城市防洪排澇智能調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用

喻 青,潘 清,徐維發(fā),戴雄奇

(1.深圳市寶安排水有限公司,廣東深圳 518102;2.深圳市深水寶安水務(wù)集團(tuán)有限公司,廣東深圳 518133)

近年來(lái),極端天氣成為全球性氣候問(wèn)題。在我國(guó),極端強(qiáng)降雨頻發(fā),一些城市的降雨量紀(jì)錄屢屢刷新,且來(lái)勢(shì)猛、速度快、歷時(shí)短,造成了嚴(yán)重的城市內(nèi)澇,給城市的防洪排澇工作帶來(lái)了很大壓力。在信息化建設(shè)快速發(fā)展的背景下,為確保城市防汛安全,提高對(duì)暴雨洪水、防汛突發(fā)公共事件的快速反應(yīng)和應(yīng)急處置能力,如何將信息化技術(shù)最新科技成果應(yīng)用到城市防洪排澇行業(yè),是信息化及城市排澇行業(yè)科技工作者面臨的一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)南方某城市防洪排澇信息化建設(shè)案例的介紹,對(duì)城市防洪排澇信息化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、建設(shè)內(nèi)容、主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用情況作了分析總結(jié),以供參考。

1 概述

目前,我國(guó)城市防洪排澇面臨的主要問(wèn)題如下。

(1)部分城市地勢(shì)低洼,下泄洪水遇到河道高水位時(shí),受高水位頂托,水位抬升,區(qū)域排水不暢,低洼地帶容易形成內(nèi)澇。

(2)城市現(xiàn)狀排水系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)低,多數(shù)已建成的城市雨水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期僅為1年,部分老舊城區(qū)甚至只有0.3～0.5年,一旦暴雨強(qiáng)度超過(guò)城市雨水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),就會(huì)出現(xiàn)低洼地區(qū)嚴(yán)重積水的現(xiàn)象。

(3)由于高速的城鎮(zhèn)化,城區(qū)硬化地面的占比大幅度提高,地表的蓄水能力不斷下降。同時(shí),一些天然蓄水池的消失,在一定程度上降低了城市的排澇功能,增加了地表徑流量。因此,每逢強(qiáng)降雨,低洼地區(qū)積水嚴(yán)重。

城市洪澇災(zāi)害嚴(yán)重影響了居民的生產(chǎn)生活及城市運(yùn)轉(zhuǎn),為科學(xué)、合理地對(duì)防洪排澇進(jìn)行管控,迫切需要開(kāi)展防洪排澇信息化建設(shè)工作。目的就是利用數(shù)字化、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段,充分開(kāi)發(fā)和利用相關(guān)信息資源,提高城市防洪排澇體系,為城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展提供服務(wù)的水平與能力。

2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

城市排澇體系主要由排澇泵站、管網(wǎng)、水系(水塘湖泊、內(nèi)河明渠等)以及管理機(jī)構(gòu)4部分組成。城市排澇信息化應(yīng)是涵蓋城市排澇體系全部?jī)?nèi)容的綜合信息化,包含靜態(tài)屬性數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)的全面信息化。通過(guò)信息化技術(shù)手段,構(gòu)建事前預(yù)測(cè)、事中調(diào)度、事后總結(jié)“三段式”防洪排澇調(diào)度體系,系統(tǒng)整合各種感知設(shè)備,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)智能化感知預(yù)警,如河道水庫(kù)水位超限、易澇點(diǎn)積水等動(dòng)態(tài)報(bào)警,預(yù)警報(bào)警信息自動(dòng)推送至相關(guān)責(zé)任人、調(diào)度員和一線搶險(xiǎn)人員關(guān)注處理。同時(shí),結(jié)合監(jiān)測(cè)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)感知、排澇設(shè)施的實(shí)時(shí)視頻、氣象站的精準(zhǔn)降雨監(jiān)測(cè)、泵閘站的實(shí)時(shí)開(kāi)泵開(kāi)閘監(jiān)控,輔助調(diào)度中心實(shí)時(shí)掌握搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)況,進(jìn)行高效精準(zhǔn)的應(yīng)急指揮等。系統(tǒng)全過(guò)程采集防洪排澇過(guò)程中的物聯(lián)監(jiān)測(cè)信息,為后續(xù)內(nèi)澇點(diǎn)整治、問(wèn)題分析提供支撐數(shù)據(jù),也結(jié)合在預(yù)警過(guò)程中采集的降雨、管網(wǎng)水位、水庫(kù)和河道水位、一線上報(bào)和調(diào)度員指揮調(diào)度等信息,以時(shí)間為序列進(jìn)行澇情回顧,復(fù)盤整體搶險(xiǎn)過(guò)程中的調(diào)度情況、人員響應(yīng)情況及內(nèi)澇點(diǎn)處置情況等,進(jìn)行分析總結(jié)以提升防澇應(yīng)急調(diào)度水平?？傮w框架如圖1所示。

圖1 總體框架

3 系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

根據(jù)總體框架,系統(tǒng)建立了全程在線可視化的防洪排澇調(diào)度平臺(tái),可實(shí)時(shí)掌握搶險(xiǎn)隊(duì)伍現(xiàn)場(chǎng)最新情況,隨時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況,及時(shí)優(yōu)化布防力量和路徑。系統(tǒng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)了信息采集、指揮、調(diào)度、決策一體化,達(dá)到了城市防汛“快速響應(yīng)、科學(xué)調(diào)度、精準(zhǔn)處置”的目標(biāo)。主要建設(shè)內(nèi)容如下。

(1)建立綜合數(shù)據(jù)庫(kù),接入氣象格點(diǎn)數(shù)據(jù)。調(diào)度平臺(tái)通過(guò)數(shù)據(jù)接口將氣象部門在本轄區(qū)的357個(gè)降雨格點(diǎn)數(shù)據(jù)(包含歷史降雨量、未來(lái)3 h雨強(qiáng)預(yù)測(cè)值)全部接入系統(tǒng),格點(diǎn)精度范圍為1.0 km2,數(shù)據(jù)更新頻率為6.0 min。系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了與衛(wèi)星云圖、氣象雷達(dá)圖的對(duì)接。

(2)采用時(shí)間序列數(shù)據(jù)分析、相關(guān)因子關(guān)聯(lián)分析等技術(shù)搭建內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。為了更精?zhǔn)地獲取易澇點(diǎn)、敏感點(diǎn)附近的降雨情況,該系統(tǒng)基于網(wǎng)格化的氣象數(shù)據(jù),將管轄區(qū)域均分為長(zhǎng)、寬均為1.0 km的網(wǎng)格,基于城市內(nèi)澇調(diào)度經(jīng)驗(yàn)與實(shí)時(shí)排水設(shè)施監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),結(jié)合未來(lái)短期高精度降雨預(yù)報(bào)數(shù)據(jù),以網(wǎng)格為單位對(duì)管轄區(qū)域進(jìn)行積水情況預(yù)測(cè)。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析和建模,提供準(zhǔn)確的積水內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè),輔助防澇應(yīng)急人員判斷掌握雨情澇情,以便及時(shí)采取相應(yīng)措施,支撐汛前精準(zhǔn)運(yùn)營(yíng)管理與精準(zhǔn)布防,降低水滯內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)[1]。

(3)選取轄區(qū)內(nèi)核心區(qū)域有代表性的40個(gè)內(nèi)澇點(diǎn)進(jìn)行氣象精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。通過(guò)整合歷史降雨量、管網(wǎng)液位、河道湖庫(kù)水位等數(shù)據(jù),以網(wǎng)格為單位將歷史積水?dāng)?shù)據(jù)與實(shí)測(cè)、預(yù)測(cè)降雨數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,計(jì)算出降雨強(qiáng)度與積水內(nèi)澇關(guān)聯(lián)關(guān)系的降雨量報(bào)警閾值。通過(guò)氣象精準(zhǔn)服務(wù)提供的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),預(yù)測(cè)未來(lái)30～60 min的降雨情況,并與點(diǎn)位設(shè)置的累計(jì)降雨報(bào)警閾值相匹配。若預(yù)測(cè)的累計(jì)降雨情況超過(guò)設(shè)置的閾值,平臺(tái)通過(guò)短信方式通知到該布防點(diǎn)的防汛責(zé)任人。防汛責(zé)任人收到提醒后,將根據(jù)氣象情況、交通狀況、附近感知設(shè)備監(jiān)測(cè)情況和視頻、現(xiàn)場(chǎng)人員反饋信息等,快速進(jìn)行防洪搶險(xiǎn)調(diào)度。

(4)設(shè)置應(yīng)急預(yù)案與人員、設(shè)施、布防點(diǎn)管理模塊。系統(tǒng)可根據(jù)該城市度汛方案要求設(shè)置不同等級(jí)的響應(yīng)預(yù)案,并根據(jù)預(yù)案要求,配置好應(yīng)急搶險(xiǎn)隊(duì)伍和相應(yīng)的搶險(xiǎn)車輛、設(shè)施、物資等防汛力量。防汛關(guān)注的重要點(diǎn)位可提前在系統(tǒng)布置,并配置好相應(yīng)的責(zé)任隊(duì)伍。系統(tǒng)還提供了自動(dòng)排班功能,實(shí)現(xiàn)了預(yù)警啟動(dòng)時(shí)一鍵通知全體防汛人員,提高了防汛響應(yīng)速度[2]。

(5)設(shè)置事中可視化調(diào)度管理模塊。通過(guò)事中調(diào)度功能,各搶險(xiǎn)隊(duì)伍位置及現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)情況一目了然,結(jié)合排澇設(shè)施的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù),調(diào)度人員可快速精準(zhǔn)地開(kāi)展調(diào)度工作,實(shí)現(xiàn)了調(diào)度人員在防汛期間的實(shí)時(shí)可視化精細(xì)調(diào)度管理,大大提高了防汛物資的利用率和防洪排澇的工作效率。

(6)設(shè)置事后總結(jié)模塊。通過(guò)事后總結(jié)功能,系統(tǒng)根據(jù)防汛情況自動(dòng)生成統(tǒng)計(jì)報(bào)告,極大地減少了每次搶險(xiǎn)工作后花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行資料匯總的工作量。系統(tǒng)還自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析轄區(qū)積水內(nèi)澇情況與隊(duì)伍搶險(xiǎn)情況,為制定排水設(shè)施的日常維護(hù)管養(yǎng)工作方案提供數(shù)據(jù)支撐,可進(jìn)一步指導(dǎo)應(yīng)急隊(duì)伍的優(yōu)化管理。

4 案例應(yīng)用情況

南方某城市地處東南沿海,瀕臨珠江口,總面積為397 km2,境內(nèi)海岸線長(zhǎng)度為45 km,常住人口約為500萬(wàn)人。該城市屬低山丘陵濱海區(qū),背山面海,崗巒起伏,地勢(shì)東北高、西南低,地貌類型豐富。該城市有雨水泵站130余座,排水管網(wǎng)長(zhǎng)度超1.6×104km,河道60余條,水閘60余座。

2023年9月上旬,受臺(tái)風(fēng)、季風(fēng)和弱冷空氣共同影響,該城市出現(xiàn)突發(fā)極端特大暴雨,具有“強(qiáng)度超強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間超長(zhǎng)、強(qiáng)降雨范圍超大”的特點(diǎn)。利用本防洪排澇信息化系統(tǒng),事前對(duì)轄區(qū)內(nèi)排水設(shè)施進(jìn)行可視化隱患排查,依據(jù)氣象預(yù)測(cè)信息及外江潮位等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),利用預(yù)判經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?對(duì)可能出現(xiàn)險(xiǎn)情的點(diǎn)位有針對(duì)性地進(jìn)行了排澇應(yīng)急布控。同時(shí),采取了疏散交通、設(shè)置隔離區(qū)、撤離區(qū)域相關(guān)人員等措施。雨中按照預(yù)案提級(jí)至防汛Ⅰ級(jí)響應(yīng),在線調(diào)度指揮作戰(zhàn),及時(shí)啟閉泵閘及處置澇區(qū)積水,搶修、恢復(fù)排水設(shè)施。雨后進(jìn)行善后總結(jié)和數(shù)據(jù)分析。得益于對(duì)本次特大降雨周密成功的應(yīng)對(duì),轄區(qū)內(nèi)未造成較大交通影響、未發(fā)生人員傷亡事故、未造成財(cái)產(chǎn)損失。相比以往同強(qiáng)度暴雨下該轄區(qū)的積水內(nèi)澇數(shù)據(jù)分析可知,總積水點(diǎn)數(shù)由之前的60余處降至20余處,積水點(diǎn)的消退時(shí)長(zhǎng)由之前的5～6 h降低為2～3 h,極大地提高了該城市防洪排澇的應(yīng)急能力。

經(jīng)過(guò)一年多的試運(yùn)行,歷經(jīng)一個(gè)汛期30多場(chǎng)強(qiáng)降雨的考驗(yàn),本系統(tǒng)目前已經(jīng)形成了以綜合調(diào)度平臺(tái)為核心的城市防洪排澇綜合調(diào)度體系(圖2),取得了良好成效。

圖2 防洪排澇信息系統(tǒng)

(1)提高了防洪排澇工作效率

氣象部門一旦發(fā)布暴雨預(yù)警,系統(tǒng)將第一時(shí)間電話通知所有值班值守人員,一線搶險(xiǎn)人員按照事前安排好的值守點(diǎn)、巡查點(diǎn)及配置好的車輛設(shè)備等第一時(shí)間到達(dá)點(diǎn)位進(jìn)行應(yīng)急搶險(xiǎn)工作。通過(guò)調(diào)度平臺(tái),工作人員利用視頻攝像頭、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備和一線班組實(shí)時(shí)上報(bào)的信息化手段進(jìn)行直接調(diào)度和指揮搶險(xiǎn)工作[3]。

同時(shí),通過(guò)預(yù)案一鍵啟動(dòng)預(yù)警,迅速通知各班組的出勤并自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出勤情況,目前已實(shí)現(xiàn)“5 min響應(yīng),30 min到位”的防汛工作標(biāo)準(zhǔn),相比該系統(tǒng)使用之前應(yīng)急隊(duì)伍的響應(yīng)時(shí)間縮短30 min以上。平臺(tái)自動(dòng)生成應(yīng)急搶險(xiǎn)報(bào)告,既大大減輕了工作人員整理報(bào)告的工作強(qiáng)度,又提高了上報(bào)的及時(shí)性。上級(jí)主管單位可以第一時(shí)間掌握暴雨情況和應(yīng)急搶險(xiǎn)情況,極大程度提高了該城市防洪排澇治理水平。

(2)規(guī)范化應(yīng)急工作,提高應(yīng)急人員與物資的利用率

通過(guò)內(nèi)澇積水?dāng)?shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行內(nèi)澇積水風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè),指導(dǎo)事前準(zhǔn)備、事中調(diào)度、事后總結(jié)“三段式”應(yīng)急工作,通過(guò)可靠的數(shù)據(jù)規(guī)范化應(yīng)急工作,指導(dǎo)每一步應(yīng)急指揮策略,提高應(yīng)急人員以及應(yīng)急物資的利用率。在有限的人員和物資下,最大程度化提高了應(yīng)急成效,節(jié)省應(yīng)急物資的投入。

(3)減少積水內(nèi)澇發(fā)生,提升城市形象

針對(duì)區(qū)域內(nèi)試點(diǎn)的40個(gè)積水內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)精準(zhǔn)發(fā)送預(yù)警短信,應(yīng)急搶險(xiǎn)人員可以根據(jù)預(yù)警信息,提前對(duì)可能產(chǎn)生積水內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行布防,采取必要的應(yīng)急措施,避免了積水內(nèi)澇的產(chǎn)生或減輕積水內(nèi)澇的程度。通過(guò)試行期間的實(shí)際案例可知,系統(tǒng)投入使用以來(lái)已收到200多條預(yù)警信息,根據(jù)預(yù)警信息提前安排應(yīng)急搶險(xiǎn)隊(duì)伍到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)布防,部分需打開(kāi)雨水篦子或用龍吸水進(jìn)行抽排的積水內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)在提前做好搶險(xiǎn)準(zhǔn)備的情況下,積水內(nèi)澇情況遠(yuǎn)比以往類似情況下輕微,避免了車輛泡水等重大安全事故的發(fā)生。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析,試點(diǎn)的40余個(gè)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn),以往一旦發(fā)生暴雨必然產(chǎn)生內(nèi)澇導(dǎo)致交通癱瘓。在根據(jù)預(yù)警信息提前布防的情況下,2023年26場(chǎng)橙色暴雨情況下,試點(diǎn)的40余個(gè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)均未產(chǎn)生交通癱瘓情況,4場(chǎng)紅色暴雨僅2場(chǎng)暴雨中有2個(gè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)發(fā)生了短暫的交通癱瘓情況,均在30 min內(nèi)恢復(fù)了正常交通。

(4)快速定位外水入侵點(diǎn),提高污水管網(wǎng)水質(zhì)濃度

區(qū)域已進(jìn)行雨污分流改造,建設(shè)有雨污水兩套管網(wǎng),但錯(cuò)接亂排情況依然較嚴(yán)重,導(dǎo)致大量外水進(jìn)入污水管網(wǎng),城市污水廠進(jìn)水BOD5質(zhì)量濃度為80～100 mg/L。本系統(tǒng)投入運(yùn)營(yíng)后,根據(jù)對(duì)污水管網(wǎng)液位雨量關(guān)聯(lián)分析數(shù)據(jù),確保了工程師在復(fù)雜的管網(wǎng)體系中精準(zhǔn)排查到雨污管網(wǎng)錯(cuò)接點(diǎn),大大提高了雨污分流管網(wǎng)查漏補(bǔ)缺及改造的效率。在本系統(tǒng)的協(xié)助下,目前已完成了大量錯(cuò)接亂排點(diǎn)的整改,實(shí)現(xiàn)城市污水廠提質(zhì)增效目標(biāo)。如區(qū)域內(nèi)某一污水廠40 km2服務(wù)范圍內(nèi),通過(guò)實(shí)施雨污分流改造、正本清源、全面消除黑臭及提質(zhì)增效等水環(huán)境治理項(xiàng)目,完成了300余個(gè)錯(cuò)接亂排點(diǎn)的改造,污水廠的進(jìn)水量因客水入侵的減少而減少了15%～20%,BOD5質(zhì)量濃度從80～100 mg/L提升到110～130 mg/L。

5 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

本案例建設(shè)的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下。

(1)建設(shè)了可視化調(diào)度平臺(tái),實(shí)現(xiàn)“河-站-網(wǎng)-戶”一張圖可視化管理

河與網(wǎng)一體化管理是繼地理信息系統(tǒng)建設(shè)、常態(tài)化養(yǎng)護(hù)維修、常態(tài)化運(yùn)行監(jiān)測(cè)后的優(yōu)化管理階段,也是該城市排水管理信息化可達(dá)到的預(yù)期。基于地理信息系統(tǒng),將河湖、泵站、管網(wǎng)、大型排水戶等排水設(shè)施的位置信息、屬性信息以及運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)整合到城區(qū)地圖上,實(shí)現(xiàn)“河-站-網(wǎng)-戶”一張圖可視化管理,協(xié)助管理者及時(shí)地掌握排水管網(wǎng)、排澇泵站、河道湖庫(kù)水系等的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí),支持在運(yùn)行圖上展示各類專題信息,如水質(zhì)、水位報(bào)警提醒等,以協(xié)助管理者及時(shí)地掌握排水管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)數(shù)據(jù)的可視化呈現(xiàn),管理者可以直觀地發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)、泵站中存在的問(wèn)題,及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和處理,確保排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行,提升了排水系統(tǒng)的高效運(yùn)營(yíng)與管理。

在一張圖可視化管理的基礎(chǔ)上,應(yīng)急搶險(xiǎn)指揮者可通過(guò)可視化調(diào)度平臺(tái)直接調(diào)看現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)和積水內(nèi)澇實(shí)時(shí)情況,可通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行直接調(diào)度和指揮搶險(xiǎn)工作,相比平臺(tái)建成前的微信和電話調(diào)度指揮工作,搶險(xiǎn)工作效率大幅提高。

(2)以時(shí)間序列數(shù)據(jù)分析技術(shù)為手段,搭建積水內(nèi)澇經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

本系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)間序列數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)歷史內(nèi)澇事件中的降雨數(shù)據(jù)、內(nèi)澇積水等進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì),建立內(nèi)澇經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?提高內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。首先采集歷史內(nèi)澇事件的時(shí)間序列數(shù)據(jù),包括雨量、管網(wǎng)水位、河道水位等多種數(shù)據(jù),然后利用時(shí)間序列分析技術(shù),如ARIMA、SARIMA等模型,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和建模,得到內(nèi)澇事件的預(yù)測(cè)模型,將預(yù)測(cè)模型應(yīng)用到實(shí)際的內(nèi)澇預(yù)測(cè)中,通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析和預(yù)測(cè),提前預(yù)警,避免或降低內(nèi)澇帶來(lái)的災(zāi)害和損失。

(3)采用輕量級(jí)大數(shù)據(jù)框架實(shí)現(xiàn)分布式計(jì)算,提高海量數(shù)據(jù)計(jì)算效率

本系統(tǒng)使用輕量級(jí)大數(shù)據(jù)框架實(shí)現(xiàn)分布式計(jì)算,旨在提高數(shù)據(jù)處理效率和處理能力。使用輕量級(jí)大數(shù)據(jù)框架的優(yōu)點(diǎn)在于,可以將數(shù)據(jù)分散到多個(gè)節(jié)點(diǎn)上,通過(guò)并行計(jì)算方式進(jìn)行處理,從而大幅提高數(shù)據(jù)處理的速度和效率。采用了Hadoop、Spark等輕量級(jí)大數(shù)據(jù)框架進(jìn)行分布式計(jì)算。通過(guò)使用Hadoop Map Reduce的分布式計(jì)算模型,將數(shù)據(jù)切分成多個(gè)小塊,分配給不同的計(jì)算節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理,最終將處理結(jié)果合并。同時(shí),還使用了Spark的內(nèi)存計(jì)算技術(shù),將數(shù)據(jù)緩存到內(nèi)存中,避免了頻繁的磁盤讀寫操作,大大提高了數(shù)據(jù)處理速度。

由于計(jì)算量巨大且需占用大量計(jì)算機(jī)硬件資源,原本的積水內(nèi)澇調(diào)度數(shù)據(jù)主要通過(guò)業(yè)務(wù)人員直接人工進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)、核算等,耗費(fèi)大量時(shí)間、人力成本。通過(guò)采用輕量級(jí)大數(shù)據(jù)框架實(shí)現(xiàn)分布式計(jì)算,能夠?qū)崿F(xiàn)快速匹配河道和管網(wǎng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),提高海量數(shù)據(jù)的計(jì)算效率;結(jié)合云原生容器,根據(jù)計(jì)算需求調(diào)用計(jì)算硬件資源,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)計(jì)算能力調(diào)整。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì),本系統(tǒng)完成以來(lái),數(shù)據(jù)處理時(shí)間由原本的22.3 h減少為15 min,響應(yīng)速度提升了約90倍,減少了約80%的機(jī)器成本、人工成本等。本系統(tǒng)成功解決了數(shù)據(jù)處理效率和處理能力的瓶頸問(wèn)題,大幅提高了系統(tǒng)的性能和處理速度。

(4)“一點(diǎn)一方案”氣象精準(zhǔn)預(yù)測(cè)

根據(jù)積水內(nèi)澇經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?結(jié)合歷史水浸數(shù)據(jù)、氣象部門降雨預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、易澇點(diǎn)水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等,精準(zhǔn)發(fā)送積水內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警信息,對(duì)40個(gè)長(zhǎng)期內(nèi)澇嚴(yán)重點(diǎn)位形成“一點(diǎn)一方案”。當(dāng)降雨達(dá)到預(yù)判降雨風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的時(shí)候,根據(jù)應(yīng)急調(diào)度預(yù)案、各應(yīng)急隊(duì)伍當(dāng)前處置任務(wù)情況、交通情況等,自動(dòng)調(diào)配最優(yōu)隊(duì)伍提前到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行布防,實(shí)現(xiàn)精細(xì)化精準(zhǔn)調(diào)度。

(5)管網(wǎng)液位雨量關(guān)聯(lián)分析

基于區(qū)域已安裝的污水管網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)液位計(jì)和氣象格點(diǎn)降雨量數(shù)據(jù),建立關(guān)聯(lián)分析。通過(guò)管網(wǎng)液位、雨量關(guān)聯(lián)分析,可自動(dòng)分析降雨期間污水管網(wǎng)液位相比旱季平均液位變化情況,篩選出液位漲幅大的點(diǎn)位,縮小外水進(jìn)入污水管網(wǎng)侵入點(diǎn)排查范圍,供工作人員現(xiàn)場(chǎng)排查,提升排查效率,最終達(dá)到轄區(qū)污水收集系統(tǒng)提質(zhì)增效的目的。

6 結(jié)語(yǔ)

防洪排澇已經(jīng)成為我國(guó)各地待解決的難題,被列為國(guó)家和地方的重點(diǎn)工作,解決城市內(nèi)澇積水問(wèn)題刻不容緩。傳統(tǒng)的防洪排澇工作缺乏對(duì)暴雨洪水、防汛突發(fā)事件的應(yīng)急快速反應(yīng)和處置能力。本系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)手段建立了防洪排澇智能調(diào)度平臺(tái),并建立氣象數(shù)據(jù)與易澇點(diǎn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系,實(shí)現(xiàn)了短時(shí)間內(nèi)積水內(nèi)澇情況精準(zhǔn)預(yù)測(cè),支持提前識(shí)別內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn),輔助調(diào)度管理人員對(duì)調(diào)度方案進(jìn)行決策,內(nèi)澇防汛工作由“被動(dòng)響應(yīng)”向“主動(dòng)布防”的轉(zhuǎn)變,從而提高防洪排澇工作效率,實(shí)現(xiàn)了內(nèi)澇積水應(yīng)急調(diào)度精細(xì)化管理。該系統(tǒng)為后續(xù)探索打造高質(zhì)量立體防洪排澇體系,嘗試更科學(xué)、更高效的技術(shù)手段,提升精細(xì)化管理“軟件”水平,為城市內(nèi)澇調(diào)度管理提供了更高效、更精準(zhǔn)的管理手段和技術(shù)支持,實(shí)現(xiàn)了保障城市排澇安全的目標(biāo),確保了城市安全及高效、可持續(xù)發(fā)展。