余凯华

（上海市城市排水有限公司，上海市 200233）

苏州河沿岸排水泵站放江水质水量自动监测系统研究

余凯华

（上海市城市排水有限公司，上海市 200233）

上海中心城区尤其是苏州河沿岸多为合流制排水泵站，汛期初期雨水放江情况下的短时水质状况仍然不容乐观，缺乏有效的监测与控制。为此，阐述了拟在苏州河沿岸排水泵站开展水质水量监测系统的研究工作，主要包括监测系统的总体设计方案、建设内容及系统的功能等。该系统的建成将实现对苏州河沿岸排水泵站放江水质水量的实时监控，为后续工程性措施及优化泵站运行提供依据，为上海建设“智能苏州河”提供基础数据与技术支撑。

合流制排水泵站；实时监测；初期雨水；水质水量

0　引言

苏州河作为横贯上海中心城区的主要河道，承担着防洪除涝、生态景观、旅游航运等重要功能。目前，苏州河沿岸多为合流制排水系统，采用强排水模式，设计暴雨重现期偏低，尤其是在汛期初期雨水经市政泵站直接排入河道的城市面源污染，对中心城区的水系水质冲击较大，短暂黑臭现象时有发生。2014年上海发布了推进智慧城市建设行动计划（2014-2016），其中重点专项之一——“智能化城市生命线”中指出，要深化智能水网建设，推动新兴信息技术在供水安全、防汛、水资源与环境生态一体化管理等方面的深度应用，建设水资源管理信息平台和供水调度刮玻璃信息平台，提升对全市水安全保障、水资源管理的支撑能力。对放江水质水量进行实时监测是了解泵站放江污染状况的主要手段，是指导初期雨水治理设施建设和运行的主要依据，也是评价初期雨水治理设施、社会、经济和环境效益必不可少的基础资料。为此，上海提出了拟在苏州河沿岸排水泵站建设水质水量在线监测系统，为苏州河水系全方位监测预报、事前预警、事中评价、事后评估的业务应用试点提供基础数据与辅助决策。

1　建设目标

苏州河沿岸排水泵站放江水质水量自动监测系统，利用GIS技术、SCADA技术、有线/无线通讯技术、网络信息技术，在对苏州河沿岸泵站基础空间数据、泵站水质水量实时数据采集入库的基础上，实现对苏州河沿岸30座泵站水质水量监测运行的数字化管理。建成一个为苏州河防汛与水环境保护的运行、建设规划与运行管理决策提供服务的，集中管理于上海市城市排水有限公司，应用分布于各监控管理部门以及相关单位的，内容涵盖苏州河沿线泵站放江水质水量自动监测，具有国际领先水平的城市排水系统防汛与水环境保护的监测信息系统。该系统将为全面实现苏州河沿岸泵站放江水质水量自动监测、运行调度与管理业务信息化和自动化提供海量数据，推动“智能苏州河”的建设。

2　总体方案

该系统总体架构由现场水质水量监测、通讯网络、管理应用平台三部分构成，系统网络及硬件架构如下图1所示。

现场监测站的在线监测仪表与通讯控制器是以总线方式连接（主要以485为连接端口）。现场监测站与监测中心连接方式可有两种：其一，采用GPRS进行无线数据传输；其二，采用企业内部网络，建立有线网络传输。两种方式在项目实施中根据实施情况采用其中一种方式。采用无线方式进行数据传输，由于需和外网连接，故需要增加防火墙和路由器设备[1]。

3　系统设计

该系统建设内容主要包括水质水量自动监测系统，水质水量自动化监测的远程自动化控制化数据实时传输系统、以及管理应用平台。

图1　系统网络和硬件构架

3.1水质水量自动监测系统

（1）水质监测系统

依据苏州河沿岸泵站工艺流程及其平面和剖面布置资料，构建适合不同泵站类型的自动化水质分析和水样采集的进水系统。该系统主要由进水防护网罩、进水管路、反冲洗管路、进样水箱、溢流管路等部分组成。根据路径最短原则和需取有代表性的水样原则，选取污水混合最均匀、颗粒物和悬浮物垃圾不堆积、废水有一定流动性的位置开孔，并根据泵站开启水位和关泵水位参数，设置管道铺设深度，并设置备用管道。取水管设置双管，管径初定为50 mm。排水管设置距离取水管至少1 m，并设置在取水管下游，以免缓冲水箱的排水对取水产生影响。排水管的深度要注意集水井内水位参数，不能形成水封，以免水箱内水无法顺利排出。所有管道接口均采用由令或法兰接口，便于检修，并设置人工维修球阀[2]。

（2）水量监测系统

根据对30个泵站的情况的排摸，每个泵站的进出水管径均在1 200 mm以上，安装管道式的电磁流量计基本不具备条件（管道式电磁流量计一般适合口径100～500 mm的有压力满管管道流量的测量，且超大口径一方面价格很高、安装施工很难，另一方面调试很麻烦，对安装条件也有很多限制）[3]。超声波适用于建有尺寸固定的、明渠式的流量测定，泵站放江以泵排形式强排河道，且出水构筑物靠近苏州河防汛墙，再建测量槽不适宜。多普勒流量计和泵排流量计算对比见下表1。从两种流量监测方法多方位对比结果，以及考虑项目实施特点出发，建议流量测定方案以泵排流量计算为首选，多普勒流量计备选。

表1　多普勒流量计和泵排流量计算对比

3.2自动化控制与数据监测实时传输系统

（1）远程自动化控制：具备远程自动化控制水质水量实时监测设施设备的旱流、降雨等各类运行模式的功能。

（2）监测数据实时传输：具备实时上传水质水量监测数据功能，实现对泵站水量水质监测信息的采集与入库。

根据苏州河沿线泵站水质水量自动监测系统前端自动化水质分析设备设置情况，并结合系统运行安全、稳定监测功能，数据通讯内容设计如表2。

3.3管理应用平台功能设计

管理应用平台是一个多级网络连接的、具有分布式体系构架和多种功能的监管信息、分析与发布的管理系统，将为实时监测、运行管理、信息发布提供统一的操作管理平台，同时作为辅助决策的基础。作为整个系统中监管信息、分析与发布平台，是一个集成了GIS技术、SCADA技术、数据库技术、Web Service等多种技术的应用发布平台，以各类基础地理数据、水量水质专题数据、实时数据和监测点设施属性数据为基础，拥有实时信息查询、综合信息分析、统计报表和专题图输出、各类信息的发布等多种功能。

（1）实时数据显示功能：可通过现场数据采集终端触摸液晶显示屏实时显示设备信息，实时显示的数据信息包含水泵、取样泵、自动采样器运行状况，各仪表及现场数据采集设备供电状态，各仪表及现场数据采集设备通讯状态，仪表小屋室内温度、湿度信息，放江量过程数据。

表2　数据通讯内容

（2）历史数据查询功能：可通过现场数据采集终端触摸液晶显示屏实现历史报表、趋势调用功能，为日常维护提供有效依据。主要数据内容包括：仪表小屋室内温度、湿度信息，各仪表及现场数据采集设备历史供电信息，各仪表及现场数据采集设备历史通讯情况，水泵、取样泵运行时间信息等等，放江量过程数据。

（3）实时报警功能：可通过监视终端发出警报声音和系统报警标识，进行实时报警，主要报警信息有：仪表小屋室内温度、湿度超标报警，包含超上限报警和低于下限报警；各仪表及现场数据采集设备状态报警，包含电压不足、断电、通信中断等状态报警。

（4）远程控制功能：可通过监视终端的操控按钮，对取样泵、阀、自动取样器进行远程控制，控制设备的开、停等。

4　结　语

苏州河沿岸排水泵站放江水质水量监测的实施和开展将为综合整治和城市初期雨水污染控制提供背景数据支持，为排水系统的防汛安全与水质双赢调度模式提供决策依据，对于城市面源污染的治理具有较高价值，对城市河流水资源管理具有深远意义。

[1]程江,潘炜,程晓波.基于雨洪控制评估的自动化水质在线监测系统[J].中国给水排水,2012,28(19):50-53.

[2]韩芸,彭党聪,许玮,等.合流制管道溢流水质分析及特性研究[J].西安建筑科技大学学报:自然科学版,2007,39(6):834-838.

[3]许莉,余凯华,丁敏,等.初期雨水水质水量在线监测系统优化及初步应用[J].中国给水排水,2014,30(13):110-114.

到2016年6月底山西高速ETC车道覆盖率将超92%

山西省高速公路不停车收费全国联网工程可行性研究报告目前已获省发改委批复，按照建设要求，到2016年6月底，全省高速公路不停车收费系统ETC车道覆盖率将达到92%以上。

2016年上半年，山西省将新建270条ETC车道和134个收费站。山西省高速公路不停车收费全国联网工程可行性研究报告目前已获省发改委批复，按照建设要求，到2016年6月底，全省高速公路不停车收费系统ETC车道覆盖率将达到92%以上。

太原武宿机场停车场将建设两条ETC车道，并将对已通车运营的55条高速公路实施ETC车道改造，2016年上半年，交通部门将对全省ETC车道安全运行监视监测系统、全省ETC联网收费软件系统和跨省ETC网络安全系统进行升级改造。

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1009-7716（2016）02-0123-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.02.033

2015-10-22

余凯华（1968-），男，浙江绍兴人，上海市城市排水有限公司总工程师，从事防汛排水、污水输送工作。