以及对内、对外谈判、联络等各项工作。4)项目的设计、供货、施工、安装等执行单位应与建设单位履行必要的法律手续，违约责任应按照国家的有关法律法规执行。5)建设单位(用户)应与项目执行单位协商制订项目实施计划表，并于履行前提前通知有关各方。6)建设单位应为项目执行单位开展工作创造必要的条件，项目执行单位也应服从建设单位的指挥和调度。7.1.3项目招标梅溪湖水环境综合整治智慧水务系统建设内容均在招标范围之内，其中包括终端数据采集站的成套采购与安装调试、系统硬件设备的配置采购与安装集成，平台软件的开发与定制等相关内容。具体招标建设内容以设计方案和招投标文件为准。1)招标组织整个招评标活动周期应严格遵照《中华人民共和国招投标法》来进行。由本工程的建设单位即招标人作为项目招标投标管理的责任主体，并应当严格执行国家有关法律法规和湖南省关于工程建设招标投标的有关规定，建立健全内部管理和监督的体制、机制及制度，落实责任，精心组织，严格管理，规范招标活动，确保招标质量。2)招标方式本工程的招标内容采用公开招标或邀请招标方式。对于因技术复杂或者特殊要求的，按招投标管理相关规定操作。7.1.4质量管理方案1)本项目的质量由项目法人负责。项目的设计、施工、监理以及设备、材料供应等单位应按照《水利工程质量管理规定》(1997年，水利部令第7号)等有关规定和合同负责所承担工作的质量。2)监理单位、参建单位和个人有责任和义务向建设单位或有关单位报告工程质量问题。质量管理应有专人负责，定期报告工程质量，责任人和监理人要签字负责。141 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告3)工程质量实行一票否决制，对质量不合格的工程，必须返工，直至验收合格，否则验收单位有权拒绝验收，建设单位有权拒付工程款。工程涉及的材料、设备、软件等，必须经过现场质量检验，不合格的不得用于工程建设。7.1.5系统建设项目验收建设项目完成后应及时组织竣工验收，验收后应及时办理移交手续，明确管理主体，落实各项管护措施，保证建设项目发挥效益。验收移交工作包括项目在投入试运行前的预验收和试运行结束后系统的竣工验收。应做到以下几点：1)项目验收的组织形式梅溪湖水环境综合整治智慧水务系统预验收和验收由梅溪湖投资(长沙)有限公司会同梅溪湖智城运营管理有限公司组织实施，系统设计单位、监理单位和承建单位参加。采用会议验收并结合功能测试、站点抽查的形式，审核有关文件资料，对有关问题进行质询，提出系统预验收和竣工验收鉴定书。2)项目检查验收的依据业主与项目承建单位签订的合同、合同附件；建设项目的设计报告；招标文件和投标文件及其承诺书；相关技术标准、技术规范等。3)项目验收条件a)系统已按批准的设计规定的内容全部完成；b)系统能正常工作；c)预验收及试运行所发现的问题已基本处理完毕；d)归档资料符合工程档案资料管理的规定；e)工程投资已经全部到位；f)竣工决算已经完成并通过上级单位审批。7.2运营管理7.2.1运营管理单位运行维护管理是系统能长期正常运行，发挥效能的保障，是保护投资的重要手段。为加强智慧水务系统的运行维护管理水平，保障系统正常、高效、安全运行，系统建成后应采用统一管理和分级、分部门管理相结合的原则，统一领导、统一指挥、统一142 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告调度下，实现分层次、分部门管理。项目建成后，梅溪湖水环境综合整治智慧水务系统运行管理单位为梅溪湖投资(长沙)有限公司和梅溪湖智城运营管理有限公司，管理单位应设专人负责系统的运行管理。7.2.2运行维护管理机制智慧水务系统的运行维护管理的重点在于理顺系统运行维护管理机制，明确运行维护部门，制定严密的管理制度，明确岗位，落实责任，定期检查，定时维护。系统的运行维护有两种方式：依靠自身技术力量维护和外包。外包又分为系统外包、硬件外包和软件外包。外包服务的实施应按照国家政府采购法有关规定执行。本系统未来长期运行维护可采用分散部门维护和外包服务的混合模式。日常管理和维护工作由梅溪湖投资(长沙)有限公司和梅溪湖智城运营管理有限公司经过培训的人员或班组承担，其工作主要有如下内容：1)检查系统平台核心设施，如服务器、网络设备、平台监测设备、平台通信模块等工作情况。2)对各终端数据采集站的工作状态、实时数据进行监测。发现采集数据信息异常和设备设施异常情况时及时上报，并通知相关负责人进行巡查和处理。3)检修分定期和不定期两种，定期检查应每月安排检查终端采集站点的防护和保管情况，核实终端采集站、通信网络以及管网设施、闸门构件的工作情况，并对影响系统正常运行的障碍进行清理。4)不定期检查安排则在每次故障发生时，及时组织人员进行现场维护和维修。5)系统运行管理中需要配备一定备品备件，以便故障点的设备更换。7.2.3运维费用梅溪湖水环境综合整治智慧水务系统建成后，保证足够的年运行费是实现项目建设目标的基本条件。根据《梅溪湖湖泊日常维护管理办法》，梅溪湖水环境综合整治工程是公益性项目，因此梅溪湖水环境综合整治智慧水务系统维护费用由政府财政进行支出。系统运行维护费主要包括GPRS通讯费用、终端采集站运行维护费、系统平台维护管理费、设备电费等，具体见表7.2.3-1。143 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告表7.2.3-1系统年运行维护费序号内容单位数量单价金额备注水位雨量站与水位站1站65,00030,000运维费阀门、泵站监控站运2站610,00060,000维费3流量监测站运维费站16,0006,000排水管网监测站运维4站138,000104,000费水质自动监测站运维5站1620,000320,000费6视频监控站运维费站226,000132,000视频监控站，阀7终端采集站电费项2850014000门、泵站监控站8GPRS通信网络费站3660021,600智慧水务系统平台维9项1100,000100,000护管理费10应急广播系统项1150,000150,00011系统平台设备电费项115,00015,000合计952,600144 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告8人员配置与培训梅溪湖梅溪湖投资(长沙)有限公司作为智慧水务系统管理部门，要充分利用外部环境所给予的各种机会和条件，抓住时机，通过自身的创新去适应外部环境的变化。具体可落实到如何提高系统运行效率、如何提高信息化水平、如何提升管理和信息化管理人员素质、如何调动人员的积极性和发挥人员的创造力上，只有不断培训，才能使跟上时代，更好地促进社会发展。智慧水务系统涵盖功能多，内容丰富，科技含量高，系统建成后发挥效益的好坏，运行管理是关键。因此，要高度重视系统建成后的运行管理，充分利用现有人力资源，建立健全运行管理机构和管理制度，确保发挥系统功能作用。这其中对于人员的配置和培训又显得尤为重要。因此针对智慧水务系统平台的功能特性、软硬件设备组成以及不同层次人员职责范围，需制定合适高效的培训计划。8.1技术力量及人员配置目前梅溪湖投资(长沙)有限公司和梅溪湖智城运营管理有限公司在前期智慧城市信息化建设中已逐步培养了部分系统管理人员，但仍然缺乏组织大型专业化信息系统工程的高级专业技术人才和系统建成后的运行管理专业队伍。因此，必须加强系统相关人员的培训，才能确保系统运行实现预期目标。为了保证项目建设质量，更好的满足智慧水务系统平台的建设需求，提高项目管理、建设、运维、业务应用人员(业务、技术)水平，在项目建设前、建设中和建成后组织多方面、多层次的培训。培训的主要目的是：1)确保工程顺利实施；2)确保设施安全可靠；3)确保系统稳定运行；4)提高水务运营管理能力；5)提高水务信息化建设水平。145 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告培训的出发点和归宿是提升区域水务管理和信息化建设的整体能力和水平，用新的理念和技术更好的服务于地区经济建设，促进社会和谐。梅溪湖国际新城智慧水务系统平台的用户和相关人员主要包括基于系统平台分析结果进行全局性、预见性重大决策的管理者，还有应急值班员、数据维护员、信息加工员等业务处理操作者，以及保障系统平台正常工作的运行维护人员。相应地，可以将培训对象划分为三类：管理人员、操作人员、运维人员。8.2人员培训梅溪湖国际新城智慧水务系统平台在投入运行后，为保障系统的健康稳定运行和可持续发展，需要开展日常的管理、维护、完善和升级，相关培训也是一项长期性、经常性、系统性的工作。通过培训，学习先进的应急管理理念，掌握科学的应急管理方法和技术，提高系统平台使用技能，使梅溪湖国际新城智慧水务系统平台体系相关人员形成统一、高效的工作集体，提升区域水务管理工作能力和系统平台体系运行效率，为区域社会经济可持续发展提供安全保障。对于管理人员，需要学习决策支持系统技术，了解计算机操作与应用基础知识，了解智慧水务系统平台所有功能，重点熟悉高级分析功能，如分析图表制作与应用、综合预测预警、智慧辅助方案等综合研判技术。对于业务操作人员，需要熟悉应急管理工作流程，掌握信息处理、计算机操作与应用技术，精通智慧水务系统平台综合应用系统、地理信息系统的使用与操作。对于运行维护人员，需要熟悉计算机操作与应用，精通通信设备和系统、计算机网络、视频图像接入、存储备份等相关软硬件知识，了解系统平台的总体架构、技术体系，熟悉系统平台的安装部署和配置，熟悉系统平台的基本使用与操作，精通软硬件故障诊断与排错技术，掌握前端设备的故障分析和设备维护、维修技能，培养其养成良好的操作习惯，灌输系统安全防范知识，掌握终端设备备品备件与设施的日常保养和使用。此外，针对入职人员，主要提供智慧水务系统平台基础知识和理论的培训，以迅速适应岗位工作的需要。146 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告9项目实施进度9.1项目建设周期根据梅溪湖水环境综合整治智慧水务系统的建设内容和目标，计划在2016年12月31日前完成全部的建设任务并投入试运行，使系统在梅溪湖国际新城核心区水务管理工作中充分发挥作用。由此，以系统建设正式开工时间为标准、按倒计时的方式，拟定系统的建设进度如表9.2-1。系统试运行期以1年控制。具体的项目开展情况将根据项目资金的筹措和落实情况，以及主管部门的建设安排进行。9.2实施进度计划实施进度计划见表9.2-1。表9.2-1梅溪湖水环境综合整治智慧水务系统建设实施进度计划序号阶段具体实施内容起止时间1前期工作项目可研2015.11～2016.012初步设计项目调研、系统设计2016.03.02～2016.05.203设计审查设计报告审查2016.05.20～2016.05.314招标文件编写招标文件编写2016.065项目招标项目招标、评标、定标2016.076合同签订合同谈判及签订2016.08设备采购2016.09.01～2016.09.25终端站点现场土建、安装、调试2016.09.26～2016.11.157系统建设智慧水务平台开发、安装调试、数2016.09.01～2016.12.25据接入技术培训2016.12.25～2016.12.308工程预验收智慧水务工程预验收2016.12.319系统试运行智慧水务系统投入试运行2017.01.01～2017.12.3110工程验收智慧水务工程验收2018.01.01147 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告10工程投资概算10.1概算编制原则本设计投资概算是在贯彻执行国家及水利部现行有关工程概(预)算文件、政策的前提下，结合湖南省长沙市梅溪湖智慧水务基础设施建设实际情况，本着“经济实用、科学有据、避免重复建设”的原则，依据国家、水利部和湖南省有关工程建设基础定额、单位估价表及湖南省2016年第一季度的建设工程材料价格进行编制。根据本工程特点，主要建设内容为梅溪湖水环境综合整治智慧水务系统平台建设、前端数据采集传输站点及配套设施建设，概算参照了《水利工程概算补充定额》(水文设施工程专项)(水总[2006]140号)、《湖南省水利水电工程设计概(估)算编制规定》(湘水建管[2015]第130号)、国家电子政务工程建设项目管理有关文件的相关取费标准。10.2概算编制依据《湖南省水利水电工程设计概(估)算编制规定》(湘水建管[2015]第130号)；《水利工程概算补充定额(水文设施工程专项)》(水总[2006]140号)；《水文基础设施建设及技术装备标准》(SL276-2002)；《湖南省建设工程施工阶段监理服务费计费规则》(湘水建管[2015]第130号)；国家发改委《国家电子政务工程建设项目管理暂行办法》(55号令)；专业设备价格按水利部推广指导价，专业设备包括通信设备及传感器，其余设备按当前市场价。10.3定额采用设备安装工程执行水利部水总[2006]140号《水利工程概算补充定额(水文设施工程专项)》、湘水建管[2015]第130号《湖南省水利水电设备安装工程概算定额》以及其他行业相关定额。10.4基础单价1)人工工资148 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告根据湘水建管[2015]第130号文，按《湖南省水利水电工程设计概(估)算编制规定》的人工费标准为制订工资的依据，按项目所在地区的工资区域类别，结合湖南省水利水电行业的实际情况进行分析，人工预算单价见表10.4-1。表10.4-1湖南省水利水电工程人工预算单价表技术等级人工预算单价(元/工时)工长11.3高级工10.36中级工8.52初级工6.132)主要材料价格主要材料原价采用长沙市2016年第一季度建筑工程材料信息价格。本工程所需材料等从长沙市购买。主要材料到场预算价格如下：汽油6956元/t、柴油5379元/t。3)主要设备价格专用水文仪器设备按2016年第一季度生产厂家报价、各地区近期采购的同类产品价格，以及市场调查价，通用设备按政府采购价格等综合确定。4)风、水、电价格风、电按施工组织设计提供的资料进行计算，综合电价1.036元/kW.h；风价0.253元/m³；施工用水采用当地自来水，水价4.38元/m³。10.5分部工程单价编制10.5.1设备及安装工程本概算中设备价格由设备单价和安装单价组成。设备安装工程费按设备数量乘以安装单价进行计算。安装单价由直接工程费、间接费、企业利润和税金组成，参照《水利工程概算补充定额(水文设施工程专项)》的水文设施工程概算编制方法及计算标准编制。1)直接工程费直接工程费由直接费、其它直接费和现场经费组成。149 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告直接费包括人工费、材料费、施工机械使用费，采用相关定额计算。定额采用《水利工程概算补充定额(水文设施工程专项)》中的水文仪器设备安装工程概算定额，未涵盖的采用《湖南省水利水电设备安装工程概算定额》。其他直接费包括冬雨季施工增加费、夜间施工增加费、临时设施费、安全文明施工措施费及其他，按直接费的5.4%计取。现场经费按人工费的50%计取。2)间接费本工程间接费按人工费的70%计取。3)企业利润企业利润按直接工程费和间接费之和的7%计算。4)税金税金按3.48%计算。10.5.2设备购置费本工程设备运杂费费率按设备原价的7%计取，运输保险费按设备原价的1%计取，采购及保管费按设备原价、运杂费之和的0.7%计取。10.5.3系统集成费智慧水务系统需通过系统集成，实现本工程底层数据信息的实时收集、传输、处理等。系统集成费取费标准采用《国家电子政务工程建设项目管理有关文件汇编》的相关规定，按设备费(不含阀门井改造费用)、软件费之和的6%计取。10.5.4阀门井与橡胶坝电控柜改造工程费依据《梅溪湖水环境综合整治工程可行性研究报告》、《梅溪湖水系连通管改造方案》、《梅溪湖临时坝新增工程量清单》阀门井改造相关内容与橡胶坝控制室设备电控柜查勘情况，投资概算对阀门井改造和橡胶坝电控柜改造费用单独出项计算。150 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告10.6独立费用根据水总[2006]140号文按《水文设施工程概算编制办法》以及《湖南省水利工程设计概(估)算编制规定》计取。独立费用包括建设管理费、生产准备费、科研勘测设计费、建设及施工场地租用费、监理费。1)建设管理费：按一至四部分之和的4.6%+基数计列；2)生产准备费：按一至四部分之和的2%计列；3)科研勘测设计费：按一至四部分之和的10%计列；4)建设及施工场地租用费：按一至四部分之和的2%计列；5)监理费：按一至四部分之和的3.55%计列。10.7预备费只计基本预备费，按一至五部分之和的5%计列，不计价差预备费。10.8融资利息本工程未计融资利息。10.9资金来源地方政府配套资金。10.10工程总投资梅溪湖水环境综合整治智慧水务系统建设工程静态总投资为1559.30万元，其中仪器设备安装工程费1211.66万元；独立费273.38万元；基本预备费74.25万元。工程投资概算详见表10.10-1～表10.10-6。151 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告表10.10-1总概算表(单位：万元)百分比序号工程项目及名称建安费设备费独立费合计(%)一建筑安装工程二仪器设备安装工程1211.661211.6677.711测站建设465.68465.682系统建设与软件开发458.07458.073智慧水务系统平台硬件40.6840.68智慧水务系统平台工具软4100.00100.00件5系统集成61.1061.10阀门井与橡胶坝电控柜改686.1386.13造金属结构设备及安装工三程四临时工程五独立费用273.38273.3817.53一至四部分之和的1建设管理费60.744.6%+5一至四部分之和的2生产准备费24.232%一至四部分之和的3科研勘测设计费121.1710%一至四部分之和的4建设及施工场地租用费24.232%一至四部分之和的5监理费43.013.55%六一至五部分合计1211.66273.381485.05一至五部分之和的1基本预备费74.254.765%2静态总投资1559.30100.00152 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告表10.10-2仪器设备及安装工程概算表单价(元)合价(元)序号设备名称及规格型号单位数量设备单价安装单价设备合价安装合价合计一、测站建设4,656,835.121雷达式水位雨量站个157,141.051.1一体化立杆支架套12800197.42,800.00197.402,997.401.2设备机箱个180056.4800.0056.40856.401.3太阳能供电系统套12300162.152,300.00162.152,462.151.4GPRS通讯模块及天线套180056.4800.0056.40856.401.5数据采集主机(RTU)台11200084612,000.00846.0012,846.001.6雷达水位计个132000225632,000.002,256.0034,256.001.7翻斗式雨量计个12000224.42,000.00224.402,224.401.8线管、连接电缆套160042.3600.0042.30642.302雷达式水位站个3166,676.852.1一体化立杆支架套32800197.48,400.00592.208,992.202.2设备机箱个380056.42,400.00169.202,569.20153 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告单价(元)合价(元)序号设备名称及规格型号单位数量设备单价安装单价设备合价安装合价合计2.3太阳能供电系统套32300162.156,900.00486.457,386.452.4GPRS通讯模块及天线套380056.42,400.00169.202,569.202.5数据采集主机(RTU)台31200084636,000.002,538.0038,538.002.6雷达水位计个332000225696,000.006,768.00102,768.002.7线管、连接电缆套3120084.63,600.00253.803,853.803气泡式水位雨量站个167,846.053.1一体化立杆支架套12800197.42,800.00197.402,997.403.2设备机箱个180056.4800.0056.40856.403.3太阳能供电系统套12300162.152,300.00162.152,462.153.4GPRS通讯模块及天线套180056.4800.0056.40856.403.5数据采集主机(RTU)台11200084612,000.00846.0012,846.003.6气泡水位计(含气管)套142000296142,000.002,961.0044,961.003.7翻斗式雨量计个12000224.42,000.00224.402,224.403.8线管、连接电缆套160042.3600.0042.30642.30154 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告单价(元)合价(元)序号设备名称及规格型号单位数量设备单价安装单价设备合价安装合价合计4气泡式水位站个165,621.654.1一体化立杆支架套12800197.42,800.00197.402,997.404.2设备机箱个180056.4800.0056.40856.404.3太阳能供电系统套12300162.152,300.00162.152,462.154.4GPRS通讯模块及天线套180056.4800.0056.40856.404.5数据采集主机(RTU)台11200084612,000.00846.0012,846.004.6气泡水位计(含气管)套142000296142,000.002,961.0044,961.004.7线管、连接电缆套160042.3600.0042.30642.305阀门监控站(含多普勒流量计)个3334,687.865.1PLC可编程控制器套3250002397.575,000.007,192.5082,192.505.2现地PLC控制柜套320000191860,000.005,754.0065,754.005.3电源系统套38000767.224,000.002,301.6026,301.605.4光纤通讯设备套380076.722,400.00230.162,630.165.5多普勒超声波流量计个3380003644.2114,000.0010,932.60124,932.60155 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告单价(元)合价(元)序号设备名称及规格型号单位数量设备单价安装单价设备合价安装合价合计线管、传感器安装支架、电缆与光缆5.6套31000095930,000.002,877.0032,877.00敷设6阀门监控站个169,388.886.1PLC可编程控制器套125000219025,000.002,190.0027,190.006.2现地PLC控制柜套120000175220,000.001,752.0021,752.006.3电源系统套18000700.88,000.00700.808,700.806.4光纤通讯设备套180070.08800.0070.08870.086.5线管、电缆与光缆敷设套11000087610,000.00876.0010,876.007橡胶坝监控站个1164,010.087.1PLC可编程控制器套135000306635,000.003,066.0038,066.007.2现地PLC控制柜套125000219025,000.002,190.0027,190.007.3电源系统套11000087610,000.00876.0010,876.007.4光纤通讯设备套180070.08800.0070.08870.087.5上位监控系统套160000525660,000.005,256.0065,256.007.6线管、电缆与光缆敷设套120000175220,000.001,752.0021,752.00156 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告单价(元)合价(元)序号设备名称及规格型号单位数量设备单价安装单价设备合价安装合价合计8流量监测站个163,406.538.1一体化立杆支架套12800276.922,800.00276.923,076.928.2设备机箱套180079.12800.0079.12879.128.3太阳能供电系统套12300227.472,300.00227.472,527.478.4GPRS通讯模块及天线套180079.12800.0079.12879.128.5数据采集主机(RTU)台1120001186.812,000.001,186.8013,186.808.6多普勒超声波流量计个1380003758.238,000.003,758.2041,758.208.7线管、传感器安装支架、连接电缆套1100098.91,000.0098.901,098.909排水管网监测站(液位、流量)个4406,373.229.1一体化立杆支架套42800276.9211,200.001,107.6812,307.689.2设备机箱套480079.123,200.00316.483,516.489.3太阳能供电系统套42300227.479,200.00909.8810,109.889.4GPRS通讯模块及天线套480079.123,200.00316.483,516.489.5数据采集主机(RTU)台4120001186.848,000.004,747.2052,747.20157 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告单价(元)合价(元)序号设备名称及规格型号单位数量设备单价安装单价设备合价安装合价合计9.6传感器固定架套475074.1753,000.00296.703,296.709.7雷达水位计个4320003164.8128,000.0012,659.20140,659.209.8压力式水位计个42000197.88,000.00791.208,791.209.9多普勒超声波流量计个4380003758.2152,000.0015,032.80167,032.809.10线管、传感器安装支架、连接电缆套4100098.94,000.00395.604,395.6010排水管网监测站(液位)个9526,626.4510.1一体化立杆支架套92800220.0825,200.001,980.7227,180.7210.2设备机箱套980062.887,200.00565.927,765.9210.3太阳能供电系统套92300180.7820,700.001,627.0222,327.0210.4GPRS通讯模块及天线套980062.887,200.00565.927,765.9210.5数据采集主机(RTU)台912000943.2108,000.008,488.80116,488.8010.6传感器固定架套975058.956,750.00530.557,280.5510.7雷达水位计个9320002515.2288,000.0022,636.80310,636.8010.8压力式水位计个92000157.218,000.001,414.8019,414.80158 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告单价(元)合价(元)序号设备名称及规格型号单位数量设备单价安装单价设备合价安装合价合计10.9线管、传感器安装支架、连接电缆套980062.887,200.00565.927,765.9211水质自动监测站(8参数)个2398,835.3611.1浮标套2500003955100,000.007,910.00107,910.0011.2太阳能供电系统套280063.281,600.00126.561,726.5611.3GPRS通讯模块及天线套270055.371,400.00110.741,510.7411.4数据采集主机(RTU)台212000949.224,000.001,898.4025,898.4011.5传感器固定架套23000237.36,000.00474.606,474.6011.6锚固系统套21500118.653,000.00237.303,237.3011.7浊度传感器个220000158240,000.003,164.0043,164.0011.8溶解氧传感器个2140001107.428,000.002,214.8030,214.8011.9电导率传感器个26000474.612,000.00949.2012,949.2011.10PH传感器个24800379.689,600.00759.3610,359.3611.11氨氮个2160001265.632,000.002,531.2034,531.2011.12叶绿素a传感器个2280002214.856,000.004,429.6060,429.60159 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告单价(元)合价(元)序号设备名称及规格型号单位数量设备单价安装单价设备合价安装合价合计11.13蓝绿藻传感器个2280002214.856,000.004,429.6060,429.6012水质自动监测站(6参数)个141,945,833.1212.1浮标套14500003955700,000.0055,370.00755,370.0012.2太阳能供电系统套1480063.2811,200.00885.9212,085.9212.3GPRS通讯模块及天线套1470055.379,800.00775.1810,575.1812.4数据采集主机(RTU)台1412000949.2168,000.0013,288.80181,288.8012.5传感器固定架套143000237.342,000.003,322.2045,322.2012.6锚固系统套141500118.6521,000.001,661.1022,661.1012.7浊度传感器个14200001582280,000.0022,148.00302,148.0012.8溶解氧传感器个14140001107.4196,000.0015,503.60211,503.6012.9电导率传感器个146000474.684,000.006,644.4090,644.4012.10PH传感器个144800379.6867,200.005,315.5272,515.5212.11氨氮个14160001265.6224,000.0017,718.40241,718.4013高清视频监控站个22390,388.02160 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告单价(元)合价(元)序号设备名称及规格型号单位数量设备单价安装单价设备合价安装合价合计13.1星光级高清红外摄像机台228000738.4176,000.0016,244.80192,244.8013.2网络摄像机电涌保护器个2245041.5359,900.00913.7710,813.7713.3光纤收发器个2245041.5359,900.00913.7710,813.7713.4一体化立杆支架套202800258.4456,000.005,168.8061,168.8013.5设备机箱套2280073.8417,600.001,624.4819,224.4813.6电缆、光缆敷设套224000369.288,000.008,122.4096,122.40二、系统建设与软件开发3,488,000.001水资源综合利用调度系统软件开发项1200000200,000.00200,000.002防汛监控预警系统软件开发项1200000200,000.00200,000.003水质自动监测系统软件开发项1150000150,000.00150,000.004排水管网水力模型构建及软件开发项1800000800,000.00800,000.005管网BIM模型开发项1800000800,000.00800,000.006三维GIS应用平台开发项1500000500,000.00500,000.007倾斜摄影三维场景建模km21642000688,000.00688,000.00161 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告单价(元)合价(元)序号设备名称及规格型号单位数量设备单价安装单价设备合价安装合价合计8移动APP开发项1150000150,000.00150,000.009应急广播系统建设项11,092,671.209.1调频发射机台1280002584.428,000.002,584.4030,584.409.2一体化多功能控制器台1150001384.515,000.001,384.5016,384.509.3垂直极化天线及馈线套16500599.956,500.00599.957,099.959.4调音台套18000738.48,000.00738.408,738.409.5DVD播放机台12500230.752,500.00230.752,730.759.6话筒个22000184.64,000.00369.204,369.209.7可寻址接收音箱(音柱)套2003200295.36640,000.0059,072.00699,072.009.8机柜(含程控电源控制器)个18000738.48,000.00738.408,738.409.9播控服务器台1120001107.612,000.001,107.6013,107.609.10天线安装配件与辅材套120000184620,000.001,846.0021,846.009.11音箱支架、电缆安装敷设项1250000200,000.00250,000.009.12播控平台软件项13000025,000.0030,000.00162 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告单价(元)合价(元)序号设备名称及规格型号单位数量设备单价安装单价设备合价安装合价合计三、智慧水务系统平台硬件406,772.521通信服务器台1230002122.923,000.002,122.9025,122.902数据库服务器套2550005076.5110,000.0010,153.00120,153.003BIM模型及排水管网模型服务器套2700006461140,000.0012,922.00152,922.004WEB服务器台1330003045.933,000.003,045.9036,045.905交换机套18700803.018,700.00803.019,503.016防火墙台2270002492.154,000.004,984.2058,984.207路由器台170064.61700.0064.61764.618遥测数据接收终端台13000276.93,000.00276.903,276.90四、智慧水务系统平台工具软件1000,000.001系统软件(包括数据库和操作系统)项1350000350,000.00350,000.002三维GIS基础平台软项1450000450,000.00450,000.003管网BIM建模软件项1200000200,000.00200,000.00五、系统集成611,037.00163 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告单价(元)合价(元)序号设备名称及规格型号单位数量设备单价安装单价设备合价安装合价合计六、阀门井与橡胶坝电控柜改造861,325.001梅溪湖水系连通管改造项1505,600.001.1井体防渗座2500010,000.0010,000.001.2临龙王港侧阀门井改造个18000080,000.0080,000.001.3临梅溪湖侧阀门井改造个1338600338,600.00338,600.001.4阀门井导排沟条210002,000.002,000.001.5橡胶坝低涵阀门井改造套17500075,000.0075,000.002梅溪湖临时坝阀门井改造项155,725.002.1不锈钢栏杆m3.53501,225.001,225.002.28t手电两用螺杆式启闭机套14000040,000.0040,000.002.3(电机功率3kw)m13010013,000.0013,000.002.4外接电缆套115001,500.001,500.003橡胶坝控制室设备电控柜改造项1300,000.00164 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告表10.10-3工程单价汇总表装置编单机械使其他直现场间接企业材料备定额编号项目名称人工费材料费性材税金合计号位用费接费经费费利润价差注料费1SW03003水位站建设%1.701.301.100.220.851.190.450.000.247.052SW03022雨量计安装%3.700.001.700.291.852.590.710.000.3811.22阀门监控站(含3SW03001%2.300.802.500.301.151.610.610.000.329.59流量)阀门、泵站监4SW03009%2.302.000.600.261.151.610.550.000.298.76控站5SW03017流量监测站%2.702.500.200.291.351.890.630.000.339.89排水管网监测6GA03017%2.702.500.200.291.351.890.630.000.339.89站(液位、流量)排水管网监测7SW03002%1.701.601.500.260.851.190.500.000.267.86站(液位)8SW03010浮标式水质站%2.001.900.600.241.001.400.500.000.277.91高清视频监控9SW07005%3.000.900.600.241.502.100.580.000.319.23站应急广播系统10GA07005%3.000.900.600.241.502.100.580.000.319.23建设中心站硬件平11GA07005%3.000.900.600.241.502.100.580.000.319.23台构建165 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告表10.10-4主要材料预算价格计算表价格(元)型号计量单序号材料名称备注规格位原价运杂费运输保险费率采购及保管费率预算价(元)1油料汽油93#t69566956.00柴油0#t53795379.002风水电电kW.h1.036风m30.253水m34.38166 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告表10.10-5施工用风、水、电价格计算书一、施工用电价格计算书本工程用电全部从当地县城电网购入电价＝W(1－K1)/(1－K2)+C式中：W—外购电基本电价0.889元/kw.hK1—高压线线损耗率5%K2—变配电设备及低压供电损耗率：取7%C—供电设施摊销费0.03元/kw.h计算电价＝0.889/(1-0.05)/(1-7%)+0.03=1.036元/kw.h1.036二、施工用风价格计算书本工程供风系统采用电动移动式空压机3m3/min计算公式：风价＝R/W+C式中：R—电动移动式空压机台时费单价31.8元31.80W—台班有效供风量＝∑P×T×60×K1∑P—风量3.0m3/minT—供风台班时间1.0hK1—能量利用系数0.80.8K2—风量损失率10%0.1经计算W＝153m3144单位循环冷却水费：0.005元/m30.005C—供风管道维修摊销：0.003元/m30.003则：计算风价为：31.8/[144*(1-K32)]+0.005+0.003=0.239元/m0.253三、施工用水价格计算书本工程供水系统采用自来水直接供水水价4.38元167 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告表10.10-6单价分析表单价分析表(一)项目名称：水位站建设定额编号：SW03003单价：7.05%分析单位：%工作内容：水位站设备安装调试编号名称及规格单位数量单价(元)合价(元)备注1直接工程费5.17(1)直接费4.10人工费1.70人工费(%)元1.70001.00001.70材料费1.30材料费(%)元1.30001.00001.30装置性材料费机械使用费1.10机械使用费(%)元1.10001.00001.10(2)其他直接费%4.10005.40000.22(3)现场经费%1.700050.00000.852间接费%1.700070.00001.193企业利润%6.36007.00000.454税金%6.81003.48000.24合计7.05单价7.05单价分析表(二)项目名称：雨量计安装定额编号：SW03022单价：11.22%分析单位：%工作内容：雨量计安装编号名称及规格单位数量单价(元)合价(元)备注168 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告1直接工程费7.54(1)直接费5.40人工费3.70人工费(%)元3.70001.00003.70材料费装置性材料费机械使用费1.70机械使用费(%)元1.70001.00001.70(2)其他直接费%5.40005.40000.29(3)现场经费%3.700050.00001.852间接费%3.700070.00002.593企业利润%10.13007.00000.714税金%10.84003.48000.38合计11.22单价11.22单价分析表(三)项目名称：阀门、泵站监控站(含多普勒流量计)建设定额编号：SW03001单价：9.59%分析单位：%工作内容：阀门、泵站监控站(含多普勒流量计)设备安装调试编号名称及规格单位数量单价(元)合价(元)备注1直接工程费7.05(1)直接费5.60人工费2.30人工费(%)元2.30001.00002.30材料费0.80材料费(%)元0.80001.00000.80装置性材料费169 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告机械使用费2.50机械使用费(%)元2.50001.00002.50(2)其他直接费%5.60005.40000.30(3)现场经费%2.300050.00001.152间接费%2.300070.00001.613企业利润%8.66007.00000.614税金%9.27003.48000.32合计9.59单价9.59单价分析表(四)项目名称：阀门、泵站监控站建设定额编号：SW03009单价：8.76%分析单位：%工作内容：阀门、泵站监控站设备安装调试编号名称及规格单位数量单价(元)合价(元)备注1直接工程费6.31(1)直接费4.90人工费2.30人工费(%)元2.30001.00002.30材料费2.00材料费(%)元0.60001.00000.60装置性材料费(%)元1.40001.00001.40装置性材料费机械使用费0.60机械使用费(%)元0.60001.00000.60(2)其他直接费%4.90005.40000.26(3)现场经费%2.300050.00001.152间接费%2.300070.00001.61170 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告3企业利润%7.92007.00000.554税金%8.47003.48000.29合计8.76单价8.76单价分析表(五)项目名称：流量监测站建设定额编号：SW03017单价：9.89%分析单位：%工作内容：流量监测站设备安装调试编号名称及规格单位数量单价(元)合价(元)备注1直接工程费7.04(1)直接费5.40人工费2.70人工费(%)元2.70001.00002.70材料费2.50材料费(%)元2.50001.00002.50装置性材料费机械使用费0.20机械使用费(%)元0.20001.00000.20(2)其他直接费%5.40005.40000.29(3)现场经费%2.700050.00001.352间接费%2.700070.00001.893企业利润%8.93007.00000.634税金%9.56003.48000.33合计9.89单价9.89单价分析表(六)项目名称：排水管网监测站(液位、流量)建设171 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告定额编号：SW03017单价：9.89%分析单位：%工作内容：排水管网监测站(液位、流量)设备安装调试编号名称及规格单位数量单价(元)合价(元)备注1直接工程费7.04(1)直接费5.40人工费2.70人工费(%)元2.70001.00002.70材料费2.50材料费(%)元2.50001.00002.50装置性材料费机械使用费0.20机械使用费(%)元0.20001.00000.20(2)其他直接费%5.40005.40000.29(3)现场经费%2.700050.00001.352间接费%2.700070.00001.893企业利润%8.93007.00000.634税金%9.56003.48000.33合计9.89单价9.89单价分析表(七)项目名称：排水管网监测站(液位)建设定额编号：SW03002单价：7.86%分析单位：%工作内容：排水管网监测站(液位)设备安装调试编号名称及规格单位数量单价(元)合价(元)备注1直接工程费5.91(1)直接费4.80人工费1.70172 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告人工费(%)元1.70001.00001.70材料费1.60材料费(%)元0.30001.00000.30装置性材料费(%)元1.30001.00001.30装置性材料费机械使用费1.50机械使用费(%)元1.50001.00001.50(2)其他直接费%4.80005.40000.26(3)现场经费%1.700050.00000.852间接费%1.700070.00001.193企业利润%7.10007.00000.504税金%7.60003.48000.26合计7.86单价7.86单价分析表(八)项目名称：水质自动监测站建设定额编号：SW03010单价：7.91%分析单位：%工作内容：水质自动监测站设备安装调试编号名称及规格单位数量单价(元)合价(元)备注1直接工程费5.74(1)直接费4.50人工费2.00人工费(%)元2.00001.00002.00材料费1.90材料费(%)元0.60001.00000.60装置性材料费(%)元1.30001.00001.30装置性材料费173 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告机械使用费0.60机械使用费(%)元0.60001.00000.60(2)其他直接费%4.50005.40000.24(3)现场经费%2.000050.00001.002间接费%2.000070.00001.403企业利润%7.14007.00000.504税金%7.64003.48000.27合计7.91单价7.91单价分析表(九)项目名称：高清视频监控站建设定额编号：GA07005单价：9.23%分析单位：%工作内容：高清视频监控站设备安装调试编号名称及规格单位数量单价(元)合价(元)备注1直接工程费6.24(1)直接费4.50人工费3.00人工费(%)元3.00001.00003.00材料费0.90材料费(%)元0.50001.00000.50装置性材料费(%)元0.40001.00000.40装置性材料费机械使用费0.60机械使用费(%)元0.60001.00000.60(2)其他直接费%4.50005.40000.24(3)现场经费%3.000050.00001.502间接费%3.000070.00002.10174 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告3企业利润%8.34007.00000.584税金%8.92003.48000.31合计9.23单价9.23单价分析表(十)项目名称：应急广播系统建设定额编号：GA07005单价：9.23%分析单位：%工作内容：应急广播系统设备安装调试编号名称及规格单位数量单价(元)合价(元)备注1直接工程费6.24(1)直接费4.50人工费3.00人工费(%)元3.00001.00003.00材料费0.90材料费(%)元0.50001.00000.50装置性材料费(%)元0.40001.00000.40装置性材料费机械使用费0.60机械使用费(%)元0.60001.00000.60(2)其他直接费%4.50005.40000.24(3)现场经费%3.000050.00001.502间接费%3.000070.00002.103企业利润%8.34007.00000.584税金%8.92003.48000.31合计9.23单价9.23单价分析表(十一)175 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告项目名称：中心站硬件平台构建定额编号：GA07005单价：9.23%分析单位：%工作内容：中心站硬件平台设备安装调试编号名称及规格单位数量单价(元)合价(元)备注1直接工程费6.24(1)直接费4.50人工费3.00人工费(%)元3.00001.00003.00材料费0.90材料费(%)元0.50001.00000.50装置性材料费(%)元0.40001.00000.40装置性材料费机械使用费0.60机械使用费(%)元0.60001.00000.60(2)其他直接费%4.50005.40000.24(3)现场经费%3.000050.00001.502间接费%3.000070.00002.103企业利润%8.34007.00000.584税金%8.92003.48000.31合计9.23单价9.23176 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告11风险及效益分析11.1风险识别和分析由于梅溪湖水环境综合整治智慧水务系统复杂性大、综合性强、建设难度较高，突发事件发生的不确定性较大，水务管理业务本身也在不断发展，因此系统建设存在一定的风险。主要体现在政策风险、技术风险、不确定性因素风险、执行管理能力风险、合作风险、持续性风险等几个方面。11.1.1政策风险本项目符合国家的相关政策，具有良好的间接经济效益和社会效益，没有政策风险。11.1.2技术风险本项目的技术风险主要来源于相关产品、技术的成熟度和网络质量保证。一方面，本项目需要进行应用软件的开发和购置，良好的开发环境是项目顺利实施的保证，特别是对厂商的开发能力和售后服务体系的了解是保证项目执行的关键；另一方面，本项目不是一个静态的项目，而是一个技术不断更新、规模不断变化、管理方式不断改进的动态项目，所以支撑服务和可持续性发展也很关键。本次项目的建设，在技术性能方面充分考虑了各方面的需求，主要体现在以下几个方面：1)随着国家科技支撑项目的开展和实施，我国在公共安全科技方面已有了比较深厚的积累，基本解决了智慧水务平台建设中的技术层面问题。2)应用先进、成熟的信息技术。本次项目建设采用了目前先进的技术和构架，技术可靠、成熟稳定，保证了系统的先进性和可扩展性，延长了平台的生命周期。3)基于配置的设计思想。支持通过配置对应用系统进行修改、重组、再定义和维护，这也可以满足梅溪湖投资(长沙)有限公司的组织机构、人员、业务流程调整对IT系统所带来的新要求；4)支持大规模应用。系统支持在多用户、大数据量条件下正常运转；177 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告5)确保平台的扩展能力和开放性。在保证了系统本身扩展性的同时，也将预留与其他系统的接口，对各系统进行统一的规划，满足系统间信息共享和集成的潜在需求；6)提供了灵活、简便的操作及可视化操作界面。使得操作人员易于操作、乐于操作，提高操作人员的办公效率。综上所述，本项目的建设充分考虑了梅溪湖国际新城水务管理工作和电子政务工作的实际需求，保证了技术上的先进性、安全可靠性和开放性，在技术层面上是可行的。11.1.3不确定因素风险由于梅溪湖国际新城智慧水务平台涉及通信、图像、网络、数据库、数据整合、应用系统、安全支撑等多个专业并且涉及到互联互通，体系建设复杂，在建设过程中如果不能按时满足需求会给本项目的顺利实施带来一定的风险。风险规避措施；在当前形势下，要加强项目全过程的控制和管理，不断提高项目的抗风险能力。11.1.4执行管理能力风险执行管理能力的风险主要指由于项目组织设计不当、项目管理跟不上，导致项目不能按时建成投产，或者达不到设计要求，或在项目投产后没有达到预期目的。本项目建设单位为梅溪湖投资(长沙)有限公司，能够组织优秀的技术人才和管理人才进行项目的组织管理，能够为项目的顺利执行提供有力的保障。本项目涉及使用范围较广，因此项目组将精心组织，加强与相关部门的沟通协调，确保工程的实施和质量。风险规避措施有健全管理体制，精选优秀的技术业务人员，精心组织，加强全过程的控制。11.1.5合作风险本项目的顺利实施内部离不开相关市、区政府和各政府部门的密切配合协作，外部离不开与智慧水务平台开发方的合作，如果合作不善，将会带来一定的风险。通过严密的项目实施合同，同时，选择有实力的开发单位和监理单位，加强沟通协调机制，178 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告建设过程严格按照国家和省相关技术规范和标准，加强项目评审和验收，可以有效规避本项目在这方面的风险。11.1.6持续性风险通过加强梅溪湖国际新城智慧水务平台运行管理机制的研究，避免“重建设、轻管理”，加强技术人员的培训，有效规避管理上的持续性风险。通过加强梅溪湖国际新城智慧水务平台建设的规划，加强相关单位之间的沟通，做好平台运行的组织架构工作，相关单位通过合理转型、相互适应，有效规避合作、组织结构对梅溪湖国际新城智慧水务平台体系的风险。11.2风险对策和管理本项目在资金、管理、技术、合作等方面存在较小风险。为了应对这些风险，在项目的建设和管理中，要加强专业人员的管理和培训，加强内外部学习和交流，同时在实践中不断发现问题、解决问题，完善梅溪湖国际新城智慧水务平台功能，为水务管理工作提供强有力的技术支撑。11.3效益分析1)经济效益梅溪湖国际新城智慧水务系统平台建设从整体上提升了区域水务信息采集、收集的数字化水平；信息网络的建设实现了水务管理企业及社会相关部门间的信息交换和无缝连接，有效消除信息孤岛；深度开发信息资源，可以实现管理信息化，决策科学化，从而实现水务系统整体工作的优化，降低单项应用成本。2)社会效益人类的活动不能离开水的利用，梅溪湖国际新城智慧水务系统平台建设除了有明显经济效益，更重要地体现在信息化进程中所能发挥的社会效益。由于水务工作具有明显的社会公益特性，智慧水务项目建设也将以提供更多更好的社会公益性服务为主。通过智慧水务项目建设，充分开发应用与水有关的信息资源，直接为防洪抗旱减灾、水资源的开发利用、节约保护以及水环境保护与治理等综合管理和决策服务，提高了水资源优化配置及水利工程的科学管理水平，解决好流域水利与经济社会发展的179 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告诸多矛盾，就能为保护人民的生命财产、保证人民的正常生活、维护社会的稳定起到重要作用。伴随着电子政务的实施，水务政务工作的日趋透明，政府形象得到改善，增强了公众对政府的信任感。3)环境效益梅溪湖国际新城智慧水务系统平台建设可以更加有效地监测污染物的排放，有效防治水污染。通过对重要水体的有效监测和水务运维措施执行情况的有效管控，可以明显改善生态环境，从而创建水清、岸绿、景美的滨水新城。180 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告12附图附图一水情、流量监测与阀门、泵站监控站点布设图附图二排水管网监测站布设图附图三水质自动监测站布设图181 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告附图一水情、流量监测与阀门、泵站监控站点布设图182 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告附图二排水管网监测站布设图183 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告附图三水质自动监测站布设图184 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告13附件185 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告186 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告初步设计审查意见回复一、建设目标1、基本同意本项目建设目标为：针对梅溪湖国际新城水资源利用、水环境保护存在的问题，建设具有集水资源综合利用调度、防汛监控预警、管网在线监测及模型模拟、水质自动监测功能为一体的梅溪湖水环境综合整治智慧水务管理系统平台，打造符合梅溪湖国际新城形象的智慧水务管理模式。2、建议补充梅溪湖集雨面积内的水利工程基本情况。答：报告第4页，增加“1.2.4水利工程现状”二、工程设计1、基本同意监测监控站网建设方案设计。(1)优化水位与雨量站的布置；答：报告第21页，“4.1.2站点布设”中相关内容，增加龙王港听雨路水闸上游水位站，将洪寺庵水库水位雨量站调整为水位站。(2)建议增设上游水库泄洪流量监控与视频监控设施；答：两个水库溢洪道为自动溢流方式泄洪，现场查勘下游无开阔河面便于测流，可通过水库水位数据计算、预报泄洪流量，详见报告第73页“5.2.2.1洪水预报方案”。报告第55页，“4.6.1监测范围”与“4.6.2站点布设”中相关内容，增加洪寺庵水库与石塘水库大坝上游、下游视频监控站。(3)补充上游水库水位~流量关系相关资料，根据降雨情况，分析水库泄洪流量；答：报告第73页，“5.2.2.1洪水预报方案”中，通过采用入库洪量预报结果结合水库溢流堰泄水流量计算公式分析水库泄洪流量。(4)补充梅溪湖现状水质情况；答：报告第103页，“5.4.1监测范围”中，补充梅溪湖水质现状。(5)复核梅溪湖水质监测点数量；187 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告答：复核梅溪湖湖水监测仅新建2处，其他水质监测点均为来水监测；在报告第51页，“4.5.1监测范围”中，补充龙王港听雨路水闸上游补水水质监测要求，属于龙王港水环境整治工作内容。(6)完善防汛调度系统和水质预警调度方案；答：报告第67页，“5.1.2.2梅溪湖枯水期水位保障方案”中，修改入湖水量预报等内容。报告第70页，“5.1.2.3梅溪湖水质应急方案”中，修改水质应急预警调度方式及要求。报告第40页，“4.3.2站点布设”中，补充第3)条：综合泵站自排箱涵流量推算方法。(7)补充龙王港梅溪湖上、下游水位监测设计。答：报告第21页，“4.1.2站点布设”中相关内容，增加龙王港听雨路水闸上游水位站，听雨路水闸到橡胶坝中游与橡胶坝下游均有水位监测站点。2、基本同意系统建设与软件开发设计。(1)建议补充智慧城市(智慧水务)的共享与调用接口方式情况，确保信息共享；答：报告第125页与126页，新增“5.6.3数据交换共享机制及策略”与“5.6.4数据库表结构设计”，详见相关内容。(2)补充与其他现有系统的共享联接情况；答：报告第125页，新增“5.6.3数据交换共享机制及策略”，详见相关内容。(3)补充信息平台的调度、预警的功能；答：报告第75页，修改“5.2.2.2防洪调度方案”，完善相关内容。(4)建议系统增加一套容灾备份设计，以防止数据库突然崩坏或系统出现故障导致系统不能正常使用；答：报告第118页，新增“5.6.1.6容灾备份方案设计”，详见相关内容。报告第123页，新增“5.6.2.4数据库存储容量与安全”，增加数据库容量递增分析与数据库安全备份相关内容。188 梅溪湖水环境综合整治智慧水务工程初步设计报告(5)完善软件系统的功能描述。答：报告第18页，修改图3.2-1，体现监测站、视频站等网络接入方式。报告第126页，新增“5.6.4数据库表结构设计”，明确数据库表遵循标准。报告第132页，新增“5.6.5.43DGIS平台及数据精度”，介绍推荐相关地理信息系统平台，补充平台建设比例尺构建内容。三、工程概算1、基本同意概算原则和依据。2、复核设备购置、安装费用。答：对增加、调整的水情监测站、视频监控站等相关建设费用，在设计概算中已进行补充和调整；已包含数据库工具软件概算。3、概算加入橡胶坝电控柜改造费用。答：橡胶坝电控柜改造费用已加入设计概算中。189'